降低甲醇合成弛放气放空量的措施

降低甲醇合成弛放气放空量的措施

马立发

新疆广汇新能源有限公司新疆哈密839000

摘要：通过对甲醇合成系统的生产数据进行统计分析，找出了影响弛放气放空量偏大的六大关键原因，并一一进行了分析，提出了切实可行的方案，对策实施后，对生产数据进行跟踪分析，弛放气量由原先的16.7%降至4.52%左右，通过技改、系统优化，取得较大成效。

关键词：甲醇；弛放气；原因；方案；效果

引言

新疆广汇新能源有限公司甲醇合成系统为低压合成甲醇工艺，年产120万t甲醇装置，由两套压缩机、合成塔基本构成。新疆广汇新能源有限公司（以下简称广汇新能源）合成系统气源为压缩机入口补入的甲烷深冷分离后净煤气、二氧化碳产品气、氢回收膜分离富氢气和合成系统循环气。合成系统主要由弛放气去氢回收负荷、驰放气放空去火炬阀门开度控制合成塔压力及放空气量，甲醇合成弛放气的主要成分为氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、氮气等，是一种洁净能源。甲醇合成系统在维持一定的惰性气体放空量时，弛放气外放越少，吨甲醇精致气消耗越低。自2012年装置生产以来，合成系统弛放气放空量一直偏大，导致吨甲醇精致气消耗较大。为减少系统弛放气放空量，通过与相同系统进行比较，作了大量计算数据统计，提出了系统改进的可行性方案，减少了弛放气放空量。

1合成系统数据统计

表1甲醇合成进料量与放空量数据统计

合成系统合成塔入塔气流量为FI400AB19，驰放气去氢回收负荷由FIQ400AB10计算，放空阀PV400AB029去火炬流量以阀门开度及系统惰性气体含量计算。表1为合成系统运行五年中每年选取生产稳定的一个阶段计算的平均数据。其中需要说明的是，2013、2014年年甲烷深冷分离系统开车不正常，甲烷脱除率较低，合成系统甲烷含量较高。2015年通过对甲烷系统冷量的补充和重新匹配，深冷效果明显好转，放空量大幅度降低。2016年、2017年通过一些细节控制，驰放气量进一步降低。

根据公式1弛放气气量=进气量×进气量中的惰性气体含量/弛放气中的惰性气量含量，对进气量和弛放气量的气体成分进行取样，氮气与甲烷之和为惰性气体含量，根据物料平衡公式1及气体成分数据，可以计算出实际弛放气量的放空量远远超过了理论计算的弛放气量[1]。

2驰放气量过大原因分析及改进方案

2.1新鲜气惰性气体含量高

我厂新鲜气是气化粗煤气经耐硫变换、低温甲醇洗脱硫、脱碳、甲烷深冷分离等工序处理的具有一定氢碳比的气体，它与氢回收膜分离来的富氢气体混合进入压缩机新鲜气段入口，并补充一部分低温甲醇洗脱除的二氧化碳产品气调整氢碳比。若甲烷分离出口净煤气惰性气体含量高，随着不断积累，将造成甲醇合成功耗过高，为了保证压缩机不超电流，惰性气体越高，放空量将越大，弛放气量外放量大，造成浪费。为了保证系统新鲜气成分惰性含量较低，并小于0.5%，我们对甲烷深冷分离惰性气体含量提出要求。通过对甲烷深冷分离系统冷量补充及再分配，使甲烷气体脱除更完全，通过两年改造，使新鲜气甲烷含量达到设计值，合成系统驰放气量显著下降，驰放气直接放空去火炬全部关闭，可以通过氢回收进行处理，单耗明显降低。并要求更换分析设备，精确分析气体成分，要求每个班定点向前工段询问气量、成分、惰性气含量并记录，保证了前工段的惰性气体含量降到最低水平。

