第6期中氮肥2015年11月M-Sized Nitrogenous Fertilizer ProgressNov.2015低溫甲醇洗裝置富碳甲醇氨冷器內(nèi)漏狀況分析及對(duì)策王建輝,李棟(河南能源化工集團(tuán)中原大化公司,河南濮陽457004)[摘要]介紹500kUa煤制甲醇項(xiàng)目低溫甲醇洗裝置中富碳甲醇氨冷器出現(xiàn)內(nèi)漏后的異常狀況及檢修措施,分析富碳甲醇氨冷器出現(xiàn)內(nèi)漏的原因,并提出相應(yīng)的解決措施。[關(guān)鍵詞]低溫甲醇洗裝置;富碳甲醇氨冷器;內(nèi)漏;檢修;原因分析;對(duì)策[中圖分類號(hào)]TQ22.121[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]B[文章編號(hào)]1004-9932(2015)06-0058-04低溫甲醇洗是德國林德公司和魯奇公司聯(lián)合表1富碳甲醇氨冷器主要參數(shù)開發(fā)的,以工業(yè)甲醇作為吸收劑,基于物理吸收殼程管程的氣體凈化方法,主要用在大型合成氨、甲醇設(shè)計(jì)壓力/MPa2.2/-0.1制氫等工業(yè)裝置中,作為酸性氣體脫除(脫硫和工作壓力/MPa脫碳)工藝。中原大化500kt/a煤制甲醇項(xiàng)目液壓試驗(yàn)壓力/MPa氣體凈化裝置采用魯奇公司開發(fā)的7塔低溫甲醇設(shè)計(jì)溫度/℃120/-55120/-60洗工藝,項(xiàng)目于2006年1月開工建設(shè),2008年工作溫度℃平均壁溫/℃36.1/-38.75月建成投產(chǎn)。自投運(yùn)以來,富碳甲醇氨冷器(05E004)內(nèi)漏頻繁,給低溫甲醇洗裝置和氨冷腐蝕裕量/mm凍系統(tǒng)的運(yùn)行帶來諸多影響。1富碳甲醇氨冷器簡(jiǎn)介2富碳甲醇氨冷器運(yùn)行狀況及檢修過程富碳甲醇氨冷器及關(guān)聯(lián)系統(tǒng)流程見圖1。富碳甲醇氨冷器由西安核設(shè)備有限公司制(1)2008年11月,09氨壓機(jī)啟動(dòng)過程中造,為二類壓力容器,設(shè)備凈重45380kg,換低壓缸人口分離器(001)壓差達(dá)到O熱面積1317m2,管板和管束選用的是SA-350MPa,機(jī)組無法啟動(dòng)。用熱水沖洗過后,099001(334)Cr低溫鋼;殼程介質(zhì)為液氨/氣氨(密度暢通。當(dāng)時(shí)懷疑氨介質(zhì)中漏入了CO2,氨與CO2691kg/m3),管程介質(zhì)為甲醇(密度856~876反應(yīng)形成碳銨結(jié)晶堵塞了過濾器除沫網(wǎng)。在當(dāng)月kg/m3),其主要參數(shù)見表1。的停車檢修過程中,對(duì)富碳甲醇氨冷器進(jìn)行査漏,打開其封頭后發(fā)現(xiàn)大量碳銨結(jié)晶堵塞其管板和封頭,經(jīng)查漏發(fā)現(xiàn)有3處漏管,隨即進(jìn)行了消[收稿日期]2015-06[作者簡(jiǎn)介]王建輝(1975—),男,河北景縣人,工程師。漏處理。行230余天,打破國內(nèi)甚至世界紀(jì)錄,這在煤化都是為了保證裝置的穩(wěn)定運(yùn)行,消除安全隱患,工行業(yè)是難以趕超的,所帶來的效益是巨大的。避免不必要的聯(lián)鎖停車等事故石油化工裝置中閥門氣路敷設(shè)形式多樣,裝3結(jié)束語置設(shè)計(jì)的每一個(gè)環(huán)節(jié)必須結(jié)合實(shí)際,綜合考慮裝置的穩(wěn)定運(yùn)行需要各個(gè)小控制件穩(wěn)定、安使其更加科學(xué)完善、安全實(shí)用。