JJD水管式低压甲醇合成塔气／汽密封填料的安装与维护

黎国建，蓝小棚

（柳州化工股份有限公司，广西柳州 545002）

JJD水管式低压甲醇合成塔气／汽密封填料的安装与维护

黎国建，蓝小棚

（柳州化工股份有限公司，广西柳州 545002）

通过改进JJD水管式甲醇合成塔气／汽密封填料的材质及安装方法，提高了反应器气／汽密封填料的可靠性，并在操作人员的精心维护下，使低压甲醇系统运行稳定。

低压甲醇合成塔；气／汽密封填料；安装；维护

0 引 言

柳州化工股份有限公司（简称柳化股份）的低压甲醇装置于2009年建成，由于甲醇市场不理想，一直未能投产。随着公司一氨系统400 kt／a总氨扩建项目于2011年5月起陆续投产，应工艺要求，需将低压甲醇装置投用，消化部分CO、CO2，才能使后工序的醇烃化装置达到对合成氨原料气深度净化的要求。

柳化股份的低压甲醇装置采用湖南安淳公司的低压甲醇合成技术，其核心设备为JJD低压恒温悬挂水管式甲醇合成塔。从低压甲醇装置原始开车和生产运行情况看，湖南安淳公司低压甲醇合成装置具有升温还原容易、生产能力可调范围大、系统阻力小、生产成本低、易操作控制和运行比较平稳等优点。其工艺流程为，自压缩机来的4．0～4．8 MPa原料气与循环气分离油水后汇合，经过热交换器，被反应气加热至190～200℃，进入反应器，反应后的热气经热交换器冷却到60～70℃后进入水冷器，再经分离器分离粗醇后，部分气体由循环机加压后与原料气汇合，循环进行反应；部分气体经净醇塔、水分离器后去压缩机五段。

1 装置运行过程中出现的主要问题

低压甲醇装置于2011年6月28日投运。运行一个月左右，发现蒸汽系统中H2、N2、CO、CO2等不凝性气体含量升高，表明低压甲醇塔气／汽密封填料泄漏，工艺气混入蒸汽系统中。蒸汽系统中不凝性气体含量升高，一方面，造成用该压力等级管网蒸汽作为加热介质的工序之温度指标难以维持；另一方面，对蒸汽管网的动火存在较大的安全隐患。基于以上原因，必须将低压甲醇装置停下，重新安装气／汽密封填料。

2 低压甲醇合成塔气／汽密封填料泄漏的原因分析

低压甲醇合成塔气／汽密封填料泄漏是由气／汽压差过大造成的。原设计采用石棉高压密封填料，这种石棉填料一般耐压1．2 MPa，而甲醇合成塔的气／汽压差可达2．0 MPa以上，最高达2．8 MPa。为了延长催化剂的使用寿命，装置运行初期催化剂床层热点温度控制在230℃，相应的汽包压力为2．3 MPa左右。当入塔压力达到4．6 MPa，气／汽压差达到2．2 MPa时，石棉高压密封填料就出现了大泄漏，而该密封填料无法自动复位，因此泄漏越来越严重。

表1 蒸汽系统中不凝性气体含量的变化情况

表1为低压甲醇装置运行初期，蒸汽系统中不凝性气体含量（体积）的变化情况。

由表1可看出，低压甲醇合成塔气／汽密封填料出现大泄漏的时间应该是2011年7月25日至8月1日之间。由于在该段时间内没有做不凝性气体含量分析，据气／汽压差的变化趋势及甲醇合成塔进口压力可判断，气／汽密封填料泄漏极有可能发生在7月26日，当时甲醇合成塔进口压力高达4．68 MPa，气／汽压差高达2．07 MPa。于是导致在8月1日测量时发现蒸汽中不凝性气体含量高达47．54%，严重影响到其他用蒸汽的化工生产装置的换热效果，并容易引发蒸汽管网的安全问题。

为此，柳化股份于8月2日将低压甲醇装置停下检修，更换新的气／汽密封填料，并确保安装到位。

3 气／汽密封填料的选材与安装

3.1 气／汽密封填料的选择

本次填料压填采用了纯石墨成型填料和耐高温高压的带镍丝柔性石墨盘根相结合的装填方式。

3.2 气／汽密封填料的安装

第一次填料密封失效，很大程度上在于我们没把握好安装细节。经技术人员仔细分析，发现安装过程存在以下几个问题。

（1）上、下压环径向厚度太小。

（2）压筒压圈径向厚度太小，且压板厚度也过小。

（3）填料切口粗糙，角度不一。

（4）千斤顶上方的受力梁跨度太大，使得填料在没有达到预压强度时受力梁已出现弯曲变形。

（5）每压完一道填料，没有检查其不平整度。针对以上问题，我们做了以下改进。

（1）重新加工压环。实测填料座的间隙为14 mm，为此，我们将压环径向厚度由原先的10 mm加厚至13 mm。

（2）重新加工压筒压圈，将其径向厚度加厚至13 mm；同时，加工一块厚度为30 mm并焊接有加强筋的垫板。

（3）严格控制每道盘根的切口角度、切面平整度，并用502强力胶将切面定型。

（4）区别于原先的用筒体法兰上的螺孔安装受力梁（此时梁的跨度为3 m），本次直接利用管口法兰安装受力板，且板的厚度为60 mm，而其直径仅为700 mm，这大大提高了受力板的强度。

