低压醇烃化系统运行过程中的典型问题和解决方案
赵保仓，赵 阳，王永法，崔惠娟
（安阳化学工业集团有限责任公司，河南安阳 455133）
[摘 要] 安化公司二套合成氨、尿素系统2010年采用低压醇烃化系统替代原甲烷化炉进行气体精制后，运行过程中存在管道、设备结蜡严重的情况，对蒸发冷的换热效果影响较大，同时还造成醇烃洗涤分离器带液及醇烃洗涤分离器结蜡等问题，导致精制气中夹带较多烃化物，对氢氮气压缩机五段入口气阀以及氨合成催化剂造成危害。在不采取低温甲醇洗工艺等进行改造的情况下，以不把大量烃化物带入到后系统为目标，基于目前的工艺、设备用最小的投入进行技术改造，通过新增除蜡器、醇烃洗涤分离器及更新烃化蒸发冷等，有效降低了精制气中烃化物的带入量，实现了为合成氨反应提供优质精制气的目的，并延长了氢氮气压缩机五段入口气阀和氨合成催化剂的使用寿命。
[关键词] 低压醇烃化；烃化物；烃化蒸发冷；醇烃洗涤分离器；结蜡堵塞；除蜡器；热洗
[中图分类号] TQ 113.26+4.3 [文献标志码] B [文章编号] 1004-9932（2017）05-0006-04
0 引 言
河南能源化工集团安化公司2套合成氨、尿素系统采用煤制气生产合成氨,其净化系统采用中串低变换、脱硫脱碳、氧化锌精脱硫、甲烷化工艺，氨合成系统采用一轴三径合成塔。2010年，合成氨新系统改造为甲醇联产合成氨系统，其流程为：中串低变换→变换脱硫→PSA两段脱碳→精脱硫→低压醇烃化→氨合成。改造完成后，系统产能由80 kt/a合成氨扩至50 kt/a甲醇、140 kt/a合成氨。任何一套甲醇装置，发生甲醇合成反应的同时都会伴随很多副反应，生成烃化物，这在低压醇烃化系统中表现得尤为明显。低压醇烃化的目的是除去净化气中的CO、CO2，为氨合成反应提供合格的原料气。本合成氨装置中的醇烃化塔为二合一轴向反应器，上段装填铜系催化剂，下段装填铁系催化剂；在铁系催化剂的作用下，烃化物大量生成，经过烃化蒸发冷冷却到30 ℃左右，烃化物成为蜡状固体附着在换热管内和工艺管道内等，换热器换热效率降低，导致气体中烃化物带入到烃化分离器（简称烃分），造成烃分塔盘堵塞，影响水洗，最终导致精制气中的甲醇、乙醇和烃化物增多，造成氢氮气压缩机五段入口气阀堵塞及损坏，氨合成催化剂中毒、寿命缩短。通过原因分析，以及对烃化物的物性进行分析，并联合设备生产厂家进行论证，在本合成氨装置中增加了除蜡器和烃分，并对烃化蒸发冷进行了更新，最终成功解决了精制气中烃化物带入量大的难题。
1 低压醇烃化系统工艺简介
技改前低压醇烃化系统工艺流程如图1。自压缩机四段来的压力＜5.0 MPa的原料气［（CO+CO2）含量≤6%）］经新鲜气油分后与出循环气油分的气体汇合，经甲醇预热器（一级热交），被反应气加热至190～200 ℃，之后进入低压甲醇合成塔。反应后的热气经热交冷却到60～70 ℃进水冷，再经甲醇分离器分离甲醇后，一部分气体经循环机加压与原料气混合，进入下一个循环，另一部分醇后气进入醇烃预热器（二级热交），被出低压醇烃化塔的反应气加热至200 ℃左右后，从低压醇烃化塔底部入塔，经中心管进入低压醇烃化塔催化剂床层，轴向通过水管换热器，经恒温反应后的气体进入烃化段，将气体中含量＜0.3%的（CO+CO2）转化为烃化物后出塔。反应后的热气经塔外热交换器降温到60～70℃后进水冷器（烃化蒸发冷），出水冷的气体进入醇烃洗涤分离器（简称烃分），分离后的气体［气体中（CO+CO2）微量不高于10 mg/m3］送入压缩机五段入口，经压缩机六段加压至近31.4 MPa后送入氨合成系统。