10.低温甲醇洗装置水联运初探

2 0 0 7 年 6 月 第 3 0 卷第 3 期 怠 舷 t ,g e S c a l e Ni tr o g e n o u s Fe r t i l i z e r I n d us t r y J u n 2 0 0 7 V0 1 3 0 No 3 低温 甲醇洗装置水联运初探 任军平 ( 中石化巴陵分公 司合成氨部 ， 湖南岳阳， 4 1 4 0 0 3 ) 摘要分析低温甲醇洗装置高中压系统充压介质来源 、 主甲醇泵密封氮气来源及系统脱盐水温度升高 对水联运质量 的影响 ， 提 出解决上述问题的创 新思路 ， 介绍水联运过程控 制及创新方法 的应用。 关键词低温 甲醇洗水联运创新效果 水联运是低温甲醇洗装置原始开车过程 中的 重要环节 ， 是人们研究的重要课题。目前 ， 国内配 套低温甲醇洗装置的大型化工装置一般都带有大 型空分， 用空分开车来进行低温 甲醇洗装置水联 运 ， 消耗大且受空分开车进度的制约 ， 低温甲醇洗 装置不能充分进行水联运 ， 达不到全面试车和锻 炼队伍 的目的。巴陵“ 煤代油” 工程在提高低温甲 醇洗装置水联运质量上进行了初步探索。 1 巴陵“ 煤代油” 工程及低温甲醇洗装置简介 巴陵“ 煤代油” 工程 由合资部分( 中石化 、 S h e l l 各占 5 0 股份， 以下简称 J V ) 和内资部分( 以下简 称配套) 组成， 它是中石化以石脑油为原料的三大 化肥装置改变原料路线的示范工程。J V主要 由 煤贮运 、 磨煤 、 空分 及气 化装置组 成 ， 气 化采用 S h e l l 煤 气 化技术 ， 配 备 4 8 0 0 0 m 3 h大 型空 分 装 置 ； 配套部分主要 由耐硫变换 、 低温甲醇洗 、 甲烷 化、 新建冰机及合成( 合成 回路 由 l 1 0 0 t d扩能到 1 3 2 0 t d ) 装置组成。低温甲醇洗装置是配套部分 的核心装置， 该装置采用鲁奇工艺六塔流程 ， 是 目 前国内在建最大低温甲醇洗装置之一 ， 设计处理 酸 性气 体 能 力 2 6 ( K m 3 h( 其 中 C O ，体 积 比 4 0 4 ) ， 主甲醇循环量 4 5 2 t h贫 甲醇。本装 置 硫化氢吸收塔 、 二氧化碳吸收塔 ( T - 2 2 0 1 2 2 0 2 ) 及 相关设备为高压 区， 出口气相操作压力 2 8 2 M P a ( 以下均为表压 ) ； 中压闪蒸塔 ( T 2 2 0 6 ) 及相关设 备为中压区， 出 口气相操作压力 1 4 M P a ； 二氧化 碳再吸收塔 、 热再生塔 、 甲醇 水分馏塔 ( T - 2 2 0 3 2 2 0 4 2 2 0 5 ) 及相关设备为低 压区，T - 2 2 0 3上塔 出 口气 相操 作 压 力 为 0 0 7 MP a 、 下 塔 为 常 压 ， T - 2 2 04 2 2 0 5出口气相操作压力 0 1 2 MP a 。T 一 2 2 0 1 、 T 2 2 0 2 、 T 一 2 2 0 3 、 T - 2 2 0 6及各 自相关设备组成冷 区； T 2 2 04 2 2 0 5及各 自相关设备组成热区。 2 低温甲醇洗装置水联运过程中遇到的问题 低温甲醇洗装置进行水联运的必要条件之一 是必须将高 、 中、 低压系统建立一定的操作压力。 一 般情况下 ， 用氮气作为充压介质， 同时水联运过 程中高压系统会有部分氮气溶解在脱盐水中并在 中、 低压系统释放 ， 因此需连续向高压系统补充氮 气。由于 J v与配套部分 中交时间不一致 ，J V空 分未能按期开车， 同时空分装置运行费用相当高 ， 不可能长时间开车 ， 高 、 中压系统无合适的氮气充 压和连续 的氮气补充。 低温甲醇洗装 置主甲醇泵均采用双端 面密 封 ， 各泵带有密封液罐 ， 通过液体介质( 白油或 1 ： 1的乙二醇和水的溶液 ) 外循环 ， 将机械密封产生 的热量带走并起到润滑机械密封的作用。正常运 行时各 甲醇泵密封液罐必须建立一定 的操作 压 力， 否则将损坏甲醇泵。