降低甲醇合成弛放氣放空量的措施

    前言  兗礦魯南化工公司甲醇合成系統(tǒng)為低壓合成甲醇工藝，年產(chǎn)30萬t甲醇裝置，由一套壓縮機(jī)、兩套合成塔基本構(gòu)成。兗礦魯南化工有限公司（以下簡稱魯南化工）合成系統(tǒng)主要由三路外放弛放氣管線控制合成塔壓力及放空氣量, 甲醇合成弛放氣的主要成分為氫氣、一氧化碳、 氮?dú)獾榷栊詺怏w，是一種潔凈能源，甲醇合成系統(tǒng)在維持一定的惰性氣體放空量時，弛放氣外放越少，噸甲醇精制氣消耗越低。自2015年以來，合成系統(tǒng)弛放氣放空量增大，導(dǎo)致噸甲醇精制氣消耗增大。為減少系統(tǒng)弛放氣放空量，通過與相同系統(tǒng)進(jìn)行比較，作了大量計算數(shù)據(jù)統(tǒng)計，提出了系統(tǒng)改進(jìn)的可行性方案，減少了弛放氣放空量。

1系統(tǒng)現(xiàn)狀

    表1甲醇合成進(jìn)料量與放空量數(shù)據(jù)

    目前合成系統(tǒng)主要放空位號為自調(diào)閥 FV7004，流量總表為FIQ7004,，總進(jìn)氣量流量表位號為FIQ4005，表1為系統(tǒng)穩(wěn)定情況下日流量累積數(shù)據(jù)。其中FIQ4005為合成每天進(jìn)氣總量，F(xiàn)IQ7004為總的弛放氣量，通過表中數(shù)據(jù)弛放氣占進(jìn)氣量的8.56%左右。根據(jù)公式1弛放氣氣量=進(jìn)氣量×進(jìn)氣量中的惰性氣體含量/弛放氣中的惰性氣量含量， 對進(jìn)氣量和弛放氣量的氣體成分進(jìn)行取樣，表2為進(jìn)氣氣體成分，表3為弛放氣氣體成分，氮?dú)馀c甲烷之和為惰性氣體含量，根據(jù)物料平衡公式1及表2、表3中的氣體成分?jǐn)?shù)據(jù)，可以計算出實(shí)際弛放氣量的放空量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了理論計算的弛放氣量，由表4可以看出在進(jìn)氣量為2373350.4Nm3/d時，實(shí)際生產(chǎn)弛放氣氣量超出理論值4887.47Nm3/h。而與魯南化工公司毗鄰的新奧鳳凰有限公司及兗礦國宏化工有限公司，弛放氣占新鮮氣量比值分別為2.6%、5.2%， 這充分表明魯南化工弛放氣放空量有待改進(jìn)。

2原因分析及改進(jìn)方案

2.1換熱器管程結(jié)蠟
    粗甲醇水冷器管程結(jié)蠟，大大影響了換熱效果，導(dǎo)致循環(huán)氣溫度上升，循環(huán)氣中的甲醇成分升高，加重了催化劑負(fù)荷及合成塔副反應(yīng)，造成放空量增大。為了疏通換熱器管程，保證換熱面積，提高換熱系數(shù)。制定兩種清理方案。方案一：將其中一個換熱器的循環(huán)水進(jìn)出口關(guān)小或關(guān)閉，冷卻器出口溫度上升至70℃以上，利用高溫將列管中的蠟化掉，石蠟融化溫度為70℃左右，該方案適合于系統(tǒng)正常運(yùn)行中對換熱器的臨時清理。方案二：利用檢修時間，將換熱器封頭拆卸，利用高壓水槍將換熱器列管中的蠟吹除，徹底排出系統(tǒng)。通過對粗甲醇水冷器的清理，循環(huán)氣溫度溫度降至50℃以下，減少了循環(huán)氣中的甲醇含量，減少了放空量。

2.2新鮮氣惰性氣體含量高
    我廠新鮮氣是氣化水煤氣經(jīng)凈化變換、脫硫、脫碳等工序處理的具有一定氫碳比的氣體，它與變壓吸附來的富氫氣體混合進(jìn)入壓縮機(jī)新鮮氣段入口。若該氣體惰性氣體含量高，隨著不斷積累，將造成甲醇合成功耗過高，為了保證壓縮機(jī)不超電流、惰性氣體越高。放空量將越大。馳放氣量外放量大，造成浪費(fèi)。

    為了保證系統(tǒng)新鮮氣成分惰性含量較低，并小于1%，我們分別對前工段變壓吸附和凈化工段惰性氣體含量提出要求。更換分析設(shè)備，精確分析氣體成分，要求每個班定點(diǎn)向變壓吸附和凈化工段詢問氣量、成分、惰性氣含量并記錄。保證了前工段的惰性氣體含量降到最低。

2.3入塔氣惰性氣體含量控制低

    入塔氣是新鮮氣與壓縮機(jī)循環(huán)段的循環(huán)氣混合后進(jìn)入合成塔的氣體，惰性氣體含量的控制對系統(tǒng)消耗影響很大，惰性氣體含量高，將增加功耗，減少氣耗，但提高了碳的轉(zhuǎn)化率，放空量少。反之，惰性氣體含量低，則轉(zhuǎn)化率低，放空量大，增加了氣耗。我廠入塔氣惰性氣體含量平均8%左右，而國宏公司與新能鳳凰公司是15%，且一般的低壓甲醇合成系統(tǒng)中的惰性氣體含量控制比例為15%~20%，魯南化工公司入塔氣惰性含量偏低。為了提高入塔氣惰性氣體含量，根據(jù)分析結(jié)果及時降低弛放氣放空閥FV7004開度，減少放空，提高系統(tǒng)壓力，惰性氣體含量控制在15% 左右。對策實(shí)施后，惰性氣體含量增高，由原先的8%左右，提高到了11%，放空量減少，噸甲醇精制氣消耗降低,如表5、表6所示。

2.4催化劑老化
   催化劑老化，合成氣轉(zhuǎn)化率降低，循環(huán)量大，壓縮機(jī)容易超負(fù)荷，需要增大放空量。本車間催化劑工作狀態(tài)定期由廠家查看指標(biāo)，且催化劑每三年更換一次，現(xiàn)在運(yùn)行良好。

2.5氫碳比控制不合適
   氫碳比直接影響著合成的碳轉(zhuǎn)化率及氣耗，控制不當(dāng)，循環(huán)量增大，放空量越大。
本車間根據(jù)催化劑狀態(tài)制定新鮮氣氫碳比是2.05至2.15，入塔氣是5至6，根據(jù)催化劑使用情況，在催化劑使用前期將氫碳比控制較低， 惰性氣體含量控制稍高，在催化劑使用中期，控制新鮮氣氫碳比為2.10左右，惰性氣體含量11%左右；催化劑使用后期，提高氫碳比，降低惰性氣體含量。監(jiān)控運(yùn)行良好。
3效果分析

   經(jīng)過一系列的分析及改進(jìn)，對策實(shí)施后，統(tǒng)計了現(xiàn)階段數(shù)據(jù)，由表8可以看出弛放氣放空占比明顯降低，由對策實(shí)施前的8.56%降至了5.7%左右。

4、總結(jié)

     通過對魯南化工公司甲醇合成系統(tǒng)進(jìn)氣量及弛放氣量的數(shù)據(jù)收集及分析，找出了影響弛 放氣放空量偏大的關(guān)鍵原因，并提出切實(shí)可行的方案，對策實(shí)施后，弛放氣放空量由原先的8.56%降至5.7%左右，技改取得了大成效。

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