2 500t/d甲醇装置合成系统在线清蜡的应用

何 锋

（中海石油建滔化工有限公司，海南东方 572600）

1 前言

某日产2 500t 甲醇装置是以天然气作为原料，采用DPT低压甲醇技术，其合成系统是由两个相同大小的合成塔串联组成，前工段来的新鲜合成气经低压缸和高压缸后分为两股，约三分之二的新鲜气和第二粗甲醇分离器D22分离后的气体混合，经第一进出口换热器E21加热后进入第一合成塔D01中进行反应，反应后的气体再次经过E21、E22冷却后在第一粗甲醇分离器D21分离出粗甲醇，粗甲醇经过过滤器H21A/B送入闪蒸槽，而D21分离后的气体经过循环缸J21与高压缸出来的三分之一的新鲜合成气混合，通过第二进出口换热器E23进入第二合成塔D02反应，反应完的气体再次经过E23、E24冷却后送入第二粗甲醇分离器D22中，分离出来的粗甲醇进过粗甲醇过滤器H22A/B 送入闪蒸槽，TV01、TV02为合成塔进出口换热器的旁路阀，FV06为新鲜合成气的分配阀，其工艺流程图如图1所示。

图1 合成系统流程图

随着甲醇合成催化剂的老化，气体分布不均匀等原因，甲醇合成副产物逐渐增多，副产物石蜡会在合成系统中累积。首先，石蜡会附着在甲醇分离器前的水冷器的换热管上，影响冷却效果，使甲醇分离不彻底，这样会从两个方向抑制甲醇反应的进行：一、分离不彻底的甲醇蒸汽随合成气进入合成塔，甲醇蒸汽为生成物，化学平衡向反应物方向移动；二、甲醇蒸汽在合成气中，降低了有效气体组分的分压，由于合成反应是一个压力减少的反应，压力下降，化学平衡向反方向移动，甲醇产量明显下降。其次，石蜡会在压缩机循环缸入口过滤器处积累，使入口过滤器压差不断升高，当入口过滤器压差高至100kPa 时，将严重影响合成气压缩机的安全运行。再者，未完全分离的甲醇蒸汽，在合成气中属于惰性气体，惰性气体增加使甲醇合成反应的功耗增加，进入变压吸附系统（PSA）的气体量增加，造成有效气体组分的损失，同时甲醇分离器分离效果差，变压吸附（PSA）分离器排液频繁，造成甲醇损失。综上所述，甲醇合成副产物石蜡在合成系统中积累，直接影响甲醇的产量，严重威胁系统的安全运行，如何能解决这个问题，成为保障系统安全运行的关键。

2 合成系统结蜡的现象

1） 一旦系统发生结蜡现象，循环水冷却器E22/E24水冷效果变差，甲醇分离器D21、D22出口气温度升高。

2） 甲醇分离器分离效果变差，出口气体中甲醇含量升高，变压吸附（PSA）入口分离器排液频繁。3） 甲醇进出口换热器效果变差，TV01/02有关小趋势。4） 甲醇合成塔反应效果差，系统操作不稳定，甲醇产量减少。

5） 压缩机循环缸入口压差偏高，严重威胁压缩机的安全运行。

表1 合成系统结蜡前后各参数的变化

3 合成系统结蜡的原因

1） 合成塔在开停车过程中，当合成塔温度低于200℃时，合成回路中有合成气，反应生成石蜡。

2） 由于合成塔塔型的结构缺陷，有些死角的热量无法被带走，造成温度过高，生成石蜡。

3） 催化剂本身由于使用时间过长、频繁开停车、温度过高、中毒等原因，造成催化剂的选择性变差，使石蜡的产生变多。

4） 催化剂在储存、运输、装填和使用过程中带入铁、镍元素和一氧化碳反应生成羰基铁、羰基镍，使催化剂中毒，造成石蜡增多。

4 合成系统在线清蜡

4.1 E24侧清蜡

（1）系统适当降低负荷，两合成塔底部喷蒸管线暖管备用。

（2）先逐步关小E24侧循环水回水阀，缓慢平稳的将D22出口温度提至85～90℃。

（3）在提温的过程中，变压吸附系统入口温度温度会逐步上涨，此时要时刻注意此温度，主控逐步关小驰放气去变压吸附管线上的控制阀，保证变压吸附入口温度低于联锁温度。

（4）在这个过程中通过控制合成汽包的压力，调整TV01/02的开度维持两个合成塔进出口温度不变，合成塔温度维持不住时，可略微通入中压蒸汽。

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（5）D22出口温度提到位后维持约1h 后恢复到正常。

（6）待系统平稳后重复以上操作步骤。通过多次升温和降温后，将沉积在换热器E24、E21和D22顶部除沫器上的石蜡清除干净，石蜡经过D21、H21A/B 分离出来。

（7）H21A/B 的压差达到500kPa 时，及时倒过滤器，清除滤网中的石蜡。

4.2 E22侧清蜡

（1）逐步关小E22侧循环水回水阀，跟E24回水阀一样，先大后小，逐步提温。

（2）逐步将压缩机循环缸出口温度提至90～95℃，温度不能超过95℃，防止压缩机损坏。

（3）在这个过程通过调整汽包压力，控制TV01/02的开度维持两个合成塔进出口温度稳定。

（5）待系统平稳后再次重复以上步骤，通过多次升温和降温，将沉积在换热器E22、E23和D21顶部除沫器上的石蜡清除干净，石蜡经过D22、H22A/B 分离出来。

（6）H22A/B 的压差达到500kPa 时，及时倒过滤器，清除滤网中的石蜡。

5 清蜡效果

从表2可以明显看出，甲醇二期合成系统工况得到极大的改善，系统在线清蜡比较彻底：

1）甲醇产量得到明显的提高。

2）压缩机循环缸入口压差得到明显改善，保证了压缩机的安全运行。

3）PSA 入口过滤器的排液状况改善明显，几乎无甲醇排出，减少了甲醇的损失。

4）甲醇循环水冷却器出口温度下降，粗甲醇分离器分离效果变好，合成回路中甲醇蒸汽含量明显下降，合成反应变好。

表2 在线清蜡前后的工况数据

6 结语

该甲醇装置合成系统受合成塔塔型结构缺陷、合成催化剂老化等因素的影响，自开车以来一直存在结蜡的现象。石蜡在系统中累积，严重威胁装置的安全运行。针对这一状况，采取在线清蜡的措施，有效地将合成系统中积累的石蜡清理出来，使合成系统工况得到极大的改善，最终消除隐患，恢复了装置正常生产，保证了长周期的运行。该在线清蜡的方式，通用性较强，希望能为类似的装置起到借鉴作用。