目前工业生产甲醇的主要生产方法是H2和CO在催化剂的作用下反应合成甲醇,这种生产工艺路线难免在生产过程中有少量的费托合成反应发生,生成少量蜡质的物质,这部分蜡质的物质在甲醇生产过程中会凝结在甲醇水冷器中,即所谓甲醇生产结蜡现象。这种结蜡现象的产生严重影响甲醇合成系统的正常生产运行,加剧甲醇合成系统副反应的发生和甲醇生产能力的快速下降。
传统的清蜡方法主要有停车煮蜡或停车后打开甲醇水冷器清蜡2种方式。
(1)停车煮蜡法
当发现甲醇水冷器出现较严重的结蜡现象后,系统停车切掉原料气,压缩机继续循环打气,在水冷器的壳程通入蒸汽加热水冷器,使水冷器列管内的石蜡熔化并随循环气带入分离器排掉。此方法的主要缺点是:系统必须切气泄压,严重影响甲醇的产量;由于泄压后系统内的气体减少,造成循环量减少,当石蜡熔化后,不能及时带出系统。一旦系统出现较严重的结蜡,需要不断反复地进行系统停车煮蜡。
(2)停车清蜡法
当发现甲醇水冷器出现较严重的结蜡后,系统停车,并将甲醇合成系统进行置换或是将单台水冷器切出系统,拆除水冷器封头,用蒸汽或高压水对水冷器内的蜡进行清除。此方法的主要缺点是:系统停车或将1台水冷器切出系统需要时间较长;涉及设备的拆装,工作量大。这种方法虽然能比较彻底地清除结蜡,但对生产影响的时间长、工作量大,因此一般在系统检修时常用。
鉴于传统的清蜡方法的种种不足,兖矿国泰化工有限公司2013年7月在传统煮蜡方法的基础上大胆创新,实现了系统不停车、不切气在线煮蜡。
在线煮蜡过程为:现场操作人员缓慢将1台甲醇水冷器的循环水上水阀门逐渐关小,同时将另外2台甲醇水冷器的循环水开至最大,并用红外线测温仪测量关小循环水的甲醇水冷器循环气出口温度,直至升至65~80 ℃(水冷器壳程设计最高温度为80 ℃);控制室人员监控好分离器后的循环气温度,并注意压缩机运行情况。现场操作人员主要观察循环水回水温度,现场测温人员应在水冷器出口圈定数个固定测温点,以便观察其温度变化。当观察到水冷器出口循环气温度呈下降趋势并趋于稳定和循环水回水温度呈升高趋势并趋于稳定时,表明水冷器煮蜡结束,这时现场缓慢将水冷器的上水阀恢复,并严格控制甲醇水冷器循环水和循环气的变化范围,以免对设备造成损坏。多台水冷器逐台进行在线煮蜡,可最大限度地降低对生产的影响,如果只有1台甲醇水冷器也可运用此方法。操作时一定要做好预案,并加强现场和控制室人员间的沟通,严格控制系统的运行安全,根据压缩机的运行状况可适当降低生产负荷。
公司采用在线煮蜡技术后,甲醇装置的新鲜气负荷从9.35万 m3/h升至9.4万 m 3/h;循环气温度从57.5 ℃降至41.3 ℃(整体温度降低了16.2 ℃);循环水上水、回水温差由4.8 ℃升至6.5 ℃,升高了1.7 ℃。煮蜡效果十分明显,而且具有以下优点。
(1)对正常系统运行基本没有影响,系统不用进行停车或切气,节约开停车和气体放空成本,同时对甲醇产量基本没有影响。
(2)操作方便,不受时间和工艺条件限制,一旦出现循环气温度高,随时可以进行在线煮蜡,煮蜡过程对前后系统基本没有影响。
(3)不需要增加任何额外投入和条件,只要现场和控制室操作人员密切配合进行循环水阀门的开关操作和温度监控就可完成。
(4)在线煮蜡后循环气温度均可降低10 ℃以上。分析显示,煮蜡前循环气中的甲醇含量为0.96%,煮蜡后甲醇含量降至0.5%以下,可明显降低压缩机的功耗和副反应的发生。
甲醇系统不停车在线煮蜡方法在我公司的多次使用均取得了较好的效果,有效地缓解甲醇水冷器结蜡给甲醇生产带来的影响,并能将清蜡的工作量和经济损失降到最小,避免了系统停车或切气。但操作时一定要注意不要操过设备的设计参数,并控制温度缓慢变化,以免对设备造成损伤。