第一净化厂甲醇回收装置运行现状及存在问题整改措施811.doc

第一净化厂甲醇回收装置运行现状分析及整改措施第一采气厂采气工艺研究所二00五年八月第一净化厂甲醇回收装置运行现状分析及整改措施甲醇回收装置是气田污水处理系统的重要组成部分, 其采用常压精馏原理，利用甲醇和水的沸点差异将二者分离，使处理后的污水含醇量小于0.1%，回收的甲醇浓度大于95%。为了满足气田污水的处理需要，2000年第一净化厂对甲醇回收装置进行了改扩建，增加了一具处理能力为100m3/d的精馏塔及配套设备，使第一净化厂含醇污水的设计处理能力达到了150m3/d。一、概况1、工艺流程简介自集气站来的含醇污水被存储在粗滤池内，通过无密封自吸泵把含醇污水转入含醇污水罐，在转水过程中，通过加药装置向转水管线的含醇污水加入PH调节剂氢氧化钠、氧化剂双氧水后以及絮凝剂2B后进入污水储罐内充分反应、沉降，除去含醇污水中的大部分杂质。自含醇污水储罐来的原料水PH值被调节到7.58.5之间，利用静压进入原料气过滤器过滤，通过原料水泵加压后，进入进料预加热换热器，被塔底出水预加热至约65后，进入进料加热器，用蒸汽加热至泡点温度（87.7）后，通过29层塔盘处的进料口进入甲醇精馏塔分成气液两相。液相从上而下与从下而上的蒸汽逆流接触，蒸出其中的轻组分甲醇，部分塔底水流入釜式重沸器用蒸汽加热汽化后返回塔底，部分水作为塔底产品，给原料水加热后温度降至40左右进入污水回注罐。甲醇蒸汽由塔顶流出经冷凝器冷凝至饱和液体，进入回流罐，部分甲醇加压回流至塔顶，部分甲醇作为产品经冷却至温度低于40进入产品甲醇储罐。图1 第一净化厂预处理工艺流程简单示意图图2 第一净化厂甲醇回收装置工艺流程示意图2、主要设计参数下表是第一净化厂两套甲醇回收装置的设计参数。表1 第一净化厂两套甲醇回收装置的设计参数装置号处理能力进料温度进料压力塔顶温度塔顶压力塔底温度塔底压力1#50m3/d87.71.40atm65.81.20atm105-1101.23-1.46atm2#100m3/d901.40atm65.8常压105-1101.12-1.14atm装置号回流液温度回流压力污水甲醇含量产品甲醇纯度塔底甲醇含量设计回流量1#401.40atm37%(wt)95%(wt)0.1%(wt)1.25 m3/h2#401.40atm20%(wt)95%(wt)0.1%(wt)2.8 m3/h二、运行现状1、第一净化厂污水特点第一净化厂甲醇回收装置处理的含醇污水有“四高一低”特点（矿化度较高，Ca2+、Mg2+、Fe2+等高价金属阳离子含量较高，水中游离CO2、HCO3-含量较高，水中机杂和乳化油含量较高，PH值较低），这些特点导致甲醇回收装置一直运行不平稳，在生产中易出现结垢、腐蚀等问题。2、第一净化厂运行现状近几年针对这些问题，对甲醇回收装置进行了一些相应改造，甲醇回收装置运行情况有一定改善。但自2004年冬季以来第一净化厂甲醇回收装置又逐渐暴漏出一些问题。来料水量大，含醇浓度低据统计，在冬季高峰期运行期间，2004年11月份，处理负荷最重，当月原料水平均浓度4.65%，日平均回收含醇污水量170.41m3，装置日平均处理量155.76m3；2005年15月份，原料水平均浓度7.34%，装置日平均处理量121.45 m3。装置处理的含醇污水PH值呈酸性第一净化厂为了解决甲醇回收装置的腐蚀结垢问题，对含醇污水增加了预处理装置，尽量除去污水中的CO2、H2S，将PH值调节到7.58.5，降低污水中的乳化油含量和机杂含量，并加入耐高温抗盐缓蚀阻垢剂。随着气田规模的不断扩大，气田含醇污水量也相应增大，第一净化厂甲醇回收装置运行负荷偏重，且随气田的开发含醇污水的性质可能有一些变化，污水预处理系统的加药量和加药配比未及时调整。