各甲醇泵中， 除硫化氢吸 收塔进料泵( P - 2 2 0 1 A B ) 密封液罐带有气囊外 ， 其 余各泵需连续 向密封 系统充氮， 其中再吸收塔循 环泵 ( P 一 2 2 0 2 A B) 、 二 氧 化 吸 收 塔 进 料 泵 ( P 一 2 2 04A B ) 控 制压 力分别 为 0 50 7 MP a 、 0 6 收稿日期： 2 0 0 6 - 1 0 - 0 8 ； 收到修改稿日期： 2 0 0 7 0 4 2 8 。 作者简介： 任军平 ， 男 ， 1 9 7 2 年出生 ， 工程师 ， 2 0 0 1 年毕业 于湖 南大学工业管理工程专业 ， 现为中石化 巴陵分公 司合 成氨 部生产 主管 。联系电话： o 7 3 0 8 5 3 6 5 7 7 。 维普资讯 第 3期 任军平 低温甲醇洗装置水联运初探 l 9 3 0 8 MP a ， 因此正常生产时从 J 、 ， 引 0 7 M P a 专用氮 气作主甲醇泵密封氮气 ， J 、 ， 空分不开车则相关 甲 醇泵无合适的密封氮气来源。 本装置热再生塔出口贫甲醇不经水冷却器冷 却， 直接与热再生塔 人 口富 甲醇换热 。水联运过 程中脱盐水 的换热 主要在 贫 富甲醇换热 器 ( E 2 2 0 8 A H) 管壳程进行 ， 换热介质均为系统 内脱盐 水， 因此各泵做功产生的热量无法移走 ， 脱盐水温 度升高很快。随着水温升高 ， 系统腐蚀加剧 ， 同时 冷区温度过高对低温设备有负面影响， 因此 系统 脱盐水温度控制是水联运过程 中的关键控制点。 本装置水联运主循环回路如图 1 。 图 1 水联运主循环回路流程 3 低温 甲醇洗装置水联运过程中的创新 改造， 见图 3 。本阶段水联运在不同压力下进行 ， 3 1 甲醇泵密封氮气来源 各部分压力控制参数如表 1 。 2 0 0 6年 4月上旬， 开始对 甲醇泵进行单机试 车 ， 根据 甲醇泵厂家提供的数据 ， 密封氮气消耗较 少 ， 认为将高压钢瓶氮气减压作为相关 甲醇泵密 封氮气是 比较理想 的选择 ， 先对相关 甲醇泵配置 了临时密封氮气管线 ， 并将临时管线各个接 口焊 接处理后进行气密试验 ， 确保无泄漏点。4月 l 0 日对 P 2 2 0 3 A进行 了单机试车 ， 通过减压 阀控制 密封氮气压力在 0 5 MP a ， 试车时密封压力稳定。 水联运过程中 1 个有效气体 6 0 m 3 的氮气钢瓶连 续使用时间为 2 0 d左右， 很好 的解决了甲醇泵密 封氮气来源问题。水联运过程见图 2 。 图 2 水联运过程 3 2 高 、 中压系统充压介质来源及水联运控制 鲁奇工艺建议低温甲醇洗装置水联运用氮气 作充压介质 ， 用脱盐水循环 ， 并控制好脱盐水温度 不应过高。J 、 ， 空分未 开车， 高 、 中压 系统充压介 质只能寻找其他来源 ， 在寻找充压介质过程 中分 2 个阶段 ， 装置共进行了 2个阶段水联运。 1 ) 第 1阶段 水联运充 压介质 来源及控 制。 本阶段水联运用分公 司化工区高压氮 气对高 、 中 压系统充压。将 8 01 0 0 MP a的高压氮 气减压 至 3 5 MP a 后引人 中压氮气管 网， 对 甲醇洗装置 高、 中压系统充压。为此 对中压氮气管网进行 了 圆 一 固一 虚线为新配管线 ； E 一 2 2 2 2 为中压氮气冷却器 图 3 氮气 系统 改造 流程 表 1 各部分压力控制参数 M P a 本次水联运主要是在一定压力条件下 ， 对各 甲醇泵进行联动试车 ， 对仪表系统 、 调节阀及联锁 进行在线调试， 并冲洗系统。根据本装置各塔安 装后未进行清洗 ， 为减少 系统 的腐蚀 和杂质对相 关设备的损害 ， 并降低高压氮气消耗 ， 采取 以下控 制措施 ： 降低高 、 中压系统操作压力 ， 高压系统 控制在 1 71 9 M P a ， 中压系统控制在 0 9 M P a左 右 ； 采取间断运行方式 ， 当系统水温升高较快时 停止循环并整体更换脱盐水 ， 达到清洗系统并降 低系统 中脱盐水温度的 目的， 控制热区脱盐水温 度在 5 0 C以下 ， 冷 区脱盐水温度 3 5 C以下 ； 将 液相部分 2台绕管式换热器 甲醇循环 冷却器 ( E 2 2 0 5 ) 、 再吸收塔 甲醇 贫 甲醇换 热器( E 2 2 0 7 ) 同 系统隔开。 