上述幾個(gè)實(shí)例的全、協(xié)調(diào)地工作,閥門是裝置的“手腳”,必須闡述,希望1發(fā)現(xiàn)并解決問題提供一點(diǎn)參靈活,保證不出任何故障。上述針對(duì)閥門開關(guān)不考或借鑒,中國煤化工運(yùn)行,減少到位的改進(jìn),電磁閥冗余設(shè)計(jì),電磁閥改型等,不必要的停CNMHG第6期王建輝等:低溫甲醇洗裝置富碳甲醇氨冷器內(nèi)漏狀況分析及對(duì)策59原料氣來自變換熱再生貧甲醇半貧甲醇凈化氣去甲醇合成氣氨去氨壓富碳甲醇氨冷變換氣/凈化氣換熱器wSCWIBFW液氨來自氨冷凍鍋爐水冷卻器來自再吸收塔低溫甲醇吸收塔氨洗氨塔↓富碳甲醇去中壓閃蒸塔yHs吸收段甲醇冷卻器變換氣去貧富甲醇換熱器冷卻器液氨洗滌水去變換閃蒸槽變換氣深冷器去預(yù)洗甲醇閃蒸罐圖1富碳甲醇氨冷器及關(guān)聯(lián)系統(tǒng)流程簡(jiǎn)圖(2)2009年7月,由于09氨壓機(jī)入口分離的(0.1~0.2)×106升至(0.4~0.5)×10-°,器壓差高,機(jī)組啟動(dòng)困難,懷疑05E004再次發(fā)超標(biāo)4~5倍。生了內(nèi)漏。打開查漏,發(fā)現(xiàn)有1根漏管,進(jìn)行了1月27日分析氨冷凍系統(tǒng)氨儲(chǔ)槽內(nèi)液氨純消漏處理。度為95%,表明系統(tǒng)內(nèi)氨已經(jīng)不純,制冷能力(3)2010年12月,09氨壓機(jī)入口分離器已經(jīng)下降。又出現(xiàn)壓差高的現(xiàn)象,且機(jī)組干氣密封過濾器頻1月28日分析05E004氨側(cè)導(dǎo)淋排液中含有繁堵塞,懷疑05E04又出現(xiàn)了內(nèi)漏。但打開設(shè)95%的甲醇,通過大量排放,氨側(cè)仍有大量甲備后,經(jīng)氨法查漏和水加壓查漏,未發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)。醇,且排放的液體中有大量白色結(jié)晶,多次堵塞此次檢修過程中,對(duì)整個(gè)液氨系統(tǒng)進(jìn)行了沖導(dǎo)淋,確認(rèn)氨冷凍系統(tǒng)受到污染,氨純度已下洗,排出較多醬紅色的沉淀物質(zhì),為腐蝕產(chǎn)生的降。鐵銹。經(jīng)水洗后的液氨系統(tǒng)制冷能力明顯增強(qiáng),伴隨著氨系統(tǒng)液氨純度的下降,大量不揮發(fā)系統(tǒng)溫度比之前降低3~4℃,09氨壓機(jī)干氣密性物質(zhì)隨氣氨夾帶到氣氨管道,造成09氨壓機(jī)封過濾器更換周期大幅延長。入口分離器頻繁帶液,機(jī)組低壓缸帶液,低壓缸(4)2012年1月22日開始,05E004液氨出口溫度劇烈波動(dòng),并且09氨壓機(jī)干氣密封過進(jìn)料閥Lv05012逐漸開大,閥位由51%逐漸開濾器頻繁堵塞(壓差高),過濾元件更換頻繁至65%,同時(shí)伴隨05E004液位波動(dòng),05E004(每4h更換1組)。工藝甲醇溫度由-37℃升至-35.5℃,工藝甲1月28日23:00,05E004工藝甲醇出口溫醇進(jìn)口溫度與出口溫度之差由6~7℃逐漸減小度已升至-10℃,低溫甲醇洗吸收塔貧甲醇溫到4-5℃,表明05E004換熱能力有所下降。度升至-27℃,凈化氣總硫升至14×106,超1月26日15:30,05F004工況突然惡化,標(biāo)14倍。為保護(hù)甲醇合成催化劑和09氨壓機(jī)的9氨壓機(jī)低壓缸入口流量突然由37000m3h降安全運(yùn)行,經(jīng)請(qǐng)示,公司批準(zhǔn)1月29日4:00甲至30000m3/h,為保護(hù)機(jī)組避免喘振,被迫開醇裝置停車搶修。