1、管理与维护管理与维护管理与维护管理与维护清 洗 世 界Cleaning World第39卷第3期2023年3月0 引言甲醇作为一种重要的化工产品及下游产品的原料，在整个化工生产领域具有举足轻重的地位。随着不可再生石油资源的枯竭，甲醇作为一种潜在的替代燃料及众多下游化工产品的原材料而拥有广阔的发展前景。甲醇合成通常以煤、石油、天然气为原料合成，鉴于我国气少、油缺、煤多的资源分布格局，发展煤基合成甲醇是一个理性选择，它事关国计民生和国家能源安全。某公司甲醇装置采用英国 Davy 的低压均温甲醇合成工艺，该工艺具有床层压降低、温度分布均匀易于控制、催化剂选择性高等优点。甲醇合成是一个副反应多、体积缩
2、小、放热、可逆的化学反应过程，单程转化率低。因此，在工业生产中如何提高催化剂的选择性，使反应更多的向产品方向进行显得尤为重要。本文只做粗甲醇分离器出口温度高的分析，其他因素不做详细叙述。1 工艺流程简介工艺气自气化装置 8.7 MPa 压力下的气化炉产出后经过变换工段被部分变换后进入净化装置低温甲醇洗工段（7.6 MPa、455 597 Nm3/h），分别脱除变换气中的 H2S、COS 等杂质，脱除部分 CO2将其含量控制在合适范围后，将合格的合成新鲜气送往合成装置进行反应。从净化装置送来的合格的新鲜气经过合成工段入口缓冲罐缓冲稳压后，经过入口换热器加热至指定温度后送往净化槽，脱除残留的 H2
3、S、COS、羰基铁，后气体往后与压缩机提压后的循环气混合进入预反应器，在预反应器内部分反应后出口温度上升，以一定的温度进入合成塔参与反应，合成塔为主反应区，在合成塔合成气经中心筒径向流过催化剂床层，从合成塔两侧出口管线流出，从合成塔出来的气体分三股经过锅炉水预热器、新鲜气入口换热器、中间换热器换热后，汇入一根总管后依次经过空气冷却器，水冷却器冷却后进入粗甲醇分离器，在分离器内甲醇液体从分离器底部送往下一个设备，未反应的气体从粗甲醇分离器顶部排出，在分离器内顶部排出的气体，其中一小部分作为驰放气抽出维持系统惰性气含量在一定范围，另一部分进入循环气压缩机增压后经中间换热器和合成塔出来的气体换热后，
4、与从净化槽来的气体混合进入预反应器。中压锅炉给水经锅炉给水预热器与合成塔出口气体换热后进入汽包，锅炉水经汽包底部管线进入合成塔内水侧换热列管，合成反应产生的热量使水侧水气化上升进入汽包顶部，汽包下面的冷水又从底部进入合成塔换热列管，从而带走热量，维持合成塔反应温度平稳。同时汽包副产 1.8 MPa 和 1.2 MPa 蒸汽。作者简介：康杰（1988-），男，工程师，本科学历，研究方向：Davy 低压均温甲醇合成工艺。收稿日期：2022-10-13。文章编号：1671-8909（2023）3-0196-003Davy 甲醇工艺分离器出口高温原因分析康杰，孙军平（蒲城清洁能源化工有限责任公司，陕西
5、 蒲城 715500）摘要：甲醇合成工艺在煤化工生产领域具有举足轻重的地位，本文介绍了英国 Davy 甲醇合成工艺分离器出口温度过高在蒲城清洁能源化工有限责任公司 180 wt/a 甲醇项目实际工业应用中的原因分析及相关处理措施。关键词：甲醇合成工艺；粗甲醇分离器；高温中图分类号：TQ051.8；TQ223.121 文献标识码：A197第 39 卷康杰 等.Davy 甲醇工艺分离器出口高温原因分析2 核心设备简介2.1 空气冷却器甲醇单系列十二台空冷器，采用引风水平式空冷器，空气侧设计温度：34.9，经换热后空气温度：62.12，设计空气流量 1 695.19 kg/s，管程设计温度：278，
