余成明，李小倍，张振坤
（兖矿鲁南化工有限公司，山东 滕州277527）
［摘 要］兖矿鲁南化工有限公司200 kt/a甲醇装置合成塔三塔（简称A塔、B塔、C塔）并联运行，2019年4月A塔副产蒸汽管上不凝气监控球胆内出现气体，经多次取样分析确定A塔内部存在缺陷，需检修处理。为尽可能地减少甲醇合成催化剂更换费用及系统长时间停车造成的甲醇产量损失，结合系统工艺流程，确定A塔隔离出系统单独进行催化剂钝化及卸出、缺陷检测与修复、催化剂装填及升温还原，期间甲醇装置由三塔并联运行改为双塔（B塔、C塔）并联运行近60 d。简介甲醇合成系统工艺流程，详细介绍本次检修系统停车、A塔催化剂钝化及卸出、双塔并联运行、A塔催化剂装填、三塔催化剂升温还原等情况，并就A塔检修后甲醇合成系统的运行状况提出设备维护管理方面的注意事项和工艺操作方面的关键控制点。
［关键词］甲醇合成塔；甲醇合成催化剂；钝化；缺陷检测与修复；催化剂升温还原；接气运行；总结
［中图分类号］TQ223.12+1 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2020）02-0053-04
1 检修背景
兖矿鲁南化工有限公司（简称鲁南化工）200 kt/a甲醇装置合成塔三塔（R5401A/B/C，简称A塔、B塔、C塔）并联运行，采用低压法甲醇合成工艺，生产符合《工业用甲醇》（GB 338—2011）要求的高纯级精甲醇作为醋酸、醋酐和聚甲醛装置的原料。2018年7月，A、B、C三塔列管内装填RK-05型甲醇合成催化剂51 m3，计划使用3 a，至 2019年4月，RK-05型甲醇合成催化剂使用9个月，活性较好。2019年4 月25日，甲醇合成系统入塔气气量420 km3/h，入塔气CO含量11%，系统压力4.4 MPa，汽包压力2.1 MPa，催化剂床层热点温度226 ℃，A塔副产蒸汽管上不凝气监控球胆满，对不凝气进行分析，结果为CO 7.44%、N2 12.87%、CH4 0.11%、CO2 2.29%、H2 77.29%，经多次取样分析，判断A塔内部存在缺陷，导致管程合成气窜入壳侧水蒸气中，汽包监控球胆从最初2 h满1次逐渐发展到30 min满1次，合成气泄漏量逐渐增大，系统需停车打开A塔人孔进行检查及处理。为尽可能减少甲醇合成催化剂更换费用及系统长时间停车造成的甲醇产量损失，结合系统工艺流程，确定A塔隔离出系统单独进行催化剂钝化及卸出、缺陷检测与修复、催化剂装填及升温还原，这是甲醇装置自2000年投运以来难度最大的一次检修，期间甲醇装置由三塔并联运行改为双塔（B塔、C塔）并联运行近60 d。现将有关情况简介如下。
2 甲醇合成系统工艺流程简介
2.1 合成塔壳侧副产蒸汽流程
A塔、B塔、C塔均为立式绝热-管壳式反应器，分别配套汽包（V5401A/B/C）。汽包与合成塔壳侧由2根下水管和6根汽液上升管连接形成一自然循环锅炉，利用管程内CO、CO2与H2在甲醇合成催化剂作用下反应释放出的热量副产3.9 MPa的中压蒸汽，中压蒸汽经调节阀PV5401（用于控制V5401A/B的蒸汽压力）及PV5401C（用于控制V5401C的蒸汽压力）减压后送入1.3 MPa蒸汽管网，V5401A/B/C蒸汽出口管上均安装有不凝气监控装置。
2.2 合成塔管程合成气流程
甲醇合成系统联合压缩机（简称联压机）精制气段出口来的精制气与联压机循环段出口来的循环气混合为甲醇合成气，合成气分别进入入塔气预热器（E5401A/B/C）壳程，被来自A塔、B塔、C塔的出塔气预热后，经A塔、B塔、C塔顶进入塔内反应；反应完成后，从A塔、B塔、C塔底部出来的热反应气分别进入E5401A/B/C的管程，与入塔合成气逆流换热后被冷却至约90 ℃；之后，该气液混合物经水冷器（E5402A/B/C）进一步冷却后进入甲醇分离器（V5402），分离出粗甲醇后的气体经联压机循环段加压后循环使用。联压机循环段入口管线上接有3根管线：1根氮气管线，供开停车系统置换和催化剂升温还原时补氮气；1根氢气管线，为催化剂升温还原提供氢气；1根仪表空气管线，为催化剂钝化时提供氧气。
3 本次检修面临的问题及分析
（1）系统停车时，据鲁南化工催化剂使用经验及催化剂厂家技术要求，切合成气后需维持床层温度运行至合成气中（CO+CO2）含量≤0.5%，然后以低于25 ℃/h的速率降温。此过程中，合成塔壳侧压力（约2.0 MPa）会高于管程压力（约1.0 MPa），导致水进入催化剂床层，会造成还原态催化剂反复钝化及还原，破坏催化剂原有结构，影响催化剂的强度而使其粉化，催化剂粉末会堵塞阀门、管道及压缩机活塞；此外，水还会造成甲醇分离器液位高，循环气带水入联压机，严重时会产生液击而损坏联压机。
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