大防喘振閥FV05030/33,05E004工藝甲醇出口1月31日進(jìn)行水壓查漏,發(fā)現(xiàn)05E004下管溫度由-32℃迅速升至-19℃,與入口溫度相板有3處漏點(diǎn),均為管束管口與管板的焊接處。同,表明05E004已基本上不換熱,與此同時(shí),(5)2012年3月1日裝置檢修完開車,運(yùn)低溫甲醇洗吸收塔貧甲醇溫度也由-51℃升至行至4月2日,氨系統(tǒng)工況再次彯化.制冷效果49℃。隨著系統(tǒng)溫度的升高,低溫甲醇洗單下降。4月4中國煤化工個(gè)煤化工元吸收凈化能力下降,凈化氣總硫由正常運(yùn)行時(shí)裝置進(jìn)入大CNMHG60中氪肥第6期(6)05E004在2012年6月份的大修過程氣氨去氨壓機(jī)低壓缸入口分離器中,用立式車床在現(xiàn)場(chǎng)清理掉原管板焊接部分為保證焊接過程的順利進(jìn)行,對(duì)設(shè)備表面進(jìn)行焊現(xiàn)場(chǎng)就地放空去負(fù)壓氣氨05E004接前的基層表面處理,徹底清除生產(chǎn)過程中設(shè)備富碳甲醇氨冷卻器內(nèi)出現(xiàn)的表面污染與滲透雜質(zhì),同時(shí)對(duì)05F004置換充壓用低壓氮?dú)夤馨暹M(jìn)行整體機(jī)械噴砂化學(xué)清洗。焊接使用鎢極氬弧焊機(jī),選用不銹鋼焊絲(ER309)對(duì)管口重新進(jìn)行焊接,同時(shí)對(duì)整個(gè)管板表面也進(jìn)行了堆焊05E002/4/8底部液氨排污管線負(fù)壓G處理排污罐LAW-05003205E004檢修完成后投用,運(yùn)行一直比較穩(wěn)定,但自2013年3月3日開始,05E004工藝甲排污廢液氨到密閉收集儲(chǔ)槽醇出口溫度出現(xiàn)上漲,同時(shí)伴隨09氨壓機(jī)低壓送氨法脫硫裝置缸人口流量降低,從工況上看疑似05E004內(nèi)換圖2富碳甲醇氨冷器增設(shè)在線負(fù)壓排污分離器熱閃蒸不足。8)2013年5月23日9:30,05E004液位3月4日分析氨冷凍系統(tǒng)氨儲(chǔ)槽內(nèi)液氨純度出現(xiàn)大幅波動(dòng);5月23日16:20,09氨壓機(jī)人為99.84%,甲醇含量為1220×10°;且蒸發(fā)口流量突然下降,經(jīng)分析,氨冷凍系統(tǒng)氨儲(chǔ)槽內(nèi)殘?jiān)l(fā)黃。由于液氨品質(zhì)下降也是造成氨冷器蒸液氨純度為99%,純度無大的變化,但05E004發(fā)不足的原因之一,于是在3月4日17:00向氨工藝甲醇出口溫度明顯上升,由-33℃升至冷凍系統(tǒng)注入15t新鮮液氨,至3月5日,氨冷-27℃,貧甲醇溫度由-48℃升至-43℃,低凍系統(tǒng)逐漸恢復(fù)正常。溫甲醇洗系統(tǒng)工況出現(xiàn)急劇惡化。判斷是(7)氨壓機(jī)及冷凍系統(tǒng)在長期運(yùn)行過程中05E004內(nèi)漏量增大,工藝氣系統(tǒng)中的甲醇和會(huì)產(chǎn)生大量鐵銹,同時(shí)由于氨中存在水分,氨在CO2漏至液氨側(cè),05E004換熱能力急劇下降,05E004、05E008[05E008為另一臺(tái)氨冷器,管造成05E004液氨閃蒸效果變差。板和管束選用的是不銹鋼321(0Crl8Ni1oT)]判斷05F004內(nèi)漏量增大后,對(duì)冷凍系統(tǒng)和閃蒸制冷的過程中,鐵銹、水分會(huì)在05F004、氨壓機(jī)作了以下調(diào)整:①加大05E004在線排污05F008底部富集,富集量大到一定程度時(shí),會(huì)量,每班對(duì)05E004通過在線負(fù)壓排污罐排污2嚴(yán)重影響氨冷器的制冷效果。