6、设计压力 8.0 MPa。管程设计工况进口压力 6.8 MPa、出口 6.78 MPa。设计流量164.3517 kg/s，其中进口气流量：154.6 kg/s、液流量：9.75 kg/s，出口气流量：133.62 kg/s、液流量：30.73 kg/s。管程流体设计进口 94，出口 65，总换热量 4.6 万 kW。某厂空冷器使用引风式水平空冷器，其中，空冷管束的管箱采用丝堵式板焊结构。翅片管选用双金属轧翅片管，该管型具有高效的大气防腐性能，同时具有很好的机械性能，易于蒸汽以及高压水的清洗。2.2 粗甲醇水冷器粗甲醇水冷器采用并联两个换热器，工艺流体经空冷器换热后从一根总管分别流入两个换热器
7、换热后汇入一根总管进入下一设备，两个换热器负荷完全相同。换热器管程设计工作压力 0.4 MPa，进口温度 32，出口温度 42。管程设计工作压力6.56 MPa，设计进口工作温度 65，出口工作温度 45。3 研究背景3.1 对工艺运行的影响甲醇合成是一个副反应多的可逆反应，粗甲醇分离器出口温度升高，导致分离气携带甲醇含量升高，将过多的甲醇带进合成系统反应，因合成气中甲醇含量增高不利于反应向正反应方向进行，则反应器醇净值下降，副反应增多，实际运行中发现分离器温度升高后，分离器出口甲醇含量升高，导致系统压力升高，汽包产热减少，甲醇流量下降，不利于甲醇的合成。3.2 对设备安全的影响分离器出口温度
8、上升后，循环气压缩机入口积液包液位明显上涨，干气密封一级密封气入口气液分离器液位上涨，排液次数增多，对干气密封动静环的运行造成安全隐患。因带液增多压缩机振动位移有所升高。在循环气压缩机检修时发现拆下来的叶片上有斑斑点点的小坑，系分离器顶部出口排气带液对高速转动的叶片冲击所致。4 工艺分析及措施4.1 系统负荷过高某公司甲醇合成设计负荷 28.6 WNm3/h，实际工业生产中为了追求经济效益，系统负荷常年都在32 WNm3/h 以上，这样导致原有设计的空冷水冷超负荷运行，无法达到设计的相关参数，远高于系统的额定工况，空冷器出口温度升高高，水冷器进出口温度升高，分离器出口带甲醇增多。措施：合理安排
9、系统负荷，综合考虑季节、天气、系统催化剂等情况，夏季高温下适当降低负荷，冬天气温低适当增加负荷，白天气温高时适量减少负荷，夜晚温度下降可适量增加负荷。可根据粗甲醇分离器出口温度权衡决定，粗甲醇分离器出口温度高则带液严重，导致系统工况恶化，合成甲醇减少，压缩机振动位移上升。某公司因实际运行负荷远高于设计符合，因此原有设计的空冷器不足以满足现工况的换热需求，故根据分析调查额外增加一组两台空冷器，以满足现工况的需求。4.2 空冷器的换热效率下降某公司引风式空冷器在实际生产运行中其表面会附着一层灰尘和污垢，随着运行时间的推进，则其表面的附着物越多，导致其换热效率大大降低，实际工业生产中很明显看到空冷器
10、出口温度上升，假定水冷器负荷不变的情况，水冷器进口温度上升，则其出口温度必然上升，即粗甲醇分离器出口温度升高。空冷器额定转速 243 rpm，实际工业生产运行中其转速受电机及设备本身的影响，如电机故障转速降低，空冷器皮带过紧、过松、脱落等都会导致空气器转速下降甚至为零，则其引风量必然会减少甚至降为零，势必会导致空冷器出口温度上升，进而导致粗甲醇分离器出口温度上升。措施：实际生产中空冷器表面结垢会是一个监测点，现场根据空冷器表面灰尘污垢的多少，同时兼顾空冷器出口温度的高低去判定是否要清洗其表面，现场用高压水枪挨个冲洗空冷器换热管，根据实际效果，清洗表面后其换热效果增加，空冷器出口温度明显下降。温
