合成气制乙二醇装置开停车期间常见问题分析及措施

时 鹏，张彦民，包世龙，胡继卫，李银岭

(河南龙宇煤化工有限公司，河南 永城 476600)

乙二醇又名“甘醇”，作为有机化工领域重要的基础原料，乙二醇常被广泛应用于聚酯纤维、聚酯塑料、防冻剂、润滑剂、油漆、胶粘剂、表面活性剂、炸药等工业领域[1]。目前，我国国内市场对乙二醇进口量较大、进口依赖度较高，而且国内市场需求量逐年增长。乙二醇的生产主要有两大工艺路线，即合成气制乙二醇工艺和石油制乙二醇工艺[2]。由于我国石油资源短缺、煤炭资源丰富的现状，乙二醇无法通过石油工艺路线大量生产，而合成气制乙二醇工艺因其具有投资少、消耗低和技术发展成熟等优点，近年来深受煤化工行业的青睐。

1 合成气制乙二醇工艺

合成气制乙二醇工艺主要以煤为原料，经过气化、变换、净化、提纯后得到合成气CO和H2，CO在Pd/Al2O3催化剂作用下，与亚硝酸甲酯(MN)发生耦联反应生成草酸二甲酯(DMO)，提纯后的DMO再与H2在Cu/SiO2催化剂催化作用下反应生成粗乙二醇，粗乙二醇通过精制后得到聚酯级乙二醇[3-7]。

河南龙宇煤化工有限公司(以下简称龙宇煤化工)两套20万t/a合成气制乙二醇装置均采用羰化合成-草酸二甲酯加氢两步间接合成法制乙二醇工艺技术路线。其中，一期乙二醇装置于2016年11月实现原始试车成功，产出优等品乙二醇，并通过近两年的生产运行和多次技术改造，于2018年9月30日实现装置100%负荷运行；二期乙二醇装置于2020年10月31日实现原始试车成功，产出优等品乙二醇，于2020年11月30日实现装置100%负荷运行，最高日产乙二醇638t。

本文以河南龙宇煤化工两套20万t/a合成气制乙二醇装置为例，结合近几年装置运行的实践经验，总结了煤制乙二醇装置在开停车期间经常出现的问题，并提出改进措施。

2 开车期间常见问题及措施

2.1 DMO输送泵屏蔽套磨损

龙宇煤化工一期乙二醇装置DMO/DMC分离塔塔釜DMO输送泵为屏蔽泵，蜗壳及泵体夹套采用57 ℃热水伴热，防止DMO结晶，泵体尾端属于伴热盲区。在装置短停后的复开车期间，由于暖泵不彻底导致DMO结晶残留在泵体尾部，长时间运行造成屏蔽套磨透、轴承损坏，不仅影响装置的安全、稳定运行，而且检修费用较高。

为了防止DMO在屏蔽泵内结晶残留造成屏蔽泵磨损，在泵进口阀后增加冲洗甲醇管线，停泵后及启泵前使用甲醇管线对屏蔽泵进行甲醇冲洗。由于屏蔽泵无法通过盘车来确认泵体内是否有DMO结晶物而导致泵转动卡涩，因此，在启动前通过打开屏蔽泵尾部后轴承盖的方式对泵体内进行检查，确认泵体内无DMO结晶后再启动屏蔽泵。此外，龙宇煤化工二期乙二醇装置在设计选型阶段，有意将DMO输送泵由原来的屏蔽泵更换为离心泵，可有效避免一期乙二醇装置DMO输送泵屏蔽套磨损的问题。

2.2 DMO精馏产品水含量高

在水联运期间，由于DMO精馏装置塔内塔盘和填料、管道及罐内残留少量的水无法排净，且DMO合成催化剂在氢气环境下升温还原结束后，还原产生的水分也会被循环气带至DMO精馏装置，导致其开车后，DMO产品中水含量超标，水含量最高可达到5%。水含量超标后，DMO在塔釜高温下会发生水解，产生草酸，不仅会腐蚀设备，而且水和草酸进入加氢反应器后，会造成加氢催化剂活性下降，加剧催化剂粉化。

为了降低DMO精馏装置原始开车期间DMO产品中的水含量，在水联运结束后、可采用打开低点导淋排水和氮气吹扫相结合的方式，尽可能降低DMO精馏装置残留的水分。在水联运结束后、装置投料试车前，DMO/DMC分离塔和真空分离塔可提前采用甲醇进料建立全回流，通过甲醇联运带走系统内水联运期间残留的水分，含水量较高的甲醇送至甲醇精馏装置，直至水含量降低至0.1%以下。在DMO合成催化剂升温还原结束后，DMO吸收塔和DMO精馏塔应立即进行甲醇联运，通过甲醇联运带走系统内催化剂还原产生的水分。