本次水联运加强了系统过滤网的清洗并加大 维普资讯 2 0 0 7年第 3 0 卷 了排放力度， 在各泵人 口及各导淋排放系统脱盐 水 。对仪表系统进行 了全面调试。水 联运结束 后， 各塔开人孔检查 ， 系统整改 ， 绕管式换热器同 系统相连 ， 各人孔封闭后全系统用低压氮气 置换 保护。 本次水联运 以间断运行 为主 ， 系统脱盐水温 度升高时停止循环 ， 整体或部分更换脱盐水 ， 以清 洗系统并 降低脱盐 水温 度。为 检验 装置 ， 作 了 7 2 h 连续运行 ， 连续运行时通过加大排放量并用 温度较低的脱盐水置换 、 调整循环量等措施来控 制系统脱盐水温度的正常 ， 系统中 P - 2 2 0 4出口脱 盐水温度最高， 从 P - 2 2 0 4二级出 口连续排放部分 温度较高的脱盐水 。脱盐水排放流程见图 4 。 图 4 脱盐水排放流程 本次水联运过程 中， 热 区脱盐水温度最高为 5 5 ， 冷区最 高为 4 o 。水联运过程 中 ， 多点 多 次取脱盐水分析 ， 浊度己降至 6 0 m g L ， 达到了水 联运结束的标准。本次水联运对仪表系统作了进 一 步调试。连续运行结束后系统卸压整改。 2 )第 2阶段 水联运充 压介质来 源及控 制。 本阶段水联运用 2 5 0 一 J B ( 分公司现有空气压缩机， 最高出口压力 4 9 MP a ， 最大流量 8 0 0 m h 。 ) 出口 压缩氮气对高 、 中压系统充压。先对 2 5 0 一 J B和低 压氮气系统进行改造 ， 使 2 5 0 一 J B能压缩低压氮气 并确保稳定的低压氮气供应。低压氮气来源有 2 部分 ： 将公用工程部现有的 2个低压氮气储罐 ( 2 0 0 m 3 、 4 0 O m ) 中的低压氮气引入 2 5 0 一 J B ； 外购 液氮储存在 J V现有 2 0 0 m 3 储罐中， 通过加压并气 化成低压氮气后经事故氮气和低压氮气管网引入 2 5 0 一 J B 。用液氮气化并经 2 5 0 一 J B加压后 向高压系 统充压 ， 确保了稳定的中压氮气来源 ， 大大提高了 水联运质量。本阶段水联运高压系统压力基本维 持在正常操作压力。 本阶段水联运采取 间断与连续运行相结合 ， 并进行了 2 2 0 h 不间断运行 ， 以全面检验装置。连 续运行时主要采取控制排放量和调整循环量来控 制脱盐水温度 ， 表 2为 2 0 0 6年 7月 2 9日至 8 月 7 日装置连续运行过程 中系统脱盐水温度情况 ， 其 中 T I 一 2 2 2 9为 P - 2 2 0 4出 口温度 ， T I 一 2 2 1 0为 T - 2 2 0 1 主洗段 出口温度 ， 以上 2点温度代表了热 、 冷区温 度情况 。 表 2 连续运行过程中 系统 脱盐水温度 在连续 2 2 0 h不间断运行过程 中， 多次多点取 样分析 系统 脱盐水 浊 度， 均 稳定 在 2 5 m g L左 右 ， 温度控制满足 了要求 。不间断运行结束后系 统排水并重新进脱盐水运行 8 h 后排水干燥 。 为降低脱盐水消耗 ， 在根据脱盐水温度控制 好排放量的同时将“ 煤代油” 装置试车时产生的蒸 汽冷凝液收集在脱盐水箱中作为水联运时的补充 用水 4 取得的效果 采取相关措施后 ， 大大提高了低温甲醇洗装 置水联运质量， 低温甲醇洗装置水联运时间前后 延续近 4个月 ， 达到了低温甲醇洗装置全面试车 和锻炼队伍 的目的， 水联运过程中共发现设计 、 施 工及机 、 电 、 仪等方面问题 1 5 0多项 ， 为装置进 甲 醇和接受变换气创造 了条件。由于未采用 J V大 空分开车进行低 温甲醇洗装 置水联运 ， 节约了大 量试车费用。如以 J V空分装置最低负荷连续运 行 2 0 d为计算基础数据 ， 空分装置费用只计算其 中压蒸 汽消耗 2 2 3 t h ， 中压蒸 汽 1 3 5元 t ， 氮气 0 7元 m ， 液氮 1 2 0 0元 t ， 2 5 0 一 J B功率 1 9 0 k W， 2 5 0 一 J B累计运行 4 0 O h ， 电 0 5元 k Wh 。