2.2换热器管程结蜡

粗甲醇水冷器管程结蜡，大大影响了换热效果，导致循环气温度上升，循环气中的甲醇成分升高，加重了催化剂负荷及合成塔副反应，造成放空量增大。为了疏通换热器管程，保证换热面积，提高换热系数[2]。制定两种清理方案。方案一：将其中水冷器的循环水进出口关闭，通过空冷器负荷控制水冷器出口温度上升至90℃以上，利用高温将列管中的蜡化掉，石蜡融化温度为70℃左右[4]，该方案适合于系统正常运行中对换热器的临时清理。方案二：利用检修时间，通过给水冷器工艺气入口管线通入低压蒸汽将换热器列管中的蜡吹除，彻底排出系统[5]。通过对粗甲醇水冷器的清理，循环气温度温度降至40℃以下，减少了循环气中的甲醇含量，减少了放空量。

2.3入塔气惰性气体含量控制低

入塔气是新鲜气与压缩机循环段的循环气混合后进入合成塔的气体，惰性气体含量的控制对系统消耗影响很大，惰性气体含量高，将增加功耗，减少气耗，但提高了碳的转化率，放空量少。反之，惰性气体含量低，则转化率低，放空量大，增加了气耗。2016年、2017年新鲜气甲烷含量达到设计值后，我厂入塔气惰性气体含量平均8-10%左右，而其他公司控制在15%左右，且一般的低压甲醇合成系统中的惰性气体含量控制比例为15%~20%。催化剂使用初期，为了提高入塔气惰性气体含量，根据分析结果及时降低弛放气去氢回收FIQ400AB10流量，减少放空，提高系统压力，惰性气体含量控制在15%左右。对策实施后，惰性气体含量增高，由原先的8%左右，提高到了13-18%，放空量减少，吨甲醇精制气消耗降低。

2.4催化剂老化

催化剂老化，合成气转化率降低，循环量大，压缩机容易超负荷，需要增大放空量。本车间催化剂工作状态定期由厂家查看指标，且催化剂每三年更换一次。为减少有效气体损失，车间对合成系统对应的氢回收膜分离系统进行适当技改，将氢回收处理能力由20524Nm3/h提高到32000Nm3/h，通过氢回收的渗透气回到压缩机入口，尾气送入低温甲醇洗入口和燃料气系统。比直接将驰放气放空到火炬更加经济。

2.5氢碳比控制不合适

氢碳比直接影响着合成的碳转化率及气耗，控制不当，循环量增大，放空量越大。本车间根据催化剂状态制定新鲜气氢碳比是2.05至2.15，入塔气是5至6，根据催化剂使用情况，在催化剂使用前期将氢碳比控制较高，惰性气体含量控制稍高，在催化剂使用中期，控制新鲜气氢碳比为2.05左右，惰性气体含量11%左右；催化剂使用后期，保证氢碳比，降低惰性气体含量。监控运行良好。

3效果分析

经过一系列的分析及改进，对策实施后，统计了不同阶段数据，可以看出弛放气放空去火炬关闭，驰放气量由16.7%降至4.52%左右。

结束语

通过对广汇新能源甲醇合成系统进气量及弛放气量的数据收集及分析，找出了影响弛放气放空量偏大的关键原因，并提出切实可行的方案，对策实施后，驰放气量由16.7%降至4.52%左右，小技改取得了大成效。

参考文献：

[1]陈世通.甲醇弛放气制合成氨装置达产的技术改造[J].煤化工，2014，42（3）：50-52.

[2]郭剑峰.壳牌煤气化装置降低合成气中氮气含量的对策[J].大氮肥，2016，39（6）：366-368.

[3]陈少锋.甲醇合成工艺中的驰放气回收[J].山东化工，2016，45（13）：140-142.

[4]刘珍，年里珂，文涛，等.甲醇弛放气联产合成氨装置的优化改进[J].河南化工，2016，33（4）：41-43.