DAVY甲醇合成系统结蜡原因分析及预防措施

郑大伟，李海涛

（神华包头煤化工有限责任公司，内蒙古包头 014010）

[摘要] 结合DAVY低压甲醇合成技术的特点，简介结蜡现象对DAVY甲醇合成系统的不良影响，着重阐述合成系统结蜡的原因，并根据日常生产情况，有针对性地制定预防措施，及时调整工艺参数并进行在线除蜡，从而实现系统的稳定运行、降本增效。

[关键词] DAVY甲醇合成系统；结蜡；影响；原因分析；预防措施

[中图分类号] TQ223.12⁺1 [文献标志码] B [文章编号] 1004-9932（2018）02-0056-04

近年来，鉴于我国能源结构的特点，能源产业布局以及能源行业现状，国家大力发展煤化工，其中煤经甲醇制烯烃成为最具有市场前景的领域之一。在甲醇的合成过程中，受设备构造、催化剂物化性能、工艺路线、员工操作水平、原料气组分变化等多种因素的影响，会副产各种各样的轻组分及重组分，不仅加重精馏系统操作负荷及操作难度，而且高级碳链化合物及石蜡会附着在设备及工艺管道的内壁上，降低传质传热效率，对装置的安全、平稳运行构成重大隐患，严重时甚至需要停车清蜡。以下结合神华包头煤化工有限责任公司1 800 kt/a DAVY甲醇合成系统的运行情况分析结蜡对生产的影响，并探讨甲醇合成系统结蜡的原因及其应对措施。

1 DAVY低压甲醇合成技术的特点

DAVY低压甲醇合成技术与传统甲醇合成技术的最大区别在于，颠覆了传统甲醇合成系统采用列管内填装催化剂、壳层为水浴，靠产生高压蒸汽带走合成反应热的方式。DAVY低压甲醇合成工艺采用轴径向反应器，具有如下特点：① 合成反应器内气体为径向流动，压降小；② 若想扩大产能，可通过增加塔高，即加大催化剂装填量的方式予以实现；③ 床层温度可通过调节蒸汽压力予以控制，但上、下层存在死区，床层温度不均；④ 能量回收合理，开工方便，催化剂使用寿命长；⑤ 合成反应过程中副反应少，MTO级甲醇中杂质含量少，产品质量好；⑥ 可通过调节进入2台合成塔的新鲜气配比，达到2台合成塔催化剂同时失活的目的。

2 系统结蜡对甲醇生产的影响

2.1 影响催化剂的活性且降低其使用寿命

甲醇合成反应为催化剂表面反应。若反应中生成过多的长链烃及石蜡，首先，石蜡容易堵在催化剂颗粒的孔隙中，占据催化剂表面的活性位，减少催化剂的比表面积，且在催化剂表面形成液膜^[1]，而液膜会使气体分子扩散至催化剂表面活性位的阻力增大，从而在空间上和时间上导致单位体积催化剂消耗的有效气体数降低，即催化剂的时空收率大大降低，从而降低催化剂的活性；其次，石蜡的生成会导致系统阻力增加，造成系统压降过大，影响催化剂的强度和使用寿命。

2.2 换热设备换热效率下降而影响甲醇产率

由于石蜡的熔点较低，甲醇合成系统的循环气在经过各换热设备时，石蜡被冷凝下来形成粘稠状液体黏附在设备内壁及工艺管道内壁上，影响设备的传质传热效率，使换热设备的换热效果下降。随着系统运行时间的延长，空冷器、水冷器换热效果不佳，气相中的甲醇不能完全冷凝下来，甲醇分离器分离效果下降，造成循环气中甲醇含量升高^[2]，循环气中的甲醇返回合成塔后进一步促使高级醇等杂质的生成，使合成气的单程转化率和全程转化率降低，导致甲醇产率降低。

2.3 系统阻力增大与动力消耗增加

当设备内壁和管壁上黏附上石蜡后，流体流动不畅，导致系统阻力增大和换热设备传质传热效率下降，继而引起动力消耗增加。从公司的实际生产数据也验证了这一点，满负荷情况下，结蜡前后汽轮机调速阀开度由84%涨至88%，动力蒸汽消耗由111 t/h涨至118 t/h，循环水消耗增加150 t/h。

更多内容详见《中氮肥》2018年第2期