张锋，薛海峰
（陕西长青能源化工有限公司，陕西 宝鸡721400）
［摘 要］某600 kt/a煤基甲醇装置于2023年10月大修期间将原送火炬燃烧的变换汽提系统湿酸气改为送入动力锅炉掺烧利用，湿酸气火炬则转为安全应急设施，其后湿酸气火炬系统内部反复出现铵盐结晶堵塞现象，存在紧急情况下湿酸气无法有效泄放的风险。基于系统工艺流程及湿酸气的来源与特性，通过对湿酸气中NH3与CO2在特定温度条件下反应生成碳酸铵/碳酸氢铵致结晶堵塞的化学机理与物理过程的研究，明确了湿酸气火炬铵盐结晶堵塞是“阀门内漏提供反应物”与“火炬筒体无保温致低温”共同作用的结果。为此，系统性地提出了“源头堵漏、过程监控、末端保障”的综合性治理措施[包括增设温度计与导淋阀以加强湿酸气（阀门）泄漏监测、改造蒸汽伴热系统以提升火炬筒体温度、加装压力表以实现实时监控等]与应急处置策略[1套从蒸汽吹扫到分段高压水清洗、直至定向蒸汽熔融的渐进式应急处置（疏通）方案]。实践表明，所实施的综合性治理措施与应急处置策略有效预防了湿酸气火炬的再次堵塞，保障了甲醇装置的长周期、安全、稳定运行，此举对业内具有重要的参考与借鉴意义。
［关键词］煤基甲醇装置；湿酸气火炬；铵盐结晶堵塞；原因分析；综合治理措施；应急处置策略；总体评价
［中图分类号］TQ223.12+1 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2026）05-0001-05
0 引 言
煤基甲醇装置变换系统常采用宽温耐硫部分变换工艺，其附属变换冷凝液汽提系统会产生一股富含NH3、CO2、H2S等的酸性气（湿酸气）。传统上，出于安全与处理便利性考虑，这类湿酸气通常直接输送至火炬系统进行燃烧后高空排放。随着国家“双碳”目标的推进与环保法规的日趋严格，火炬被视为不应常规用于处理污染物的设施，其燃烧产物的无组织排放受到严格限制。为此，众多企业开始寻求湿酸气的资源化或无害化处置路径。
某600 kt/a煤基甲醇装置采用GE水煤浆加压气化、耐硫宽温部分变换、林德低温甲醇洗、超优克劳斯脱硫、卡萨利中压甲醇合成、卡萨利四塔精馏工艺等，于2013年5月投产，总体运行情况较好。2023年10月系统大修期间将原送火炬燃烧的湿酸气改为送入动力锅炉掺烧，不仅实现了污染物的有效处置，还可回收部分热能；湿酸气火炬则转为安全应急设施，仅在开/停车或系统超压等异常工况下启用。这一湿酸气处理工艺路线的优化在带来环保效益的同时，也引发了新的问题——由于湿酸气火炬由常用设施转变为“备用设施”，其内部介质流动状态由连续变为间歇甚至静止，少量因阀门内漏而持续进入火炬系统的湿酸气，在长距离、无保温的火炬筒体内因温度下降而发生复杂的物理化学反应，导致铵盐结晶并逐渐积聚，最终造成火炬管线堵塞，而火炬系统是化工装置最后的安全屏障，一旦堵塞，紧急情况下无法有效泄放，将构成重大的安全生产隐患。因此，深入研究湿酸气火炬铵盐结晶堵塞的机理，并制定行之有效的预防与处置措施，对于保障整个甲醇装置的安全、稳定、长周期运行具有重要意义。以下基于该甲醇装置运行过程中出现的湿酸气火炬系统铵盐结晶堵塞问题，就其原因分析与综合治理作一总结。
1 问题概述及研讨内容
1.1 问题概述
该甲醇装置变换汽提系统湿酸气改道锅炉掺烧后，实际运行中，发现湿酸气火炬系统压力异常升高。经排查，确认是火炬筒体内部发生了堵塞，结晶堵塞主要发生在垂直高度达85 m、直径DN250的火炬筒体内部，而在此之前的有伴热保温的湿酸气输送管线内则未见结晶堵塞问题；拆检或疏通过程证实，堵塞物为白色或微黄色结晶物，经化验分析，确认结晶物为碳酸铵[(NH4)2CO3]与碳酸氢铵（NH4HCO3）的混合物。
1.2 研讨内容
本研究基于生产现场的实际情况，采用理论分析与工程实践相结合的方法，具体如下。
1）铵盐结晶机理分析。从化学热力学与传热学角度分析铵盐结晶的条件，从材料学与腐蚀学角度分析阀门内漏的原因。
2）技改方案制定与实施。找到症结所在后，制定并实施相应的技术改造与操作优化。
3）效果评估与经验总结。改造后，通过系统运行监测以及应急疏通过程的复盘，评估各项优化改进措施的有效性，并形成标准化的预防与处置规程。
2 火炬系统概况及改造背景
2.1 湿酸气来源与特性
湿酸气主要来源于变换汽提系统，汽提所用气体为来自气化系统的高压闪蒸气（高闪气），高闪气中携带了原黑/灰水中的多种离子（包括Cl-）。湿酸气的主要化学成分：① NH3，原料煤中氮元素的转化产物；② CO2，变换反应及气化过程的产物；③ H2S，煤中硫元素的转化产物；④ 水蒸气，工艺过程中存在大量水蒸气；⑤ 微量Cl-，由气化系统补充新鲜水（新鲜水加入含氯杀菌剂）引入，是导致设备腐蚀的关键因素。该湿酸气温度通常在70～110 ℃之间，湿度大，具有较强的腐蚀性。
2.2 火炬系统堵塞对生产系统造成的影响
1）安全屏障失效。火炬作为最终安全泄放设施的功能丧失，紧急状况下可能引发设备超压爆炸等灾难性事故，系统面临超压风险。
2）生产波动。火炬筒体堵塞会导致系统背压升高，上游变换系统压力波动，影响甲醇合成催化剂活性与系统负荷。
3）处理难度大。该企业湿酸气火炬系统已遭遇两次严重结晶堵塞，疏通工作耗时费力，需采用多种方法组合，甚至要进行高风险高空作业，处理难度大。
4）经济损失。火炬疏通作业需要停车或局部隔离，对生产造成极大困扰，并可能产生高昂的清洗费用与停产损失。
2.3 火炬系统流程与改造背景
更多内容详见《中氮肥》2026年第5期