（5）严格控制填料的变形度及不平整度，装前6道填料时，平均每压填一道填料，控制其变形度在6～8 mm范围内；装后6道填料时，平均每压填一道填料，控制其变形度在9～11 mm范围内。而每压完一道填料，其不平整度必须小于0．5 mm。

（6）采用纯石墨成型填料和带镍丝柔性石墨盘根交错装填方式，这样既可以增加填料座中的石墨含量，也可以改善盘根切口密封性，同时还可以改善压填后填料的不平整度。

通过以上改进，本次填料压填一次成功，试压时没有出现鼓泡现象。

4 低压甲醇合成塔气／汽密封填料的维护

为保证低压甲醇装置的长周期平稳运行，需工艺管理人员与化工操作人员精心维护气／汽密封填料。为此，柳化股份通过以下几种措施加强对气／汽密封填料的维护。

4.1 严格执行工艺指标

新安装的填料通过了2．6 MPa的压力测试（合格）。为确保填料不再泄漏，将气／汽压差指标设定为小于2．0 MPa，并严格考核，一旦在操作过程中触及该“高压线”，将被严重处罚，不管原因，只讲结果。通过这种严格的考核方式，当碰到气／汽压差过高时，操作人员马上联系调度减量；若气／汽压差达到1．98 MPa，而压缩系统未能及时减量时，操作人员则稍开塔前放空，将气／汽压差控制在指标内，待系统压力下降后再关死塔前放空阀。通过各种可行的方法，确保气／汽压差不超指标，进而保证气／汽密封填料的完好性。

4.2 制定保护气／汽密封填料的应急预案

据生产中有可能出现的情况，制定了保护气／汽密封填料的应急预案。包括压缩系统加量、气阀泄漏及接收52气（二氨系统送至一氨系统压缩机四段进口气体）、氨合成塔压力上涨等因素引起低压甲醇系统压力上涨的情况，并在执行过程中严格按照应急预案处理。

4.3 加强对操作人员的培训

由于低压甲醇装置投用时间不长，需对操作人员加强培训，使其能够迅速、全面地掌握装置的生产原理和操作方法。此外，需要操作人员明白气／汽压差指标的重要性，使其形成精心维护气／汽密封填料的意识，提高责任心，以确保低压甲醇装置能够长周期、安全地运行。

5 装置运行情况

经过操作人员的精心维护，保证了低压甲醇合成塔气／汽密封填料的完好性。表2为更换新的气／汽密封填料后蒸汽中不凝性气体含量的变化情况。

表2 更换密封填料后蒸汽系统中不凝性气体含量变化情况

由表2可知，更换新的气／汽密封填料后，经过严格控制气／汽压差指标，密封填料基本上不存在泄漏的情况。

目前，该装置运行稳定，正常生产时只需控制汽包压力、液位，醇分离器液位等工艺参数即可，基本实现自动化控制，极大地降低了操作人员的劳动强度。吨醇副产蒸汽0．55 t，年收益200万元以上，经济效益相当可观。

6 结 语

JJD水管式低压甲醇合成塔气／汽密封填料经更换材质及改进安装后，有效防止了工艺气混入蒸汽系统，确保了低压甲醇装置运行的安全性和可靠性。目前，该系统运行稳定，节能效果好，经济效益显著。

［1］谢定中，杨楚胜．论联醇压力和反应器的选择和应用［J］．小氮肥，2008，36（12）：6～9．

［2］朱江波．低压甲醇装置运行总结［J］．小氮肥，2011，39（7）：16～18．

［3］张五军．φ2 800 mm低压甲醇塔内件安装小结［J］．小氮肥，2010，38（12）：18～19．

Gas/Vapor Seal Filler Installation and Maintenance for JJD Water-Tube Low Pressure Methanol Synthesis Reactor

LI Guo-jian,LAN Xiao-peng
（Liuzhou Chemical Industry Co．，Ltd．，Liuzhou Guangxi 545002，China）

After improving gas／vapor seal filler material and installation methods for JJD watertube methanol synthesis reactor，the filler reliability is improved．The low pressure methanol synthesis unit is running stably under the operator meticulous maintenance．

low pressure methanol synthesis reactor；gas／vapor seal filler；installation；maintenance

TQ223．12＋1

B

1003-6490（2014）01-0079-03

2013-06-03

黎国建（1986－），男，广西富川人，助理工程师，柳州化工股份有限公司合成分厂工艺员，从事合成氨技术管理工作。