低温甲醇洗贫甲醇换热器泄漏冷量平衡优化

马 伟，刘克存

（陕西咸阳化学工业有限公司，陕西西安 712000）

陕西咸阳化学工业有限公司年产600kt甲醇合成工艺以煤为原料，采用多元料浆气化制取粗煤气，部分粗煤气经过耐硫变换调整H2/CO比例、然后经过低温甲醇洗气体净化制备合格的合成气，再经过甲醇合成、精馏生产精甲醇。2018年11月12日，我公司低温甲醇洗装置贫甲醇水冷器E1611（甲醇/循环水）微漏，贫甲醇泄漏至循环水中，严重影响循环水单元的稳定运行。通过工艺优化，实现了E1611循环水在线切出隔离条件下，确保了系统冷量再次平衡，同时通过提前蓄冷量加负荷过程中释放冷量的方式克服了高温天气系统加负荷、开车过程中冷量不足问题，避免了一次专项停车检修。

1 低温甲醇洗的工艺简介

我公司低温甲醇洗工段采用林德的4塔流程工艺，由甲醇洗涤塔T1601，中压闪蒸罐D1602、D1603，H2S浓缩塔T1603，N2气提塔T1606组成，甲醇热再生塔T1604和甲醇/ 水分离塔T1605组成。甲醇洗涤塔T1601分为上塔和下塔，上塔共分3段。甲醇洗涤塔上塔上段吸收CO2，使出洗涤塔塔顶的净化气中CO2含量在2.7%（v），总硫含量控制在0.1×10-6（v）以下。来自贫甲醇储罐D1605的贫液经过P1605泵加压，依次经过换热冷却温度降至-54.7℃，进入甲醇洗涤塔进行洗涤。甲醇洗涤塔上塔下段底部富CO2甲醇液温度为-16.7℃，这股溶液分两部分，一部分经甲醇换热器E1607和丙烯冷却器E1604换热，温度降至-36.3℃后去循环气闪蒸罐D1602，另一部分进入甲醇洗涤塔下塔顶部吸收硫化氢和总硫。甲醇洗涤塔下塔主要用来脱硫，从下塔底部来的富硫化氢甲醇溶液被冷却至-31.4℃后，进入循环气闪蒸罐D1603。中压区闪蒸气进入循环气压缩机C1601压缩到5.8MPa后，经水冷器冷却到41℃送入系统，以回收利用有效气H2、CO。富甲醇依次经过氮气汽提，使CO2气体解析，然后进过热再生塔再生，使H2S气体以及CO2充分解析，酸气经过硫化氢浓缩塔提浓后，H2S含量达到25%～45%送至硫回收装置处理。CO2尾气经过尾气洗涤塔T1607洗涤甲醇，然后排放至大气。

2 系统冷量平衡原理

系统冷量平衡原理以CO2气体在不同压力、温度的条件下，在甲醇溶液中的溶解度不同为依据，合理分配CO2气体解析过程释放的冷量，以达到系统冷量平衡的目的。

1）CO2气体从甲醇中解析是个吸热过程。降低T1603塔气提氮气流量，增加了CO2气体的分压，提高了溶解度，使CO2气体在T1603塔底解析量减少，吸收的热量也随之减少，因此其下塔温度上涨。

2）增加T1606塔气提氮气流量，降低了CO2气体在T1606塔的分压，降低了溶解度，使CO2气体在T1606塔充分解析量，解析的冷量增加，从而使系统冷量从T1603塔后移至T1606塔，因此出T1606塔的富甲醇温度降低，经过E1610换热后，出E1610的贫甲醇温度降低，D1605罐甲醇随之降低，因此P1605泵进出口贫甲醇温度降低。

3）提高T1603塔压力，使中压区进入T1603塔富甲醇中CO2分压增加，溶解度增加，气体解析量减少，吸收的热量随之减少，因此其尾气温度TI16059、上塔温度TI16060上涨。T1603塔上塔富液经过E1608、E1606换热后，温度升高，CO2气体溶解度降低，在D1604罐中闪蒸，CO2气体解析量相对增大，出D1604罐富甲醇温度相对降低，因此，T1603塔底温度TI16062、T1606塔底温度TI16072降低。

3 系统冷量平衡思路

1）满负荷生产过程中，通过平衡T1603、T1606气提氮气流量的方式，降低T1606塔底温度，平衡系统冷量。

2）系统加负荷前，提前给系统蓄冷量。

首先，通过降低丙烯机组一段入口压力，降低系统温度；其次，提高冷区富甲醇存量，系统加负荷过程中逐渐降低液位，释放冷量；再次，保持热区贫甲醇储罐正常液位，禁止高液位。通过以上三种措施，弥补因E1611缺失系统加负荷过程中冷量供应不足的缺陷。

3）系统加负荷过程中，严禁D1605罐、T1604塔高液位大幅度降低，尽可能保持平衡。例如：系统加负荷过程中，D1605罐液位从2 600mm降低至1 800mm，那么系统热介质流量大于冷介质流量，换热不平衡，导致系统温度偏高。