2005年1月份以来，第一净化厂甲醇回收装置处理的含醇污水PH值在5.379.25之间，平均为6.65，PH值的偏低使原料水呈酸性，影响了絮状沉淀的生成，增加了装置的腐蚀、结垢倾向。设备腐蚀、结垢严重日常运行中，原料水换热器、重沸器等设备易腐蚀穿孔，原料水换热器、进料管线、塔盘等设备易结垢。2005年6月13日将2#精馏塔打开发现，进料口及回流液入口处塔盘结垢严重，提馏段塔盘支撑及折流板、溢流堰腐蚀严重，导致塔盘坍塌。图3 进料口结垢图 图4 提馏段塔腐蚀盘坍塌图2005年7月份长庆石油勘探局锅炉压力容器检测站检测出第一净化厂100m3/d甲醇精馏塔腐蚀五级，存在严重安全隐患，因此，该塔目前已停止运行。（4）精馏塔塔顶温度、产品甲醇浓度等运行参数偏离设计值2004年冬季以来，甲醇回收装置在生产中表现出塔顶温度、塔顶压力等运行参数长期偏离设计值。1#、2#精馏塔塔顶温度在72以上；2#精馏塔塔顶压力、塔底压力在50Kpa以上；产品甲醇浓度在15.2195.54%之间。3、三座净化厂的甲醇回收装置运行参数对比 下表是靖边气田三座净化厂的甲醇回收装置运行情况的对比。表2 靖边气田三座净化厂的甲醇回收装置运行情况对比表 装置号对比项目第一净化厂1#装置第一净化厂2#装置第二净化厂第三净化厂设计值运行值设计值运行值设计值运行值设计值运行值处理能力（m3/d）5050-6010090-12010090-1205050-65进料温度（）87.770-809075-808868-7287.786-96污水甲醇含量（%）371-10201-102018-30153-32进料压力（kpa）42.136-2042.1340-80无监测100-200塔顶温度（）65.870-8065.875-85686066-6760-63塔顶压力（kpa）20.262-5040-7540000塔底温度（）105-110102-107105-110105-108105-11094-99105-110100-102塔底压力（kpa）23.346.620-3512.214.250-80600-45193910-25产品甲醇纯度（%）95809530-9095909590塔底甲醇含量（%）0.10.10.10.10.100.10.1回流量（m3/h）1.250.4-0.752.81-2.51.51.5-3.01.41.2 从表中数据分析：1、四套甲醇回收装置均能保持相对应的处理能力，在冬季高峰期时，均处于超负荷运行状态，从塔的操作弹性85%115%来看，各塔在最大处理量时，均超过了115%的处理上限，表现出良好的操作弹性。从塔的现场操作看，负荷达到120%后，主要表现出塔底水甲醇含量不一，容易超出外排标准（0.1%）；塔顶温度偏高，影响产品甲醇浓度的问题。因此，精馏塔操作负荷应控制115%为宜。2、从原料水含醇量分析，第一净化厂原料水含醇量远低于第二、第三净化厂，在低含醇浓度下，制约了精馏塔的正常操作，使塔的几个重要操作参数（如：塔顶温度、塔顶压力、回流量等）偏离设计值，造成精馏塔无法实现正常运行、换热器负荷过重、产品甲醇浓度偏低等问题。下表是各净化厂甲醇回收装置预处理系统日常加药情况。