方 伟
（安徽华谊化工有限公司，安徽 芜湖241000）
［摘 要］安徽华谊化工有限公司600 kt/a甲醇装置合成系统采用卡萨利技术，卡萨利甲醇合成塔与其他型式甲醇合成塔的主要区别在于其结构形式——卡萨利甲醇合成塔通过换热板实现热量的转移，换热板承受全压差。安徽华谊甲醇合成塔早期运行时曾出现过甲醇合成催化剂床层热点温度较高的问题，此外，投运以来还出现过7次甲醇合成催化剂床层热点温度异常跳动的情况。经过与同类型装置的比对与分析，总结经验，找出了问题的可能原因——甲醇合成塔催化剂床层热点温度高是换热板堵塞所致、热点温度异常跳动是催化剂装填速度过快导致其存在“架桥”及换热板间装填不均匀所致。之后通过消缺（换热板化学清洗与调整催化剂装填方案）及运行控制，成功解决了问题，目前本套甲醇装置运行稳定、消耗合理。
［关键词］甲醇合成系统；卡萨利甲醇合成塔；换热板；催化剂床层；热点温度高；热点温度异常跳动；原因分析；处理措施
［中图分类号］TQ223.12+1 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2021）05-0050-04
0 引 言
安徽华谊化工有限公司（简称安徽华谊）600 kt/a甲醇装置由华陆工程科技有限责任公司总承包设计，于2012年4月27日正式投产运行，其工艺流程为，多喷嘴水煤浆气化→等温变换→低温甲醇洗+CO深冷分离（向醋酸装置提供原料CO）+硫磺回收→甲醇合成→甲醇精馏等，其甲醇合成系统采用卡萨利技术。实际生产中，安徽华谊卡萨利甲醇合成塔曾出现过催化剂床层热点温度高、热点温度异常跳动的问题，通过与同类型装置的比对与分析，总结经验，最终通过消缺和运行控制成功解决了问题。
1 甲醇合成系统工艺流程及运行概况
安徽华谊是上海华谊能源化工有限公司（简称上海华谊）的子公司。上海华谊拥有2套卡萨利甲醇合成系统，目前均处于运行状态:一套位于上海吴泾本部基地，上海华谊甲醇装置于2008年6月24日建成投产，属国内最早工业化的卡萨利甲醇装置，设计产能为450 kt/a，其甲醇合成塔内径为3 600 mm，甲醇合成塔设计压力8.5 MPa、操作压力7.0 MPa，汽包设计压力4.5 MPa；另一套位于安徽芜湖，安徽华谊甲醇装置于2012年4月27日建成投产，设计产能为600 kt/a，其甲醇合成塔内径为3 510 mm，甲醇合成塔设计压力9.5 MPa、操作压力8.5 MPa，汽包设计压力4.4 MPa。
1.1 卡萨利甲醇合成系统工艺流程
卡萨利甲醇合成系统之工艺流程与其他甲醇合成系统工艺流程基本相似。合成气经加压预热后进入甲醇合成塔，反应后的混合气经降温、气液分离、闪蒸后得到粗甲醇；一部分未反应的合成气返回合成气压缩机循环段，并有一部分循环气作为弛放气去火炬或进入膜分离氢回收系统。卡萨利甲醇合成塔内的换热板内通锅炉水，锅炉水通过水泵强制循环为甲醇合成塔降温并副产2.5～3.4 MPa的蒸汽。
卡萨利甲醇合成塔与其他型式甲醇合成塔的主要区别在于其结构形式，卡萨利甲醇合成塔通过换热板（其结构如图1）实现热量的转移，换热板承受全压差，甲醇合成塔具有换热效率高、系统阻力小、运行能耗低等优点。
1.2 卡萨利甲醇合成系统运行概况
安徽华谊甲醇装置设计产能为600 kt/a，原始开车以来一直满负荷运行，甲醇合成催化剂使用国内产品或进口产品时系统均运行较好，水冷器后甲醇温度为33～45 ℃，粗甲醇中乙醇含量低于2 000×10-6，甲醇合成系统结蜡现象不明显，消耗稳定。但安徽华谊甲醇合成系统早期运行时曾出现过甲醇合成催化剂床层热点温度较高的问题，导致粗甲醇中总杂质含量超过0.7%，进而对甲醇精馏系统造成较大影响，常导致精甲醇高锰酸钾试验时间小于50 min且酸碱度也达不到优等品指标要求；后通过对甲醇合成塔换热板进行酸洗等处理后，甲醇合成塔催化剂床层热点温度得到有效降低，系统运行也更加平稳。
上海华谊甲醇装置早期由于原料气负荷不高，一直处于半负荷运行状态，直到2012年底新增原料气源后才得以实现满负荷运行。运行中甲醇合成塔催化剂床层热点温度在270～280 ℃，水冷器后甲醇温度为50～65 ℃，粗甲醇中乙醇含量在（2 000～3 000）×10-6，甲醇合成系统结蜡现象较为严重。
2 催化剂床层热点温度高问题及处理
2.1 热点温度高时的异常现象
卡萨利甲醇合成塔运行中催化剂床层热点温度较高，一般在270 ℃。安徽华谊甲醇合成塔在2012年年初开车时使用的是国产某型号催化剂，运行负荷为90%时就出现催化剂床层热点温度超过320 ℃的现象，且甲醇合成系统负荷越高，热点温度越高，粗甲醇中乙醇含量达到2 000×10-6、总杂质含量超过0.7%，甲醇精馏系统难以处理，被迫降低甲醇合成系统汽包压力。
2.2 热点温度高的原因分析
早期的卡萨利甲醇合成塔内换热板为“鼓泡式”。“鼓泡式”换热板是由2块不锈钢板按一定焊点间隔点焊后，再往2块板间充压，从而在焊点间隔间形成气泡形流道；锅炉给水从换热板底部分配管经多个流道进入板内，在换热板内，因换热板的“鼓泡式”结构，锅炉水的流动状态为紊流。这种换热板由于制造等条件的限制，不能承受全压差，因此卡萨利甲醇合成塔设置有水侧和气侧压差高联锁，运行中易跳车。
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