低溫甲醇洗裝置富碳甲醇氨冷器內漏狀況分析及對策

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漏狀況分析及對策王建輝,李棟(河南能源化工集團中原大化公司,河南濮陽(yáng)457004)[摘要]介紹500kUa煤制甲醇項目低溫甲醇洗裝置中富碳甲醇氨冷器出現內漏后的異常狀況及檢修措施,分析富碳甲醇氨冷器出現內漏的原因,并提出相應的解決措施。[關(guān)鍵詞]低溫甲醇洗裝置;富碳甲醇氨冷器;內漏;檢修;原因分析;對策[中圖分類(lèi)號]TQ22.121[文獻標志碼]B[文章編號]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開(kāi)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、甲醇設計壓力/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煤制甲醇項目液壓試驗壓力/MPa氣體凈化裝置采用魯奇公司開(kāi)發(fā)的7塔低溫甲醇設計溫度/℃120/-55120/-60洗工藝,項目于2006年1月開(kāi)工建設,2008年工作溫度℃平均壁溫/℃36.1/-38.75月建成投產(chǎn)。自投運以來(lái),富碳甲醇氨冷器(05E004)內漏頻繁,給低溫甲醇洗裝置和氨冷腐蝕裕量/mm凍系統的運行帶來(lái)諸多影響。1富碳甲醇氨冷器簡(jiǎn)介2富碳甲醇氨冷器運行狀況及檢修過(guò)程富碳甲醇氨冷器及關(guān)聯(lián)系統流程見(jiàn)圖1。富碳甲醇氨冷器由西安核設備有限公司制(1)2008年11月,09氨壓機啟動(dòng)過(guò)程中造,為二類(lèi)壓力容器,設備凈重45380kg,換低壓缸人口分離器(001)壓差達到O熱面積1317m2,管板和管束選用的是SA-350MPa,機組無(wú)法啟動(dòng)。用熱水沖洗過(guò)后,099001(334)Cr低溫鋼;殼程介質(zhì)為液氨/氣氨(密度暢通。當時(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反應形成碳銨結晶堵塞了過(guò)濾器除沫網(wǎng)。在當月kg/m3),其主要參數見(jiàn)表1。的停車(chē)檢修過(guò)程中,對富碳甲醇氨冷器進(jìn)行査漏,打開(kāi)其封頭后發(fā)現大量碳銨結晶堵塞其管板和封頭,經(jīng)查漏發(fā)現有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,打破國內甚至世界紀錄,這在煤化都是為了保證裝置的穩定運行,消除安全隱患,工行業(yè)是難以趕超的,所帶來(lái)的效益是巨大的。避免不必要的聯(lián)鎖停車(chē)等事故石油化工裝置中閥門(mén)氣路敷設形式多樣,裝3結束語(yǔ)置設計的每一個(gè)環(huán)節必須結合實(shí)際,綜合考慮裝置的穩定運行需要各個(gè)小控制件穩定、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)調地工作,閥門(mén)是裝置的“手腳”,必須闡述,希望1發(fā)現并解決問(wèn)題提供一點(diǎn)參靈活,保證不出任何故障。上述針對閥門(mén)開(kāi)關(guān)不考或借鑒,中國煤化工運行,減少到位的改進(jìn),電磁閥冗余設計,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漏狀況分析及對策59原料氣來(lái)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(lái)自氨冷凍鍋爐水冷卻器來(lái)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洗甲醇閃蒸罐圖1富碳甲醇氨冷器及關(guān)聯(lián)系統流程簡(jiǎn)圖(2)2009年7月,由于09氨壓機入口分離的(0.1~0.2)×106升至(0.4~0.5)×10-°,器壓差高,機組啟動(dòng)困難,懷疑05E004再次發(fā)超標4~5倍。生了內漏。打開(kāi)查漏,發(fā)現有1根漏管,進(jìn)行了1月27日分析氨冷凍系統氨儲槽內液氨純消漏處理。度為95%,表明系統內氨已經(jīng)不純,制冷能力(3)2010年12月,09氨壓機入口分離器已經(jīng)下降。又出現壓差高的現象,且機組干氣密封過(guò)濾器頻1月28日分析05E004氨側導淋排液中含有繁堵塞,懷疑05E04又出現了內漏。但打開(kāi)設95%的甲醇,通過(guò)大量排放,氨側仍有大量甲備后,經(jīng)氨法查漏和水加壓查漏,未發(fā)現漏點(diǎn)。