弛放气换热器堵塞原因分析与对策

河南煤化集团中原大化公司的甲醇弛放气压力7.4 MPa、温度55 ℃，主要含H₂、CO、CO₂、N₂等有效成分。在高变炉前加一换热器变换气，走管程，弛放气经阀门减压后走换热器壳程，被高变炉出口变换气加热后，经过温度调节阀调节后以温度370 ℃进入高变炉，弛放气和转化气汇合进入高变炉发生变换反应。为了维持高变炉汽气比和合成回路氢氮比不变，在前系统增加水蒸气，并根据弛放气中氮气含量的高低来调节二段炉加入的空气量，从而保证合成回路氢氮比的稳定。

存在的问题

2012年8月20日，工艺巡检发现引弛放气调节阀后测量点的指示满量程，而测量仪表的范围是0～4.5 MPa ,引用弛放气量为10000 m³/h。先对仪表进行了调校，未发现问题，增大其测量范围到7.5 MPa，发现引弛放气调节阀前后的压力基本一致（6.5 MPa），而高温变换炉入口的压力才4.15 MPa。于是工艺操作人员关小调节阀，减少弛放气量，并控制阀后压力不超过4.5 MPa。在调节过程中发现，当打开换热器旁路阀时，弛放气量迅速增加，判断此现象为换热器壳程阻力增大造成前后压差上升所致。

在2012年12月份大修中，打开止逆阀法兰检查发现阀瓣等都正常，切开换热器弛放气的进口管线，发现入口防冲板处有煤灰状物质，切开弛放气出口管线检查，发现同样有黑色物质。拆下换热器并切割壳体后，发现整个壳程全部被黑色物质堵死。

弛放气换热器堵塞原因分析

对换热器壳程垢样进行分析，发现换热器壳程垢样中大部分是炭，这说明在换热器中发生了析炭反应。通过查阅大量资料，在煤制油工艺中找到了答案。煤制油工艺合成气组成H₂/CO=2.0，压力2.0～4.0 MPa，温度340 ℃，一般使用的是铁催化剂，其链增长，生成煤油及其他一些大分子产品。即在类似的操作条件下弛放气换热器中发生了结炭和生成烷烃、烯烃、甲醇、乙醇多个反应。但是，煤化工弛放气与进入高温变换炉转化气组分基本是一样的，为什么在高温变换炉中没有出现如此严重的析炭现象呢？这是因为合成氨工艺中转化气有严格的气汽比，吸附态的CO与吸附态H₂O反应生成H₂和CO₂。而甲醇弛放气在没有水蒸气的情况下，在换热器内温度350 ℃下发生了CO的歧化反应，产生大量的炭。

处理措施

1．将换热管束取出，除去大量炭，将被挤压坏的隔板进行更换和重新固定。

2．将引用甲醇弛放气的量控制在3000 m³/h左右；因为后系统问题停用弛放气时，对管线用高压氮气进行吹扫，将换热器内存有的炭吹扫到工艺气管线进行反应。

3.对弛放气管线进行改造，在弛放气管线前加入压力5.25 MPa、温度530 ℃的中压蒸汽。加入蒸汽后，CO在340 ℃时会跟中压蒸汽发生氧化反应，这样，既抑制了CO发生歧化反应，又产生了一定量的H₂。据引用甲醇弛放气的量（以10000 m³/h计）和在高温变换炉前工艺气的气汽比0.75，我们可以算出加入的中压蒸汽的量为6 kg/h。