郭志强
（新乡中新化工有限责任公司，河南 获嘉453800）
［摘 要］新乡永金化工有限公司200 kt/a煤制乙二醇装置于2012年3月29日建成投产，由于当时草酸酯催化加氢制乙二醇工艺技术尚不成熟等方面的原因，生产初期负荷提升过程中出现一系列的瓶颈问题，最突出的是合成系统压力降高导致的循环量低——最高负荷仅达设计负荷的50%。经分析与梳理，确定导致乙二醇合成系统循环量低的主要原因是系统阻力大。2012年8月至2019年12月，分阶段实施6台羰化反应器运行模式由“三串两并”改为“三并两串”、原水洗塔改为甲醇洗塔以替代变温吸附干燥系统、合成循环压缩机出口流量计和羰化反应器入口流量计更换为毕托巴流量计、羰化反应器出口冷却器由串联流程改为并联流程等优化技改后，合成系统阻力降低90 kPa、循环量提高90 km3/h，负荷提升过程中的瓶颈问题得以解决，乙二醇合成系统实现了安全、稳定、满负荷运行。
［关键词］煤制乙二醇装置；合成系统阻力大；原因分析；羰化反应器；出口冷却器；甲醇洗塔；流量计；优化技改
［中图分类号］TQ223.16+2 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2022）03-0064-03
0 引 言
近年来，我国煤制乙二醇产业蓬勃发展，与以石油为原料的传统乙二醇生产工艺相比，煤制乙二醇具有工艺流程短、能耗低、成本低等优势，符合国家政策导向和我国的能源战略。2009年5月7日，“世界首创万吨级煤制乙二醇工业化示范”新闻发布会在北京举行，中国科学院福建物质结构研究所与江苏丹化集团、上海金煤化工新技术有限公司联手开发的“万吨级CO气相催化合成草酸酯和草酸酯催化加氢合成乙二醇”成套技术通过中国科学院组织的成果鉴定。依托此技术的通辽金煤化工有限公司200 kt/a煤制乙二醇示范项目于2009年底建成投产，生产负荷逐步提升至设计产能的75%以上；2011年10月底开始进行停车消缺，2011年11月18日成功达产。
河南能源化工集团新乡永金化工有限公司（简称永金化工）200 kt/a煤制乙二醇装置于2012年3月29日成功产出合格产品，其生产系统主要有草酸酯合成、草酸酯加氢、精馏三大工段，而草酸酯合成是其核心工艺环节。由于当时草酸酯催化加氢制乙二醇工艺技术尚不成熟等方面的原因，永金化工煤制乙二醇装置生产初期负荷提升过程中出现一系列的瓶颈问题，最突出的是乙二醇合成系统原始设计压力降（习称“阻力”）高导致的合成系统循环量低，进而造成羰化反应热不能及时移出而致羰化反应器催化剂床层“飞温”事故、羰化反应器催化剂床层热点温度高无法提升负荷、羰化反应器催化剂床层空速低致副产物多等一系列不利于负荷提升的问题出现，需制定相应的降低系统阻力的措施，以保证系统的安、稳、长、满、优运行。以下对有关情况作一简介。
1 优化后煤制乙二醇合成系统工艺流程简述
永金化工200 kt/a煤制乙二醇装置采用草酸酯法生产工艺，合成工艺分两步进行——第一步，NO、O2与甲醇反应生成亚硝酸甲酯，亚硝酸甲酯在贵金属催化剂作用下与CO羰基合成得到草酸二甲酯；第二步，草酸二甲酯经催化加氢制得乙二醇。
酯化塔（T101）塔顶气相进入甲醇洗塔（T102），从T102塔顶出来的工艺气进入羰化反应预热器（E109）预热，之后分别进入3套并联的羰化反应器（R201A/B、R201C/D、R201E/F），每套2台羰化反应器（工艺气上进下出）串联，简称“三并两串”；羰化反应产物送至2台串联的出口冷却器（E203、E204），经循环热水冷却后进入气液分离器（V203），V203分离出的气相送至草酸酯吸收塔（T201），用甲醇吸收草酸二甲酯后进入压缩机前缓冲罐（V209），再经合成循环压缩机（C201）增压后返回T101循环使用。
2 乙二醇合成系统运行初期生产状况
装置建成之初，由于煤制乙二醇工艺技术尚不成熟，永金化工200 kt/a煤制乙二醇装置生产负荷提升过程中出现了一系列的瓶颈问题，限制了其达标达产。实际生产应用表明，煤制乙二醇已实现了大规模工业化生产，但存在羰基化反应热大、热量移除效果差等缺点，更突出的问题是乙二醇合成系统阻力大、循环量低、反应热难移出，导致系统负荷提升困难——最高负荷仅达设计负荷的50%，且由于强放热和易燃易爆的中间体亚硝酸甲酯（MN）的存在，使工艺操作的安全性和操作弹性大大降低。当前，全国多家煤制乙二醇装置在其运行过程中出现羰化反应器催化剂床层“飞温”事故，已被国家应急管理局列为重点监管的危险化工工艺。
永金化工200 kt/a煤制乙二醇装置合成系统运行过程中，在循环压缩机（C201）达到额定转速时，系统循环量可达180 km3/h，合成系统后系列羰化反应器（R201B、R201D、R20F）的热点温度达140 ℃，系统内亚硝酸甲酯分解加剧，系统安全性降低，特别是在乙二醇合成催化剂使用后期，催化剂活性减弱，合成系统循环量已无提升空间，此阶段系统一直维持在较低负荷运行，运行经济性较差。
经分析与梳理，导致乙二醇合成系统循环量低的主要原因是系统阻力大。合成系统阻力大，一方面使循环压缩机（C201）负荷增大，其驱动汽轮机9.8 MPa高压蒸汽消耗增加；另一方面降低了合成系统循环量。由于乙二醇合成系统循环量达不到设计要求，不仅造成反应热不能及时带走，增加了CO偶联反应的“飞温”风险，易燃易爆的中间体MN累积，而且空速低造成羰化副反应增多。总之，合成系统阻力大导致的循环量低已成为制约煤制乙二醇装置达标达产、安全生产的首要因素。
3 合成系统阻力大的原因分析
更多内容详见《中氮肥》2022年第3期