CO/H2深冷分离运行优化总结

张霞晨

(阳煤集团寿阳化工有限公司， 山西寿阳 045000)

阳煤集团寿阳化工有限公司200 kt乙二醇项目主要采用水煤浆气化工艺提供原料气，中间经过低温甲醇洗脱出合成气中的有害气体，然后送至PSA提氢、深冷分离工序，将合格的精制合成气送往合成工序。项目已于2016年6月开始试车，2016年11月产出优等乙二醇产品。

1 深冷分离技术基本原理

深冷分离法又称低温精馏法，利用合成气中各组分沸点的差异，将合成气深冷液化，在低温下进行多级深冷精馏。深冷分离法具有工艺成熟、操作稳定、使用范围广、处理量大、占地少、产品纯度高、收率高等优点。但是需要对合成气进行复杂的预处理，防止低温下甲烷固化堵塞系统，同时换热系统复杂[1]。

装置采用杭州杭氧股份有限公司的自主技术，采用四塔工艺进行CO/H2的分离，在生产过程中主要的冷量由工艺气节流产生的焦汤效应供给，外加系统循环氮气及补充的液氮维持系统的冷量平衡。

2 装置基本情况

低甲醇洗工段送来的合成气中含有微量的CO2及甲醇，首先经冷箱入口分子筛[2]吸附去除杂质进入冷箱，然后经主冷E01、E02换热后进入氢气分离器，将大部分的氢气分离后再经汽提塔、脱氮塔脱出少量的氢气和氮气，最终进入脱甲烷塔经过CO洗涤后，得到体积分数达到99%以上的合格精制CO气体，供合成使用。

主要设备名称及数量：分子筛吸附器，2台；主换热器，2台；氢气分离器，1台；汽提塔，1个；脱氮塔，1个；脱甲烷塔，1个。

3 开车及运行中存在的问题

3.1 存在的问题

按照工艺包提供的装置裸冷方案进行降温，即使用露点合格的高压空气进行裸冷，冷量由循环氮系统节流制冷，对换热器进行降温冷却，当系统温度降至-40 ℃时，外加液氮开至最大，系统温度下降缓慢，致使裸冷工作不能够继续进行。改用直接加注液氮进行冷却，由于设计的空浴较小，方法效果较差。

在装置加减量的过程中，冷量调整不及时，导致冷箱换热不均衡，尤其冷量过量时，大量的冷量会集中在脱甲烷塔内，导致脱甲烷塔底部温度过低，底部的甲烷出现固化，堵塞了粗甲烷排放管线，加大脱甲烷塔的再沸后，现象不能及时消除。

脱甲烷塔的底部管道堵塞及再沸量不足，导致脱甲烷塔液位居高不下，且影响CO产品气的纯度，在工况波动时操作比较被动。

进口氮气含量符合设计要求的情况下，脱氮塔与设计指标偏差较大，最终造成产品气内氮气含量过多。

3.2 解决措施

针对在裸冷过程中冷量不能满足整个装置的降温要求，在装置外设置两台水浴式加热器，分别引至脱氮塔及脱甲烷塔塔顶，加大冷量供应，使用液氮气化后直接给系统进行降温。在降温过程中控制阀门开度，以控制降温速率，降温速率不超过15 ℃/h。

为了能够及时调整脱甲烷塔的冷量，根据现场管道布置情况，在原料管线上过主冷E01后，直接引一股原料气至脱甲烷塔，增加脱甲烷塔再沸，同时提高塔底温度，防止因塔底温度过低而导致塔底排放管线堵塞。

在不影响后续工段操作的情况下，开放空阀，将闪蒸汽放空，可使产品气中氮气含量降低。

3.3 运行中操作要点

为了保障装置的稳定运行，在操作时还应注意以下问题。

在开车过程中要严格控制进入装置内各原料气体的露点，严格控制合成气组分，进入低温区前先去除CO2、水等[3]，防止在裸冷及开车过程中将管道冻堵。在装填冷箱的珠光砂时要保证其密实度，防止出现珠光砂结块，降低保冷效果。

冷箱内部换热介质繁多，要密切注意各塔的温度变化，及时调整冷量，避免因冷量过多造成淹塔，或因冷量过少导致各塔液位过低，出现高串低或系统波动的情况。

密切监视冷箱进口处CO2及甲醇的含量，避免因微量超标导致换热器冻堵及冷箱内部设备超温、超压的情况。提高脱甲烷塔压力和塔底温度，减弱甲烷固化现象，保持流道畅通。

在系统运行正常时，要密切关注补充液氮的压力。补充液氮是系统冷量平衡的重要因素，稳定的外加冷量可避免频繁操作及系统波动，影响后工序操作。

4 结语

经过对装置进行改造和加强对员工的培训后，在开车及加减量的情况下能够及时满足冷箱对冷量的要求，目前系统运行稳定，基本达到设计指标，能够满足200 kt乙二醇项目的用气要求。