2.3 换热器封头法兰泄漏

在原始投料试车阶段，DMO合成催化剂升温还原后期，当温度升至145 ℃时，因热胀冷缩原理，部分法兰密封面及螺栓的应力发生改变，导致DMO合成反应器气相进口加热器及气相出口换热器封头法兰密封面出现泄漏现象。

目前，针对上述问题所采取的措施主要包括两方面：第一，在开车期间，对于介质温度超过100 ℃的法兰进行热态紧固；第二，重点对在开停车阶段温度变化较大的法兰面进行气密查漏。

2.4 尾气吸收装置弛放气超标

尾气吸收装置是利用甲醇吸收的原理将DMO合成系统气相中惰性组分(N2、CO2和CH4)排放出去，同时回收气相中有效组分(NO和CH3ONO)。在装置开车初期，常常因操作方法不合理导致尾气吸收装置弛放气中NO和CH3ONO超标，造成DMO合成系统氮氧化物损失大，污染大气环境。

在尾气吸收装置开车时，首先，用N2启动尾气吸收进气压缩机，向尾气吸收塔进N2升压至0.8 MPa，通过塔顶弛放气放空维持塔压稳定；然后，从塔上部补入甲醇建立液位至50%，通过塔釜液相外送阀维持液位稳定；最后，缓慢打开尾气吸收压缩机工艺气进口阀，同时打开高压空气进料阀配入相应量的高压空气。根据弛放气分析，适当调整高压空气补入量，维持弛放气中O2含量在0.3%～1.9%，NO含量小于0.1%，通过调整塔顶喷淋甲醇流量、塔顶压力和温度，从而控制弛放气中CH3ONO含量小于0.5%。

3 停车期间常见问题及解决措施

3.1 DMO结晶堵塞管道

由于DMO在低于54 ℃时易结晶，因此，在装置停车后，尤其是在装置紧急停车或长时间停车后，DMO管线的处理应引起高度重视。龙宇煤化工一期乙二醇装置在停车后，由于DMO管道冲洗时间短，部分电伴热失效，导致DMO堵塞管道，影响装置复开车进度。

因此，工艺人员要定期对DMO管道保温和电伴热运行情况进行排查，对保温缺失和电伴热运行异常等问题要及时整改，确保不会因为管道保温及电伴热问题导致DMO结晶堵塞管道。其次，装置停车后，要根据装置实际情况，用甲醇对DMO管道进行冲洗，根据管道长度和管径，冲洗时间一般不低于15 min。对于停电后长期停车或无法进行甲醇冲洗的DMO管道，要及时打开DMO管道低点导淋，排净管道内残留的DMO。

3.2 尾气吸收装置弛放气超标

DMO合成系统大幅度减负荷或者停车后，循环气中CH3ONO含量降低，NO含量增加，若尾气吸收负荷或高压空气补入量调整不及时，会导致弛放气中NO含量超标，造成大气环境污染。

为了避免DMO合成系统大幅度减负荷或者停车后尾气吸收装置弛放气中NO含量超标，在工艺操作方面应及时降低尾气吸收装置负荷，根据循环气相中NO含量适当增加尾气吸收塔高压空气补入量。

3.3 热水温度降低

DMO合成系统大幅度减负荷或者停车后，DMO合成反应器内反应减少，反应热降低，导致催化剂床层温度和热水系统温度降低，DMO合成反应器出口气相换热后温度降低至54 ℃以下，造成少量DMO结晶堵塞换热器列管，合成循环气流量降低，若热水温度下降过低，严重时会造成合成气循环量低于联锁值导致装置联锁停车。

因此，在DMO合成装置大幅度减负荷或者停车时，DCS操作人员要注意热水系统温度的变化，及时调整循环水阀门开度，维持热水温度稳定在57±3 ℃，确保DMO合成反应器出口气相换热后的温度不低于54 ℃，防止因温度过低而导致DMO结晶堵塞换热器，造成装置联锁停车的现象发生。

4 结语

通过对龙宇煤化工两套20万t/a合成气制乙二醇装置开停车期间出现的问题进行分析，发现在合成气制乙二醇装置开车期间易出现DMO输送泵屏蔽泵磨损、DMO精馏产品水含量高、部分法兰密封泄漏及尾气吸收装置弛放气超标等问题，DMO结晶堵塞换热器及管道、尾气吸收装置弛放气指标超标和热水系统温度降低易发生在装置停车阶段，并针对以上问题提出了改进措施，为合成气制乙二醇装置开停车期间的操作提供了指导性建议。