4）系统减负荷过程中，冷量充裕，贫液温度偏低，一方面影响CO2的调整，另一方面冷量从T1603塔后移至T1604塔，进入T1604塔富甲醇温度降低，CO2溶解量增加，需要从T1604塔中解析，增加了T1604塔的再生负荷。因此，在减负荷过程中，尽可能逐渐提高D1602液位，平衡系统冷量，同时当T1606塔底温度大于30℃时，再逐渐减少T1603塔氮气流量。

5）系统加负荷过程中，主要控制D1605罐贫液温度，防止P1605泵出口超温。因此，增加T1603塔氮气流量必须滞后于系统加负荷的比例，待T1606塔底温度稳定在100%负荷控制指标，方可恢复T1603塔氮气流量至100%负荷控制指标。

6）T1603、T1606塔氮气流量控制主要依据T1606塔底、T1604塔顶温度。只要T1606塔底温度大于30℃且T1604塔顶温度大于86℃，可判断再生系统正常。

4 不同工况的控制指标

4.1 100%负荷运行

（1）通过变换工段E1509循环水调整，将变换气温度TI15018控制在25～35℃，尽可能控制在低限，降低贫液温度。

（2）T1603塔气提氮气流量由11 400m3/h减少至5 500m3/h，减少CO2气体在T1603塔中解析量，减少解析冷量。T1606塔气提氮气阀由20%增加至FV16034控制在55%，增加CO2气体在T1606塔中解析量，增加解析冷量。

（3）T1606塔底温度TI16072控制在30～35℃，其设计值30℃，若低于30℃，T1606塔底富甲醇中CO2溶解度增加，解析量减少，解析冷量减少，需要增加T1604塔蒸汽，将其CO2解析，不仅损失冷量，而且增加T1604塔运行负荷。

（4）T1603塔压力PV16042控制在105～120kPa。

（5）丙烯机组一段入口压力控制在130～140kPa。

（5）入706界区液态丙烯温度TI71003控制在-40～-20℃

（6）D1602罐液位控制在900～2 000mm。

4.2 50%负荷运行

（1）T1603塔气提氮气阀FV16018控制在5%～15%，再次减少CO2气体在T1603塔中解析量，减少解析冷量。T1606塔气提氮气阀FV16034控制在50%～55%，增加CO2气体在T1606塔中解析量，增加解析冷量。

（2）T1606塔塔底温度、T1603塔压力、入706界区液态丙烯温度与100%负荷运行控制指标相同。

（3）根据中压区压力，丙烯机组一段入口压力控制在130～145kPa，控制系统温。

（4）D1605罐液位控制在1 800～2 100mm，控制系统热介质贫甲醇储存量。D1602罐液位控制在2 000mm，提高系统冷介质富甲醇储存量，若系统液位不足，可适当补充甲醇。

4.3 加负荷运行

系统加负荷前，706岗位与调度、气化、空分岗位充分沟通，确定加负荷时间。

（1）提前1h提高机组负荷，将丙烯机组一段入口压力控制在120～135kPa，T1606塔塔底温度TI16072控制在26～32℃。

（2）提前2h将E7102液位控制在600～700mm，E1605液位控制在800～900mm，T1604塔液位LV16061控制在1 000～ 1 300mm，T1603塔下塔液位LV16048控制在1 600～2 200mm，D1602罐液位提高至2 000mm，D1605罐液位控制在1 800～ 2 100mm。

（3）系统加负荷过程中，逐渐降低D1602罐液位，30min钟从2 000mm降低至900mm，释放21.5t，-61℃的富碳甲醇溶液至T1603塔中，增加了T1603塔冷量解析量。相当于加负荷过程中冷介质富液甲醇量增加了43t/h，为系统提供了充足冷量。

（4）入706界区液态丙烯温度TI71003控制在-40～-20℃。

（5）P1605泵出口温度TI16074控制小于58℃，若超过55℃，将T1603塔压力提高至120kPa，减少CO2气体在T1603塔中解析量，减少解析冷量，增加CO2气体在T1606塔中解析量，增加解析冷量，使冷量后移，降低P1605泵出口甲醇温度。若超过58℃，停止加负荷，待系统冷量恢复后再增加负荷。

5 结语

1）通过降低T1603塔气提氮气流量，增加了CO2气体的分压，提高了溶解度，使CO2气体在T1603塔底解析量减少；增加T1606塔气提氮气流量，降低了CO2气体在T1606塔的分压，降低了溶解度，使CO2气体在T1606塔充分解析量，解析的冷量增加，从而使系统冷量后移，因此出T1606塔的富甲醇温度降低，经过E1610换热后，出E1610的贫甲醇温度降低，D1605罐甲醇随之降低，因此P1605泵进出口贫甲醇温度降低。通过平衡T1603、T1606气提氮气流量的方式，降低T1606塔底温度，平衡了系统冷量，解决了E1611切出后P1605泵进口贫甲醇超指标运行的问题。

2）通过提前降低丙烯机组一段入口压力，提高机组运行负荷，降低系统温度；提高冷区富甲醇存量，系统加负荷过程中逐渐降低液位，释放冷量；保持热区贫甲醇储罐正常液位，避免热区贫甲醇高位存量。通过以上三种措施，弥补因E1611缺失系统加负荷过程中冷量供应不足的缺陷。通过提前蓄冷量加负荷过程中释放冷量的方式，克服了E1611在线切出后高温天气系统加负荷、开车过程中冷量不足问题，同时避免了一次专项停车检修。