低温甲醇洗系统甲醇水分离塔及尾气洗涤塔操作优化.pdf
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1、 收稿日期 修稿日期 作者简介王涛(),男,吉林德惠人,工程师,主要从事煤制甲醇 煤制氢生产管理工作。低温甲醇洗系统甲醇水分离塔及尾气洗涤塔操作优化王涛 恒力石化(大连)炼化有限公司,辽宁 大连 摘要某煤制氢联产醋酸装置低温甲醇洗系统采用林德工艺包七塔流程,其甲醇水分离塔、尾气洗涤塔的运行状态直接决定着废水、废气能否达标排放。针对甲醇水分离塔未能有效操控致循环甲醇中水含量高、甲醇水分离塔底部废水用作尾气洗涤塔洗涤水时异常工况下尾气可能超标排放等问题,通过运行经验总结与综合分析,实施了甲醇水分离塔整体温度控制优化(增设多变量控制器)、尾气洗涤塔优化操作(尾气管道上增设蒸汽喷射装置等)后,增强了系
2、统运行的稳定性和安全性,实现了节能减排、降本增效。关键词低温甲醇洗系统;甲醇水分离塔;尾气洗涤塔;多变量控制器;蒸汽喷射装置;操作优化 中图分类号 文献标志码 文章编号 ()引言某煤制氢联产醋酸装置低温甲醇洗系统采用林德工艺包七塔流程(含甲醇洗涤塔、甲醇洗涤塔、浓缩塔、热再生塔、甲醇水分离塔、氮气气提塔、尾气洗涤塔),设置 个独立的系列,单系列低温甲醇洗系统处理原料气量约 (标态,下同),套低温甲醇洗系统工艺流程基本相同,其操作条件也大致相同。低温甲醇洗系统主要包括低温高压吸收、中压闪蒸、气提浓缩、甲醇热再生、甲醇水分离及尾气洗涤回收等单元,各单元的有效配合保证了系统的稳定、优质运行。其中,甲
3、醇水分离塔、尾气洗涤塔的运行状态直接决定着废水、废气能否实现达标排放。该低温甲醇洗系统甲醇水分离塔及尾气洗涤塔自投产以来暴露出一些问题,后提出并实施了甲醇水分离塔增设多变量控制器、尾气洗涤塔优化操作后,收到了较好的效果。以下对有关情况作一介绍。甲醇水分离塔及尾气洗涤塔系统流程概述来自甲醇热再生塔塔釜的一股 贫甲醇由甲醇水分离塔回流泵加压至 并经甲醇过滤器过滤后,一部分贫甲醇经调节阀减压后返回贫甲醇过滤器出口管道(返回甲醇收集槽),一部分经调节阀进入回流冷却器壳程,还有一部分经调节阀进入回流冷却器壳程,换热降温至约 ,经回流冷却器冷却后的这两股贫甲醇一起送入甲醇水分离塔顶部。、低压蒸汽经调节阀减
4、温减压后形成的 、低低压蒸汽与界区外来的高压锅炉水经调节阀减压后(、)一起进入甲醇水分离塔再沸器,为含水甲醇加热提供热源,实现甲醇与水的精馏分离,再沸器冷凝液通过冷凝液泵送至冷凝液管网,甲醇水分离塔顶部的甲醇蒸气则进入甲醇热再生塔。原料气分离罐底部来的甲醇水溶液经回流冷却器管程与壳程贫甲醇进行换热,预热后经调节阀降压后进入 闪蒸罐,原料气分离罐来的甲醇水溶液经回流冷却器管程与壳程贫甲醇进行换热,预热后经调节阀降压后也进入 闪蒸罐,闪蒸罐闪蒸出的气相(闪蒸气)经调节阀减压后送 浓缩塔底部,闪蒸罐底部液相经调节阀后送甲醇水分离塔中部;甲醇水分离塔塔釜的含醇污水则经废水冷却器和废水 水换热器降温后送
5、至污水处理系统处理达标后排放。进入甲醇水分离塔的贫甲醇流量视循环甲醇含水量进行调整,循环甲醇含水量高时适当加大进甲醇水分离塔的贫甲醇流量,以使循环甲醇第 期 年 月中氮肥 含水量尽快降至设计值。浓缩塔塔顶尾气(主要含有 、等)回收冷量后进入尾气洗涤塔,尾气洗涤塔塔顶洗涤液为来自界区外的脱盐水,洗涤后塔底的废水由尾气水洗泵加压并经废水 水换热器换热后进入甲醇水分离塔中部,尾气洗涤塔塔顶尾气(含量 、甲醇含量 )则通过 高的烟囱排入大气。甲醇水分离塔系统增设多变量控制器 问题分析甲醇水分离塔的主要作用是控制低温甲醇洗系统循环甲醇中的水含量,若循环甲醇水含量增加或不能被有效控制,系统内水累积过多,会
