张福亭，梁进仓，陈爱军，徐鹏
（伊犁新天煤化工有限责任公司，新疆 伊宁 835000）
［摘 要］某煤制天然气装置林德低温甲醇洗系统配套氨吸收混合制冷系统，开车初期运行稳定，运行一段时间后混合制冷系统精馏塔压差逐步上涨，2019年1月在系统加负荷的过程中精馏塔出现液泛现象，导致低温甲醇洗系统冷量不足，净化气中CO2含量出现波动，天然气中CO2含量超标。分析认为，精馏塔出现液泛主要源于前期施工验收不到位致使焊和铁锈等逐渐在精馏塔筛板和填料中累积而形成局部堵塞、氨水中的OH- 致腐蚀产物Fe(OH)2附着在筛板和填料上而形成堵塞以及吸收器内漏。采取一系列有针对性的操作调整与处理措施后，至今再未出现过类似问题，保证了系统的安、稳、长、满、优运行。
［关键词］氨吸收混合制冷系统；精馏塔液泛；操作调整；精馏塔冲洗；原因分析；堵塞处理；运行情况
［中图分类号］TQ051.8+1 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2023）06-0077-04
0 引 言
某20×108 m3/a煤制天然气装置采用鲁奇碎煤加压气化、部分耐硫变换、林德低温甲醇洗（十一塔流程）、戴维甲烷化等生产工艺。其中，低温甲醇洗系统的主要作用是脱除变换气中的CO2、H2S、COS和HCN等酸性气及水分，为下游系统提供合格的净化气，由于甲醇吸收CO2、H2S、COS、HCN、H2O等气体时会释放大量的吸收热，尽管系统运行过程中CO2减压解吸和汽提过程可为系统提供一定的冷量，然而还不能完全满足系统正常运行所需——甲醇吸收/解吸过程中存在冷量损失，若不从系统外补充冷量，会导致甲醇温度逐渐升高、甲醇循环量逐渐增加，直至系统无法正常运行；且在运行过程中贫甲醇温度越低，其吸收效果越好，为降低贫甲醇的温度和循环量，减少系统能量损耗，提高甲醇利用率，维持系统的安全稳定运行，还需外系统提供冷量来转移吸收热。外系统冷量供给主要通过氨冷器和循环水换热器实现，其中，氨冷器通过液氨蒸发降低甲醇温度，为了循环利用蒸发出的气氨，选用氨吸收混合制冷工艺用气氨制取液氨，由液氨源源不断地向低温甲醇洗系统提供冷量，而混合制冷系统的运行状态在很大程度上决定着低温甲醇洗系统的运行状况。该煤制天然气装置混合制冷系统开车初期运行稳定，运行一段时间后混合制冷系统精馏塔压差出现波动并逐步上涨，在系统加负荷的过程中精馏塔出现液泛现象，造成液氨中水含量较高，影响氨冷器的换热效果，导致低温甲醇洗系统冷量不足，净化气中CO2含量出现波动，若不及时处理，将影响煤制天然气装置的安全稳定运行。后采取一系列有针对性的操作调整与处理措施，保证了系统的安全稳定运行。以下对有关情况作一介绍。
1 混合制冷系统工艺流程简介
混合制冷工艺选用易挥发、汽化潜热大的氨作为制冷剂，使用挥发性小、稳定性高的水作为吸收剂，液氨在氨冷器中汽化需吸收大量的热量，从而为低温甲醇洗系统提供冷量。混合制冷系统工艺流程为，低温甲醇洗系统氨冷器（富甲醇深冷器、富甲醇激冷器、贫甲醇激冷器）来的气氨（-37 ℃，-0.034 MPa）经入口分离器气液分离、过滤器除杂后进入氨压缩机（通过喷淋液氨来降低压缩机入口气氨温度），在氨压缩机内经多级压缩后出口气氨温度124.3 ℃、压力0.32 MPa，进入出口冷却器冷却；冷却后的气氨与过冷器的气氨混合进入吸收器（A/B/C/D）被溶液热交换器（A/B）来的44 ℃稀氨水吸收为36 ℃的浓氨水，其吸收反应热由循环水移出；浓氨水进入浓氨水储槽后由氨水泵加压，经溶液热交换器（A/B）与来自精馏塔塔釜稀氨水（140 ℃）换热后降温至104 ℃，进入精馏塔（A/B）中部进行精馏（精馏塔再沸器采用0.5 MPa低压饱和蒸汽加热），精馏产生的气氨先经精馏塔塔顶内部循环水冷却器冷却，然后出精馏塔经塔顶回流冷凝器冷凝为液氨并进入液氨贮槽，液氨分成两股经过冷器过冷后，一股减压至0.33 MPa汽化，另一股被冷却至15 ℃后又分成两股——一股送至低温甲醇洗系统氨冷器，另一股送至氨压缩机入口用于压缩机入口气氨喷淋降温。
混合制冷系统又分为压缩单元和制冷单元，其中，压缩单元包括氨压机组及其附属分离器、循环水冷却器、凝汽器等；制冷单元设有精馏塔2座，每座精馏塔对应设有4台吸收器、2台再沸器、1台溶液交换器、2台冷凝器、1台液氨贮槽、1台浓氨水储槽，2套精馏单元共用3台氨水泵、1台过冷器及1台地下氨水槽。
2 精馏塔液泛及其影响
该煤制天然气装置运行初期，由于种种原因,自2017年3月原始开车以后一直维持低负荷运行，混合制冷系统运行稳定，随着其他装置运行问题不断处理及优化，2019年1月整套煤制天然气装置开始逐渐加负荷。在加负荷前夕，操作人员发现混合制冷系统精馏塔A压差开始波动并逐渐由1.6 kPa涨至3.4 kPa，同时其塔顶压力开始小幅度周期性波动，在逐渐加负荷的过程中精馏塔A压差涨至5.8 kPa；当系统负荷加至95%后，精馏塔A压差涨至6.4 kPa，精馏塔灵敏板温度由91 ℃涨至115 ℃，精馏塔塔顶温度由33.5 ℃涨至65 ℃，精馏塔液位逐渐降低，液氨贮槽液位逐渐上涨，而此时低温甲醇洗系统氨冷器管程温度已开始逐渐降低，富甲醇深冷器出口甲醇温度由-36 ℃升至-32 ℃，富甲醇激冷器出口甲醇温度由-36 ℃升至-32 ℃，贫甲醇激冷器出口甲醇温度由-34.5 ℃升至-31 ℃，贫甲醇入洗涤塔温度由-50 ℃升至-46.5 ℃，净化气中CO2含量由0.1%逐渐涨至1.3%（指标要求在1.5%以下），天然气中CO2含量涨至3.4%（指标要求在2.0%以下）。
更多内容详见《中氮肥》2023年第6期