11、度下降的程度取决于空冷器换热列管清洗程度，清洗得越彻底，则空冷器出口温降越明显。对于因电机、设备故障导致的引风量降低，换热量减少的问题，因第一时间联系相关专业去处理，198第 3 期清 洗 世 界排除故障，尽快恢复空冷器的正常运行。4.3 水冷器换热效率下降4.3.1 水冷器水侧结垢循环冷区水中含有一些碳酸氢钙等不稳定盐类，在换热管壁受热分解，即转变为碳酸钙等致密硬垢，规则沉积在换热管壁，循环水水温很适合一些微生物的生长繁殖，微生物生成一些粘稠状的粘泥软垢附着在换热器器壁，导致传热系数降低，换热效率大大下降。换热量下降水冷器出口温度 上升。措施：通知循环水工段净化水质，提高循环水供水质量。停车
12、检修时要清洗水冷器水侧污垢，实际工业生产中某公司将水冷器上水阀关闭，上水导淋打开，通过回水反向冲洗换热器，冲出来不少污泥、死鱼、死老鼠等杂质，反冲洗后有一定的效果。4.3.2 水冷器工艺侧结蜡水冷器管程结蜡应该是合成甲醇工艺一个很难避免的痛点，合成甲醇是一个副反应多的可逆反应，生成甲醇的同时也会有石蜡的产生，石蜡黏着在催化剂空隙，换热器表面等对装置的安全稳定运行产生了很大危害，随着催化剂的使用，越到后期催化剂的选择性越差生产的石蜡越多碳链越长，对工况影响越大。措施：停车后清理：停车后对换热器管程彻底清理，除掉石蜡结垢。这个办法清理的比较彻底，效果比较好，但是必须停车后才能实施，实际工业生产中不
13、可能为了清理石蜡频繁停车，费时费力也不经济。不停车处理：在线热洗。具体操作步骤如下：将系统负荷降低至一定量，通过调节空了器使其出口温度在 75 左右，关闭甲醇水冷器上水阀门，观测粗加分离器出口温度，调节空冷使粗甲醇分离器出口温度维持在 7580 之间运行 2030 min。然后缓慢打开水冷器上水阀调节粗甲醇分离温度至合适后，将减得负荷加起来，调节工况至稳定状态。这种方法不用停车，省时省力经济。但是也表现出一些缺点：在线热洗没有停车清理的干净，同时热洗时粗甲醇分离器出口温度高导致带甲醇严重，导致合成甲醇正反应降低，汽包产热减少，系统压力升高放空增大，分离器顶部气液分离板石蜡堵塞严重等问题。4.4
14、 循环冷却水4.4.1 循环水水温上升循环水入口温度上升，会导致换热效率下降，对生产运行产生影响。措施：降低循环水工段循环水上水温度，同时要调整工况采取降低负荷等操作，确保分离器出口温度在允许范围内。4.4.2 循环水上水压力下降循环水上水压力下降，导致冷却水流量下降，换热量降低，温度升高。措施：提高循环水工段供水压力，必要时降低负荷将分离器出口温度控制在指标内。对于一些循环水末端的换热器，可采用技改比如将入口循环水通过增压泵增压后再送进入口管线，提高换热器入口冷却水的压力，以保证换热效量维持工况稳定 运行。4.4.3 循环水回水压力升高循环水回水压力升高，导致循环水上水、回水之间压降变低，流
15、量变慢，进而导致换热量效率降低，温度升高。措施：降低循环水回水管网压力，必要时降低系统负荷将分离器出口温度控制在指标内。4.4.4 循环水水质差某公司停车检修期间，在换热器中发现大量的粘稠状发臭的粘泥软垢，甚至发现一些死鱼、死老鼠、死鸟等比较大的杂质堵塞在换热器列管间。这些杂质的存在导致换热效率大大降低，使分离器出口温度上升。措施：循环水工段要严格控制循环水质量，添加药剂将微生物控制在合适范围，同时要严格做好水质的过滤，避免大型杂质送进循环水管网，严格确保循环水的给水质量。5 结语综上所述，Davy 合成甲醇工艺是国内使用比较多的一种合成工艺，在多年的工业生产实践中，从业人员不断完善和革新工艺，解决了一个又一个问题，涌现出很多的宝贵的经验，相信在专业从业人员的推动下，甲醇合成工艺必将取得更高的产量，更加稳定安全地运行。参考文献：1 谢克昌，房鼎业.甲醇工艺学 M.北京：化学工业出版社，2010.2 付长亮，张爱民.现代煤化工生产技术 M.北京：化学工业出版社，2009.