6、造成贫甲醇吸收酸性气的能力大幅下降,直接影响系统负荷、净化气指标以及系统的稳定运行;甲醇含水量增加时,溶液密度增大,会增加系统动力消耗,且在 存在的环境下低温甲醇洗系统的设备及管道腐蚀也会加剧,缩短设备及管道的使用寿命,且腐蚀物会造成设备和管道堵塞,严重时会导致系统减至半负荷运行,生产成本及安全隐患均会随之增加。系统运行初期,因甲醇水分离塔灵敏板温度控制相对较低 设计参考指标为 、实际运行指标为(),废水中甲醇含量达 (要求废水中甲醇含量 ),造成甲醇损耗大,平均损耗量在 以上,而设计甲醇损耗量仅为 。其后,将甲醇水分离塔灵敏板温度提高至(),但受进料与加热蒸汽流量及温度的影响,当灵敏板温度大
7、幅波动时,甲醇水分离塔脱水效果差,系统中甲醇水含量 (设计指标为甲醇水含量 )。正常生产中,系统 负荷下,贫甲醇流量为 ,循环甲醇中水含量偏高时,甲醇吸收酸性气的能力明显下降,为保证净化气指标合格,只能通过增大贫甲醇循环量来维持系统的运行,但贫甲醇循环量增大后,系统需求的冷量增加,造成冷冻系统负荷增加,冷冻系统汽轮机 过热蒸汽耗量增大,形成恶性循环;此外,在系统负荷需要继续提升时,为保证净化气指标合格,只能额外增加甲醇循环量,受贫甲醇泵额定流量的限制,在外送贫甲醇流量不足以控制净化气指标合格时,只能通过减负荷来维持系统运行。循环甲醇中水含量高,低温甲醇洗系统腐蚀明显增大,主要体现在各过滤器压差
8、上涨。低温甲醇洗系统中贫甲醇泵、半贫甲醇泵及富甲醇泵入口过滤器滤网均为 目,可有效阻拦一些大的颗粒杂物,其他细微颗粒的过滤更多依靠的是甲醇粗滤器、贫甲醇过滤器、甲醇过滤器,系统中这三类过滤器均设置 台(一开一备)。生产过程中,随着甲醇溶液的不断循环和过滤,细小杂质附着在滤芯外表面孔隙上,过滤器压差会逐渐上涨,当其压差达到报警值(一般为 )时,系统阻力会显著增大,此时需及时将在运的过滤器切换至备用过滤器。而在循环甲醇中水含量高且甲醇循环量偏大时,贫甲醇过滤器和甲醇过滤器压差上涨加快、运行周期明显缩短,若贫甲醇过滤器压差高于 而未及时切换,会造成热再生塔内的甲醇不能依靠压差送至甲醇收集槽,时间长了
9、会因甲醇收集槽液位低低触发联锁停贫甲醇泵,最终造成系统切气停车。此外,系统内腐蚀物增多,往往会出现过滤器刚切换完、备用过滤器还未清洗彻底,在运过滤器已出现压差高报警,不得不再次进行切换,而因备用过滤器清洗不彻底,其运行时间更短,会出现 台过滤器压差均高报警而影响甲醇正常循环的问题,最终只能减负荷以维持系统生产。总之,甲醇水分离塔未能有效操控,循环甲醇中水含量不能控制在正常范围内,直接或间接地引发了上述各种问题。优化措施针对上述问题,分析认为,影响甲醇水分离塔运行的变量主要有 股进料的流量和 股进料换热后温差的变化,以及热源蒸汽流量及温度的变化,上述变量无论哪个发生变化均会引起甲醇水分离塔温度的
10、变化,若操作调整不及时会直接影响甲醇水分离塔的正常运行;同时,影响操作的变量为多变量,其调整手段需全面考虑,若不整合控制方案,必然会增大操作人员的工作量,在条件反馈滞后的情况下,由于影响因素多,单一的操作调整反而会出现越调整越不稳定的状况。进行整体分析与讨论后,决定以稳定甲醇水分离塔温度、降低蒸汽消耗、控制废水中甲醇含量并保证甲醇水分离塔气相不夹带多余水蒸气的目的来建立控制结构并增设多变量控制器。中 氮 肥第 期控制结构设计的主要思路为,为降低低压蒸汽温度变化带来的影响,以低压蒸汽温度为前馈,蒸汽阀位为操作手段,并控制甲醇水分离塔灵敏板及中上部温度,以达到提前干预的目的,尽可能实现甲醇水分离塔
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