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二甲醚合成塔催化剂床层超温原因分析与对策

[日期:2012-04-13] 来源:《中氮肥》2012年第2期  作者:陈天富,陈子颀,廖双 [字体: ]

(四川泸天化绿源醇业有限责任公司,四川 泸州646300

 

[中图分类号] TQ 223.2+4[文献标识码] B[文章编号]1004-9932201202-0043-02

 

四川泸天化绿源醇业有限责任公司拥有400 kt/a甲醇、100 kt/a二甲醚及16 000 m3/h氧氮气的生产能力。其中100 kt/a二甲醚装置是以甲醇为原料,采用气相催化脱水合成技术生产二甲醚,2006316日建成投产。二甲醚装置在投产后的运行过程中,合成塔床层温度极不稳定,频繁出现超温现象,严重时甚至造成装置停车。通过对二甲醚合成系统反应器结构、流程及运行过程中发生床层超温工况的分析,找到了引起床层超温的原因,并有针对性地实施了技术改造,保证了装置运行的稳定性,创造了同类装置长周期运行282 d的纪录。

1 合成系统流程及反应器简介

1.1 合成系统流程

二甲醚合成系统流程简图如图1

1.2 二甲醚合成塔

二甲醚合成塔为固定床立式反应器,内置上、中、下3组冷却盘管,冷却盘管内的冷却介质是甲醇蒸气,在催化剂床层中甲醇蒸气与反应物料呈错向流动,其作用是调节合成塔出口温度,也调节催化剂床层温度,实际冷却量依反应热而定,它是一个与二甲醚产量相关的函数。冷却盘管内冷却介质的流量由手操器控制调节,催化剂床层每层都有温度指示。

2 合成塔床层超温原因分析

2.1 合成塔内部构件设计存在缺陷

设计合成塔内上、中、下3组冷却盘管主要集中在塔的中部,这样的布局使得合成系统在化工投料、负荷或参数调整时,合成塔床层温度较难控制,常常出现大幅波动,特别是催化剂上层反应热不易被移走,引起催化剂床层超温,严重时引发温度高联锁动作,造成装置停车。

2.2 催化剂床层催化剂的装填高度偏高

原设计催化剂床层催化剂的装填高度偏高,特别是上层催化剂装填高度偏高,离进口气体分布器太近,使进入上层催化剂床层的反应气体分布不均,在开车投料初期负荷较低时,容易出现偏流,从而引起催化剂床层局部出现飞温,催化剂床层上部尤为严重;另一方面,合成塔上、中、下3组冷却盘管对整个催化剂床层温度的调控能力有限,特别是上层产生的反应热不能被及时移走,这样在操作过程中稍有不慎就极易造成催化剂床层超温。

2.3 合成系统部分仪控调节系统设计不完善

因合成系统部分仪控调节系统在设计上考虑不完善,使得操作人员在参数的控制上比较难以把握,过多地依靠感觉,致使控制参数不稳定且波动大,不能很好地实现快速、精准的控制,这也是引起床层超温的一个主要原因。比如:合成系统流程中(图1),阀9原为截止大阀,在装置运行时只能处于全开或全关状态,对冷却气量起不到调节作用;阀7和阀8原为截止大阀,当合成塔进口温度需要调节时,必须到现场手动凭经验操作;原设计没有阀6和返回管线。

3 对策与措施

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