表3 各净化厂甲醇回收装置预处理系统日常加药对比情况表装置号对比项目第一净化厂第二净化厂第三净化厂设计值运行值设计值运行值设计值运行值NaOH（kg/m3）0.5L/ m30.5L/ m30.3-0.5 0.3-0.5 0.7810.781H2O2（L/m3）0.1-0.20.1-0.20.05-0.1 0.05-0.1 0.2790.2792B（ml/m3）4 L/ m32-4 L/ m31-2mg/L1-2mg/L3.1253.125缓蚀阻垢剂（L/m3）0.04-0.060.04-0.060.04-0.06 0.04-0.06 0.1450.145PH值控制范围7.5-8.55.37-9.257.5-8.57.5-8.57.5-87.5-8从上表的加药数据以及净化厂甲醇装置实际运行情况分析：控制含醇污水PH值是加药的重要环节，PH控制在碱性条件下（7.58.5），对后续H2O2、2B的加入产生絮状沉淀，并及时沉降有着重要的影响。从这点分析，第一净化厂在加入NaOH调节PH过程中，因为水质成份的变化以及提升泵流量的增大，未及时调整NaOH加入量，导致含醇污水PH值长期处于酸性条件，15月平均仅为6.65，严重影响了后续药剂作用的发挥，影响了沉淀的生产，加重了装置的结垢、腐蚀倾向。三、运行现状分析 1、含醇污水浓度低于设计值运行，加重了装置的运行负荷1#精馏塔设计的含醇污水浓度为37%，2#精馏塔设计的含醇污水浓度为20%，而实际运行中含醇污水浓度平均只有10%以下。造成操作中存在如下的问题：（1）由于含醇污水中甲醇浓度低，在设计的进料温度下进料，甲醇相对的汽化率低，降低了精馏塔的实际精馏效率；（2）由于原料水浓度的严重偏离，目前的精馏塔塔板数不能满足精馏要求。（3）由于气田含醇污水量大，第一净化厂甲醇回收装置的运行负荷较大，因此，为了获得较高的汽化率，就要提高进料温度。随着进料温度的升高，部分水也被汽化，和甲醇一起被精馏出来，导致产品甲醇含量不合格；并且随着进料温度的升高，塔内的温度梯度被改变，这就会导致塔顶温度升高，加重了冷凝器的运行负荷。2、冬季含醇污水量大，罐存居高不下，沉降罐不能发挥作用第一净化厂2004年冬季生产中三座含醇污水罐平均罐存不低于72%，由于罐存污水液位高，含醇污水在去甲醇回收装置进行处理前未得到充分反应、沉降的时间。3、前处理系统的加药配比及加药量未及时调整甲醇回收装置通过添加NaOH来调解含醇污水的PH值，但第一净化厂处理的含醇污水的PH值呈酸性，因此，甲醇回收装置长期在酸性条件下运行，加剧了装置的腐蚀；通过添加双氧水和2B来氧化、絮凝含醇污水中的杂质，而第一净化厂在实际运行中原料水换热器和加热器中常被絮状杂质堵塞，其主要原因是加药后的含醇污水未经过充分反应、沉降就被抽入甲醇回收装置处理，在原料水换热器和加热器等温度较高的地方加快了双氧水、2B与含醇污水的反应，污水中的杂质在这些地方沉降聚集起来，导致换热器、进料管线堵塞，进料口、塔盘等位置结垢。4、精馏塔塔顶冷凝器冷却循环水进口温度偏高由于发电厂一直使用第一净化厂的循环水，并且用量较大，随着2003年第一净化厂的改扩建装置的投产，循环水的需用量也相应增加，导致循环水进甲醇回收装置温度较2002年以前升高了9，甲醇回收装置塔顶冷凝液不能被冷却到设计值（40），回流温度偏高，改变了精馏塔内的温度梯度，产品甲醇浓度不合格。四、整改措施及建议针对第一净化厂甲醇回收装置运行中存在的问题，特制定以下整改措施：1、对第一净化厂含醇污水的性质进行分析，结合目前粗滤池提升泵的正常排量，调整加药配比和加药量，确保预处理运行参数控制在设计范围内；2、对甲醇回收装置进行一次全面检修，清除设备管线内的污垢，塔盘安装严格按照标准要求来实施，对腐蚀严重的进行整改；3、联系原设计单位，在精馏塔不变的前提下，对低含醇污水处理控制参数进行模拟计算，然后根据计算结果在现场进行验证试验，摸索该装置的的最佳运行参数；4、集气站应严格控制含醇、不含醇污水的分开拉运。建议：1、建议第一净化厂开展进料水浊度检测，制定进料水浊度标准；（有无必要测浊度？）2、根据每天检测的PH值、浊度等化验数据调整加药量，定期分析含醇污水的性质，及