醇,且排放的液體中有大量白色結晶,多次堵塞此次檢修過(guò)程中,對整個(gè)液氨系統進(jìn)行了沖導淋,確認氨冷凍系統受到污染,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)水洗后的液氨系統制冷能力明顯增強,伴隨著(zhù)氨系統液氨純度的下降,大量不揮發(fā)系統溫度比之前降低3~4℃,09氨壓機干氣密性物質(zhì)隨氣氨夾帶到氣氨管道,造成09氨壓機封過(guò)濾器更換周期大幅延長(cháng)。入口分離器頻繁帶液,機組低壓缸帶液,低壓缸(4)2012年1月22日開(kāi)始,05E004液氨出口溫度劇烈波動(dòng),并且09氨壓機干氣密封過(guò)進(jìn)料閥Lv05012逐漸開(kāi)大,閥位由51%逐漸開(kāi)濾器頻繁堵塞(壓差高),過(guò)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14倍。為保護甲醇合成催化劑和09氨壓機的9氨壓機低壓缸入口流量突然由37000m3h降安全運行,經(jīng)請示,公司批準1月29日4:00甲至30000m3/h,為保護機組避免喘振,被迫開(kāi)醇裝置停車(chē)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(kāi)車(chē),運低溫甲醇洗吸收塔貧甲醇溫度也由-51℃升至行至4月2日,氨系統工況再次彯化.制冷效果49℃。隨著(zhù)系統溫度的升高,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(guò)程氣氨去氨壓機低壓缸入口分離器中,用立式車(chē)床在現場(chǎng)清理掉原管板焊接部分為保證焊接過(guò)程的順利進(jìn)行,對設備表面進(jìn)行焊現場(chǎng)就地放空去負壓氣氨05E004接前的基層表面處理,徹底清除生產(chǎn)過(guò)程中設備富碳甲醇氨冷卻器內出現的表面污染與滲透雜質(zhì),同時(shí)對05F004置換充壓用低壓氮氣管板進(jìn)行整體機械噴砂化學(xué)清洗。焊接使用鎢極氬弧焊機,選用不銹鋼焊絲(ER309)對管口重新進(jìn)行焊接,同時(shí)對整個(gè)管板表面也進(jìn)行了堆焊05E002/4/8底部液氨排污管線(xiàn)負壓G處理排污罐LAW-05003205E004檢修完成后投用,運行一直比較穩定,但自2013年3月3日開(kāi)始,05E004工藝甲排污廢液氨到密閉收集儲槽醇出口溫度出現上漲,同時(shí)伴隨09氨壓機低壓送氨法脫硫裝置缸人口流量降低,從工況上看疑似05E004內換圖2富碳甲醇氨冷器增設在線(xiàn)負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日分析氨冷凍系統氨儲槽內液氨純度出現大幅波動(dòng);5月23日16:20,09氨壓機人為99.84%,甲醇含量為1220×10°;且蒸發(fā)口流量突然下降,經(jīng)分析,氨冷凍系統氨儲槽內殘渣發(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(wú)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℃,低凍系統逐漸恢復正常。溫甲醇洗系統工況出現急劇惡化。判斷是(7)氨壓機及冷凍系統在長(cháng)期運行過(guò)程中05E004內漏量增大,工藝氣系統中的甲醇和會(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,05E004換熱能力急劇下降,05E004、05E008[05E008為另一臺氨冷器,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內漏量增大后,對冷凍系統和閃蒸制冷的過(guò)程中,鐵銹、水分會(huì )在05F004、氨壓機作了以下調整:①加大05E004在線(xiàn)排污05F008底部富集,富集量大到一定程度時(shí),會(huì )量,每班對05E004通過(guò)在線(xiàn)負壓排污罐排污2嚴重影響氨冷器的制冷效果。同時(shí),當05004次;②調整機組負荷,將09氨壓機轉速由6830出現內漏時(shí),甲醇和工藝氣體會(huì )漏至05E004氨r/min提至7230r/min;③液氨儲槽補充新鮮液側,加大氨系統的污染?？梢?jiàn),為保證氨冷器的氨,5月27日補充新鮮液氨30t。制冷效果,必須對氨冷器底部富集的污氨進(jìn)行排采取上述調整措施后,09氨壓機及冷凍系放統工況仍無(wú)明顯改觀(guān),由此基本可以確定,但原設計氨冷凍系統無(wú)排污裝置,而氨冷凍05E004再次出現了內漏。05E004內漏已成為威系統操作壓力為負壓,因此排氨時(shí)機組必須降負脅09氨壓機甚至整個(gè)裝置安全、穩定、長(cháng)周期荷或停車(chē),這樣一來(lái)對裝置工況的影響極大。為運行的瓶頸。