同時(shí),當(dāng)05004次;②調(diào)整機(jī)組負(fù)荷,將09氨壓機(jī)轉(zhuǎn)速由6830出現(xiàn)內(nèi)漏時(shí),甲醇和工藝氣體會(huì)漏至05E004氨r/min提至7230r/min;③液氨儲(chǔ)槽補(bǔ)充新鮮液側(cè),加大氨系統(tǒng)的污染?？梢?為保證氨冷器的氨,5月27日補(bǔ)充新鮮液氨30t。制冷效果,必須對(duì)氨冷器底部富集的污氨進(jìn)行排采取上述調(diào)整措施后,09氨壓機(jī)及冷凍系放統(tǒng)工況仍無明顯改觀,由此基本可以確定,但原設(shè)計(jì)氨冷凍系統(tǒng)無排污裝置,而氨冷凍05E004再次出現(xiàn)了內(nèi)漏。05E004內(nèi)漏已成為威系統(tǒng)操作壓力為負(fù)壓,因此排氨時(shí)機(jī)組必須降負(fù)脅09氨壓機(jī)甚至整個(gè)裝置安全、穩(wěn)定、長周期荷或停車,這樣一來對(duì)裝置工況的影響極大。為運(yùn)行的瓶頸。此,決定增加氨負(fù)壓排污罐(見圖2),實(shí)現(xiàn)氨3富碳甲醇氨冷器內(nèi)漏的危害冷凍系統(tǒng)在線排污,以有效排出長期運(yùn)行過程中系統(tǒng)內(nèi)富集的水、鐵銹及泄漏的甲醇等污染物,(1)氨冷器制冷效果下降,造成凈化氣質(zhì)提高氨的純度,保證冷凍系統(tǒng)氨的品質(zhì)。改造量不合格,使甲醇合成催化劑中毒失效。后,經(jīng)多次跟蹤分析,氨冷凍系統(tǒng)氨儲(chǔ)槽內(nèi)氨中05F004內(nèi)漏后,其管程內(nèi)3.2MPa的甲醇和工甲醇含量基本穩(wěn)定在1000×106左右,表明技藝氣體(CO、CO2、H2)會(huì)漏至負(fù)壓的殼側(cè),改既確保了機(jī)組及冷凍系統(tǒng)的正常運(yùn)行,又保證嚴(yán)重影響氨V凵中國煤化工系統(tǒng)溫度上了氨冷器的換熱效果。升,造成吸CNMHG差,出口工第6期王建輝等:低溫甲醇洗裝置富碳甲醇氦冷器內(nèi)漏狀況分析及對(duì)策61藝氣中H2S含量嚴(yán)重超標(biāo),造成合成催化劑中器頻繁升降溫,對(duì)設(shè)備造成損害。毒,嚴(yán)重縮短合成催化劑的使用壽命。(3)設(shè)備設(shè)計(jì)制造和選材存在缺陷。低溫(2)腐蝕并污染氨冷凍系統(tǒng),造成氨壓機(jī)甲醇洗系統(tǒng)同等工況條件下,另一臺(tái)氨冷器及其干氣密封損壞。05E004內(nèi)漏后,冷凍系統(tǒng)05E008的管板和管束選用的是不銹鋼321氨介質(zhì)受到污染,CO2和氨會(huì)反應(yīng)生成甲銨,使(oCrl8 PilOTi),而05004選用的是SA-350冷凍系統(tǒng)腐蝕加劇,氨中存在大量絡(luò)合鐵離子,(334)Gr低溫鋼,05E008除原始開車時(shí)因制造09氨壓機(jī)干氣密封過濾器頻繁出現(xiàn)堵塞,更換缺陷出現(xiàn)過內(nèi)漏,修復(fù)后至今未漏;而另一臺(tái)氨干氣密封過濾器頻次增大,產(chǎn)生的腐蝕物進(jìn)到干冷器05E002,其管束采用的是316,管板采用的氣密封損壞密封面,造成機(jī)組密封失效;腐蝕嚴(yán)是16Mn堆焊316(0Cr17N2M2),該換熱器重時(shí),09氨壓機(jī)入口分離器過濾網(wǎng)堵塞,造成從未泄漏過。機(jī)組入口吸氣量不足,機(jī)組無法安全、穩(wěn)定運(yùn)行,裝置被迫停車處理。