河南龙宇煤化工有限公司50万t/a甲醇装置是采用Shell粉煤气化制甲醇的大型生产装置。合成气压缩机对来自低温甲醇洗和氢回收装置的新鲜原料气进行压缩升压，同时对合成工序来的循环气进行升压循环，为甲醇合成和克服系统压力降提供压力条件，采用的是蒸汽透平离心式压缩机。为方便开车和防止喘振发生，压缩机设有防喘振旁路。防喘振冷却器采用管壳式换热器，工艺气走管程，循环水走壳程，生产过程中防喘振冷却器经常出现泄漏，对安全生产及系统节能降耗造成极大威胁。为彻底解决此问题，对合成气压缩机防喘振冷却器泄漏展开了研究分析，并对合成压缩机防喘振回路进行了改造，以下简要介绍。
1.工艺流程简介
来自低温甲醇洗的净化气（30 ℃、3.15 MPa、137000 m3/h）与来自氢回收装置的富氢气（60 ℃、3.15 MPa、12387 m3/h）混合后进入合成气压缩机的新鲜气入口分离器，然后进入新鲜气压缩段，经过六级压缩后，气体压力升高到7.54 MPa（温度163.3 ℃），之后进入合成气压缩机的循环压缩段入口。来自甲醇合成工序的循环气（40 ℃、7.54 MPa、740000 m3/h）进入循环气入口分离器，然后进入循环压缩段的入口，与新鲜段来的气体相混合后，进入合成气压缩机循环段压缩至8.2 MPa（71 ℃）后去甲醇合成工序。
合成气压缩机设有防喘振回路，压缩机的部分工艺气体经防喘振冷却器的壳程被管程的循环水冷却至40 ℃，然后分成2股，一股进入合成气压缩机的新鲜气入口分离器，另一股进入合成气压缩机的循环段入口分离器。
2.问题的出现及原因分析
合成气压缩机组防喘振冷却器管程介质为来自低温甲醇洗的净化气，设计压力8.7 MPa；壳程介质为循环水，设计压力0.7 MPa。因净化气中有微量粗甲醇，整体呈弱酸性，加之循环水系统长期腐蚀，防喘振冷却器从2011年4月出现首次泄漏后，至2013年9月，冷却器共进行过7次查漏、消漏工作，每次检修工作量大，损失严重，特别是泄漏期间合成气损失量大，不仅造成甲醇产量降低，同时影响整个循环水管网的安全运行。
经判断，防喘振冷却器泄漏是应力腐蚀裂纹造成。具体分析如下：冷却器管板与列管胀焊接，该处为低合金钢与奥氏体不锈钢的异种钢焊缝，靠近低合金钢一侧具有一定的应力腐蚀开裂倾向；该段管道材质为316L不锈钢，管道介质为合成气，具有一定的腐蚀性，而应力腐蚀裂纹就是材质、腐蚀介质、应力的共同作用，故此道焊缝具有应力腐蚀开裂发生的条件。
3.改造内容
针对该问题，公司从长远发展考虑，邀请设计院技术专家和西门子厂家技术人员进行交流和沟通，结合装置实际运行情况，经过数次讨论后，对合成气压缩机的防喘振回路重新进行设计，最终按以下方案进行改造。
（1）直接把防喘振冷却器进口和出口用法兰短接起来，彻底将防喘振冷却器旁路，不再投用该设备，这是解决防喘振冷却器泄漏问题最有效、最简便的方法。
（2）将防喘振冷却器旁路旁路之后，防喘振回路气体温度上升至压缩机出口温度，这必然会引起压缩机整个压缩热平衡的恶化，造成机组损伤甚至损坏，为避免这种情况的发生，把合成气压缩机和合成系统放在一个大系统里进行考虑，将合成系统的甲醇水冷器作为压缩机系统的冷却器，这样便可以解决压缩过程中的热平衡问题。于是从甲醇水冷器出口、甲醇分离器气相引出1根管线去压缩机入口，作为冷线喘振回路使用。
4.改造效果
（1）安全效益
改造前防喘振冷却器一直作为公司级重大安全隐患特护运行，改造彻底消除了此项公司级重大安全隐患。
（2）经济效益
①节省日常检修维护费用
防喘振冷却器从发现泄漏至彻底解决问题，2 a时间里共进行过7次检修和消漏，由于合成气压缩机是高压重点监护设备，每次的检修费用和备件费用约6万元左右，2 a间检修费用共计42万元；此外，在内漏的2 a多时间里，对该设备本体进行过1次更换，设备制造成本69万元。可见，改造前防喘振冷却器年平均检修和设备费用为（42+69）÷2=55.5万元，改造后完全节省了该笔费用。
②甲醇损失显著减少
设备泄漏期间，防喘振冷却器回水中甲醇含量在（30～100）×10-6左右（防喘振冷却器管程介质为合成循环气和新鲜煤气的混合气，混合气中甲醇摩尔含量约0.4%，甲醇密度为786.47 kg/m3），防喘振冷却器总用水量970 m3/h，则每小时从混合气中泄漏到循环水中的甲醇总量为970×30×10-6×786.47=22.89 kg，折合为体积为22.89×22.4÷32.04=16 m3，那么每小时损失的煤气量为16÷0.004=4000 m3。其中，煤气中有效气组分（CO+CO2+H2）在70%左右，所以实际损失的有效煤气为4000×0.7=2800 m3。以吨甲醇耗有效气2300 m3及回水中甲醇最低含量为30×10-6计算，每小时损失的甲醇量为2800÷2300+22.89÷1000=1.24 t。按照每次从出现泄漏到停车检修消漏，期间平均监护运行时长为45 d，则共计可减少甲醇损失45×24×1.24=1339.2 t，按甲醇价格2200元/t计，则改造完成后每个检修消漏周期可为公司挽回损失294.6万元。
5.小结
合成气压缩机防喘振回路改造去除了易泄漏的防喘振冷却器，减少了设备投资和维护检修费用，明显减少了因泄漏导致的甲醇产量损失，且利用冷线作为防喘振回路，有效控制了压缩机的压缩热平衡，优化了操作方式，减少了设备运行时的维护费用
（河南龙宇煤化工 刘素艳 何希顺 王中文）