此,決定增加氨負壓排污罐(見(jiàn)圖2),實(shí)現氨3富碳甲醇氨冷器內漏的危害冷凍系統在線(xiàn)排污,以有效排出長(cháng)期運行過(guò)程中系統內富集的水、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,氨冷凍系統氨儲槽內氨中05F004內漏后,其管程內3.2MPa的甲醇和工甲醇含量基本穩定在1000×106左右,表明技藝氣體(CO、CO2、H2)會(huì )漏至負壓的殼側,改既確保了機組及冷凍系統的正常運行,又保證嚴重影響氨V凵中國煤化工系統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漏狀況分析及對策61藝氣中H2S含量嚴重超標,造成合成催化劑中器頻繁升降溫,對設備造成損害。毒,嚴重縮短合成催化劑的使用壽命。(3)設備設計制造和選材存在缺陷。低溫(2)腐蝕并污染氨冷凍系統,造成氨壓機甲醇洗系統同等工況條件下,另一臺氨冷器及其干氣密封損壞。05E004內漏后,冷凍系統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 )反應生成甲銨,使(oCrl8 PilOTi),而05004選用的是SA-350冷凍系統腐蝕加劇,氨中存在大量絡(luò )合鐵離子,(334)Gr低溫鋼,05E008除原始開(kāi)車(chē)時(shí)因制造09氨壓機干氣密封過(guò)濾器頻繁出現堵塞,更換缺陷出現過(guò)內漏,修復后至今未漏;而另一臺氨干氣密封過(guò)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,造成機組密封失效;腐蝕嚴是16Mn堆焊316(0Cr17N2M2),該換熱器重時(shí),09氨壓機入口分離器過(guò)濾網(wǎng)堵塞,造成從未泄漏過(guò)。機組入口吸氣量不足,機組無(wú)法安全、穩定運行,裝置被迫停車(chē)處理。5結論及對策(3)漏入到氨系統的CO2與氨反應生成甲據以上分析,富碳甲醇氨冷器出現泄漏后,銨,最終會(huì )造成氨冷凍系統所有管線(xiàn)及設備受雖然泄漏量不大,但泄漏對氨冷凍系統造成的危損,導致整個(gè)氨冷凍系統工況惡化。由于-37害不容忽視:一是內漏的CO2與氨反應生成的35℃低溫下產(chǎn)生的內漏在常溫下難以查漏,甲銨會(huì )對氨冷凍系統造成腐蝕;二是泄漏導致氨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,進(jìn)而造成CO2與氨反應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。氨冷凍系統出現此類(lèi)造成進(jìn)一步的泄漏。另外,05E004出現內漏修問(wèn)題后,嚴重時(shí)將造成氨壓機無(wú)法正常運行,裝復也困難,2012年6月不得已采用全部焊口重置將被迫停車(chē)檢修處理,而除甲醇裝置停車(chē)外新切削打磨、焊接的方法進(jìn)行消漏,并且采用不后續PSA及乙二醇裝置也得被迫停車(chē),帶來(lái)巨銹鋼焊條進(jìn)行焊接,因而再次出現泄漏時(shí),不銹大的損失?？梢?jiàn),富碳甲銨冷凝器內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氨壓機甚至整個(gè)裝置安全、穩定、長(cháng)周期削、焊接的方法,而且效果也達不到2012年6運行的瓶頸。月處理的效果,05E004的安全運行周期將進(jìn)一因此,為保證整個(gè)裝置的穩定運行,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氨壓機設計額定負荷過(guò)大,在機組2014年11月,低溫甲醇洗裝置的富碳甲醇啟動(dòng)提速的過(guò)程中,全開(kāi)防喘振閥仍不能滿(mǎn)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(kāi)大液氨閥銹鋼材料,投用至今,再未發(fā)生過(guò)泄漏,保證了增加閃蒸量來(lái)滿(mǎn)足09氨壓機的入口最小流量要低溫甲醇洗凈化單元及整個(gè)系統的穩定運行。求,否則機組會(huì )發(fā)生喘振而無(wú)法啟動(dòng)。由于09氨壓機啟動(dòng)負荷高,開(kāi)大液氨閥造成05E004瞬[參考文獻]間降溫過(guò)快,按照魯奇低溫甲醇洗工藝的要求系統降溫速率為2℃/h,但實(shí)際降溫速率達到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)出口溫差瞬間達的原因分析及對策[J].化工設計通訊,2014(1):16到30℃(據經(jīng)驗,應小于15℃),較大的進(jìn)出(2]劉亞龍,孫文峰,吳楠低溫甲醇洗裝置運行中的設備口溫差和降溫速率形成較大的熱脹冷縮,從而損問(wèn)題及處理[J].煤化工,2013(5):38-40害設備。[3]付庭強。氨冷器在線(xiàn)排液[J].西部煤化工,2007(2):(2)系統開(kāi)停車(chē)頻繁,造成富碳甲醇氨冷中國煤化工CNMHG