5結(jié)論及對(duì)策(3)漏入到氨系統(tǒng)的CO2與氨反應(yīng)生成甲據(jù)以上分析,富碳甲醇氨冷器出現(xiàn)泄漏后,銨,最終會(huì)造成氨冷凍系統(tǒng)所有管線及設(shè)備受雖然泄漏量不大,但泄漏對(duì)氨冷凍系統(tǒng)造成的危損,導(dǎo)致整個(gè)氨冷凍系統(tǒng)工況惡化。由于-37害不容忽視:一是內(nèi)漏的CO2與氨反應(yīng)生成的35℃低溫下產(chǎn)生的內(nèi)漏在常溫下難以查漏,甲銨會(huì)對(duì)氨冷凍系統(tǒng)造成腐蝕;二是泄漏導(dǎo)致氨050u前期檢修查漏時(shí),使用氨滲透、水加壓冷器制冷效果下降,低溫甲醇洗系統(tǒng)溫度升高,等各種方法,查漏效果非常不理想,微量滲漏的出口凈化氣中H2S和CO2含量超標(biāo),進(jìn)而造成CO2與氨反應(yīng)生成的甲銨損壞更多的管束焊口甲醇合成催化劑中毒失效。氨冷凍系統(tǒng)出現(xiàn)此類造成進(jìn)一步的泄漏。另外,05E004出現(xiàn)內(nèi)漏修問題后,嚴(yán)重時(shí)將造成氨壓機(jī)無法正常運(yùn)行,裝復(fù)也困難,2012年6月不得已采用全部焊口重置將被迫停車檢修處理,而除甲醇裝置停車外新切削打磨、焊接的方法進(jìn)行消漏,并且采用不后續(xù)PSA及乙二醇裝置也得被迫停車,帶來巨銹鋼焊條進(jìn)行焊接,因而再次出現(xiàn)泄漏時(shí),不銹大的損失。可見,富碳甲銨冷凝器內(nèi)漏已成為威鋼焊口處理困難,不可能再采用全部焊口重新切脅09氨壓機(jī)甚至整個(gè)裝置安全、穩(wěn)定、長周期削、焊接的方法,而且效果也達(dá)不到2012年6運(yùn)行的瓶頸。月處理的效果,05E004的安全運(yùn)行周期將進(jìn)一因此,為保證整個(gè)裝置的穩(wěn)定運(yùn)行,富碳甲步縮短。醇氨冷器的管束和管板必須進(jìn)行更換,且建議新富碳甲醇氨冷器內(nèi)漏的原因分析建裝置的氨冷器管東和管板選用321(0Crl8 PilOTi)不銹鋼材料。(1)09氨壓機(jī)設(shè)計(jì)額定負(fù)荷過大,在機(jī)組2014年11月,低溫甲醇洗裝置的富碳甲醇啟動(dòng)提速的過程中,全開防喘振閥仍不能滿足人氨冷器更換新管束,換熱管和管板均采用321不口最低流量的要求,必須由05E04開大液氨閥銹鋼材料,投用至今,再未發(fā)生過泄漏,保證了增加閃蒸量來滿足09氨壓機(jī)的入口最小流量要低溫甲醇洗凈化單元及整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。求,否則機(jī)組會(huì)發(fā)生喘振而無法啟動(dòng)。由于09氨壓機(jī)啟動(dòng)負(fù)荷高,開大液氨閥造成05E004瞬[參考文獻(xiàn)]間降溫過快,按照魯奇低溫甲醇洗工藝的要求系統(tǒng)降溫速率為2℃/h,但實(shí)際降溫速率達(dá)到11楊超,鐘富生,熊水軍,等合成氨原料氣氨冷器泄漏0℃/h,使05E004工藝甲醇進(jìn)出口溫差瞬間達(dá)的原因分析及對(duì)策[J].化工設(shè)計(jì)通訊,2014(1):16到30℃(據(jù)經(jīng)驗(yàn),應(yīng)小于15℃),較大的進(jìn)出(2]劉亞龍,孫文峰,吳楠低溫甲醇洗裝置運(yùn)行中的設(shè)備口溫差和降溫速率形成較大的熱脹冷縮,從而損問題及處理[J].煤化工,2013(5):38-40害設(shè)備。[3]付庭強(qiáng)。氨冷器在線排液[J].西部煤化工,2007(2):(2)系統(tǒng)開停車頻繁,造成富碳甲醇氨冷中國煤化工CNMHG