茹智辉
（河南开祥精细化工有限公司，河南 义马472300）
［摘 要］ 河南开祥精细化工有限公司200 kt/a甲醇装置低温甲醇洗系统所需冷量约60%通过循环甲醇的多级闪蒸提供、约40%由氨冷冻系统提供。实际生产中，氨冷冻系统存在氨冷器液位计及补氨管线频繁堵塞、氨冷器内漏、气氨总管易形成液封、液氨含水量高、安全阀内漏及碳铵结晶堵塞等问题，导致低温甲醇洗系统冷量平衡遭到破坏，净化气总硫含量超标，严重影响甲醇装置的稳定运行。经深入分析与探讨，2023年4月—2024年11月陆续实施了氨冷器液位计管口高度及其进出口管路优化、补氨管线材质升级并增设氮气反吹系统、氨冷器内件升级、气氨管线低点增设导淋阀组及配套回收管线等优化改进措施，并建立完善的氨冷器定期排液制度、落实预防液氨带水的管控措施与安全阀内漏防范措施后，解决了诸多生产顽疾，系统主要运行参数均优于设计指标，为甲醇装置的安、稳、长、满、优运行奠定了坚实基础。
［关键词］甲醇装置；低温甲醇洗系统；氨冷冻系统；运行问题；原因分析；优化改进；优化效果
［中图分类号］TQ051.5 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2026）05-0054-05
0 引 言
河南开祥精细化工有限公司（简称河南开祥）主生产装置有200 kt/a甲醇装置、100 kt/a二甲醚装置、2×45 kt/a 1,4-丁二醇（BDO）装置、100 kt/a聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）装置、10 kt/a废硫酸处理回收装置等，其甲醇装置采用Shell粉煤加压气化、耐硫宽温部分变换、大连理工低温甲醇洗、低压甲醇合成、四塔甲醇精馏工艺等，于2008年6月试车投产，总体运行情况良好。甲醇装置低温甲醇洗系统采用大连理工六塔流程（含H2S/CO2洗涤塔、CO2解吸塔、辅助解吸塔、H2S浓缩塔、热再生塔、甲醇水分离塔），系统运行所需冷量约60%通过循环甲醇的多级闪蒸提供、约40%由氨制冷（冷冻）系统提供，氨冷冻系统运行状态直接决定了贫甲醇循环温度及外送净化气的质量。实际工业生产中，氨冷冻系统往往面临工况波动的风险，若氨冷器出现内漏、液氨纯度下降或液位调节失效，将导致冷量供给不足，进而引发循环甲醇温度升高，造成净化气总硫含量超标等，严重影响下游系统精脱硫剂及甲醇合成催化剂的使用寿命。
河南开祥200 kt/a甲醇装置氨冷冻系统实际生产中，受氨冷器内漏、液氨带水、氨冷器液位计示值失真等因素影响，频繁出现工况波动，其运行效能未能达到最优设计状态，导致低温甲醇洗系统冷量平衡遭到破坏，净化气总硫含量超标，严重影响甲醇装置的稳定运行；随着企业对甲醇产能需求的提升与节能降耗要求的日趋严格，氨冷冻系统优化改进尤为迫切。为此，对氨冷冻系统故障原因进行综合分析，近年来通过实施设备材质升级、工艺参数优化调节及液位监测系统优化等改进措施，有效解决了系统运行顽疾，显著提升了系统制冷效率与运行可靠性，保障了甲醇装置的安、稳、长、满、优运行。以下对有关情况作一介绍。
1 氨冷冻系统工艺流程简介
河南开祥氨冷冻系统承担着为低温甲醇洗系统循环甲醇提供冷量、维持系统超低温操作环境的关键任务。氨冷冻系统工艺流程如图1（注：E15213为酸性气深冷器、E15220为解吸气深冷器，E15303、E15304、E15305分别为一级、二级、三级段间水冷器），主要包括如下工艺环节。
1）制冷剂循环与节流降压。氨压机出口高压液氨进入液氨储槽（T39001，40 ℃），接着液氨经节流阀减压后进入氨闪蒸槽（T39002），部分液氨发生闪蒸而形成低温的气液两相混合氨。
2）热交换与甲醇降温。低温液氨（4 ℃、0.3 MPa）进入低温甲醇洗氨冷器（E15203、E15204、E15205）壳程，与管程的循环甲醇（通常温度在-50～-60 ℃）进行热交换，液氨通过吸收甲醇带入的大量显热与系统运行产生的溶解热而发生沸腾汽化（-40 ℃、0.032 MPa），而甲醇被冷却至工艺要求的深冷状态后经吸收、解吸、再生等过程重新送回吸收塔顶部用于酸性气脱除。
3）气氨回收与压缩回用。汽化形成的气氨携带热量从氨冷器顶部排出，进入气液分离器除去夹带的液滴（防止压缩机发生液击）后，低压气氨被送往氨压机，经过多级压缩升压后（1.7 MPa、105.6 ℃）送入氨冷凝器（E39001）被循环水冷凝成液氨，之后液氨靠重力排入液氨储槽（T39001）。
另外，氨冷冻系统的运行还涉及相应的辅助系统——通过自动调节系统严格控制氨冷器的液位与液氨蒸发压力，以确保冷量供应的稳定性；同时，系统配置有不凝气排放设施，用于排除循环过程中积累的空气等不凝气，以维持高效的热交换效率。
2 运行问题及原因分析
2.1 氨冷器液位计及补氨管线频繁堵塞
2.1.1 异常现象及其影响
河南开祥低温甲醇洗系统每年都会利用检修机会对氨冷器补氨管线、壳程内壁及列管间隙进行杂物冲洗（2024年5月氨冷器垢样分析数据为Fe3O4/FeO 33.6%、铵盐52.79%、油类物与高分子有机物8.6%、硫化物5.01%），系统重启后通常1周内远传及现场液位计便会出现不同程度的堵塞，补氨管线1个运行周期内会出现2～3次堵塞情形，对系统运行造成较大影响，具体如下。
1）工艺控制方面。因液位计失效，操作人员无法正常观察液位，只能依靠进出口温差进行调节，这种被动调节方式易导致气液分离器带液或气氨流量波动；补氨管线堵塞，造成氨冷器换热效果急剧恶化，导致净化气品质下降，低温甲醇洗系统被迫减负荷甚至停车。
2）设备安全方面。氨冷器液位波动可能引发气液分离器液位异常波动，气氨夹带液滴可能导致氨压机跳车或其他关键设备损坏。
3）检修维护方面。液位计堵塞后，因原管线为U形弯设计，疏通极为困难，增加了维护成本，加大了系统停车风险。
2.1.2 原因分析
更多内容详见《中氮肥》2026年第5期