节约费用 如下 ： 空分消耗 中压蒸汽费用 2 2 32 42 0 1 3 5=1 4 4 5 o 4 o o ( 元) ； 消耗化工区高压氮气费用 6 O O O 0 0 7=4 2 0 0 0 ( 元) ； 消耗小空分 中压氮气 费用 1 9 0 4 0 O 0 5 +6 O O O 0 0 7 =8 0 0 0 0 ( 元 ) ； 消耗液氮费用 5 01 2 0 0=6 O O O 0 ( 元) ； 氮气系统 改造费用 2 0 0 0 0 0 ( 元) ； 本案水联运节约费用约 为： 一( + + + ) 1 4 0 0 ( 万元) 。 低温 甲醇洗装置水联运 ， 高压系统充压介 质 来源是值得关注的课题 ， 无论新建还是改扩建企 业 ， 利用现有资源创造水联运条件 ， 缩短大型空分 装置开车时间或停开大型空分装置 ， 是提高低温 维普资讯 第 3期 任军平 低温甲醇洗装置水联运初探 1 9 5 甲醇洗装置水联运质量， 降低试车费用的重要举 措 。 ABoUT 、 vA E R C CULAT G oPERATI ON oF RECTI S oL P LANT Re n J u n p i n g ( A m m o n i a D e p a r t m e n t o fB a l i n g B r a n c h C o ， S I N O P E C， Y u e y a n g， 4 1 4 0 0 3 ) Ab s t r a c t A n a l y z e s t h e s o u r c e s o f p r e s s u r i z e d me d i u m i n the HP &MP s y s t e ms o f Re c t i s o l p l a n t ，t h e s o u r c e s o f s e ale d n i t r o g e n i n the ma i n me tha n o l p u mp a s we l l a s the e f f e c t o f d e s alt i n g wa t e r t e mp e r a t u re ris e o n the o p e r a t i o n q u ali t y w i th wa t e r c i r c u l a t i o n，p u t f o r w a r d s i n n o v a t i v e p rop o s a l s t o sol v e the p rob l e ms me n t i o n e d a b o v e，an d p res e n t s the p r o c e s s c o n t r o l o f o p e r a t i o n wit h w a t e r c i r c u l a t i o n and the a p p l i c a t i o n o f the i n n o v a t i v e me t h o d Ke y wo r d s ： Re c t i sol ，o p e r a t i o n with wa t e r c i r c u l a t i o n ， i nn o v a t i o n ， r e s u l t 山东财富化工大化肥项 目动工兴建 由上海和青岛客商、 山东迪 尔安装公司、 山东华阳集团等共同投资兴建的山东财富化工有限公司年 产 3 0 0 k t 合成氨、 5 2 0 k t 尿素项 目2 0 0 7年 4月 3 0日举行 了奠基仪式， 该项 目建设在山东泰安市宁阳县磁 窑镇华阳工业 园区， 总投资 1 2亿元， 计划分两期建设。一期工程投资 3 6 亿元 ， 建设年产 1 8 0 k t 合成氨 、 1 5 0 k t 尿素项 目。项 目全部竣工投产后 ， 每年将新增销售收入 9亿元， 利税 9 0 0 0万元。 宁阳县煤、 金、 铅、 铁矿石 、 钾长石、 石英石、 水晶石 、 云母等矿产资源十分丰 富， 其 中， 煤炭储量 5 l O 9 t 以上， 可利用水资源 2 41 o 9 r n 3 ， 交通便利 ， 华阳工业 园区已基本实现“ 七通一平” ， 吸引了国内外