降低甲醇合成弛放气放空量的措施

前言兖矿鲁南化工公司甲醇合成系统为低压合成甲醇工艺，年产30万t甲醇装置，由一套压缩机、两套合成塔基本构成。兖矿鲁南化工有限公司（以下简称鲁南化工）合成系统主要由三路外放弛放气管线控制合成塔压力及放空气量, 甲醇合成弛放气的主要成分为氢气、一氧化碳、氮气等惰性气体，是一种洁净能源，甲醇合成系统在维持一定的惰性气体放空量时，弛放气外放越少，吨甲醇精制气消耗越低。自2015年以来，合成系统弛放气放空量增大，导致吨甲醇精制气消耗增大。为减少系统弛放气放空量，通过与相同系统进行比较，作了大量计算数据统计，提出了系统改进的可行性方案，减少了弛放气放空量。

1系统现状

表1甲醇合成进料量与放空量数据

目前合成系统主要放空位号为自调阀 FV7004，流量总表为FIQ7004,，总进气量流量表位号为FIQ4005，表1为系统稳定情况下日流量累积数据。其中FIQ4005为合成每天进气总量，FIQ7004为总的弛放气量，通过表中数据弛放气占进气量的8.56%左右。根据公式1弛放气气量=进气量×进气量中的惰性气体含量/弛放气中的惰性气量含量，对进气量和弛放气量的气体成分进行取样，表2为进气气体成分，表3为弛放气气体成分，氮气与甲烷之和为惰性气体含量，根据物料平衡公式1及表2、表3中的气体成分数据，可以计算出实际弛放气量的放空量远远超过了理论计算的弛放气量，由表4可以看出在进气量为2373350.4Nm3/d时，实际生产弛放气气量超出理论值4887.47Nm3/h。而与鲁南化工公司毗邻的新奥凤凰有限公司及兖矿国宏化工有限公司，弛放气占新鲜气量比值分别为2.6%、5.2%，这充分表明鲁南化工弛放气放空量有待改进。

2原因分析及改进方案

2.1换热器管程结蜡
粗甲醇水冷器管程结蜡，大大影响了换热效果，导致循环气温度上升，循环气中的甲醇成分升高，加重了催化剂负荷及合成塔副反应，造成放空量增大。为了疏通换热器管程，保证换热面积，提高换热系数。制定两种清理方案。方案一：将其中一个换热器的循环水进出口关小或关闭，冷却器出口温度上升至70℃以上，利用高温将列管中的蜡化掉，石蜡融化温度为70℃左右，该方案适合于系统正常运行中对换热器的临时清理。方案二：利用检修时间，将换热器封头拆卸，利用高压水枪将换热器列管中的蜡吹除，彻底排出系统。通过对粗甲醇水冷器的清理，循环气温度温度降至50℃以下，减少了循环气中的甲醇含量，减少了放空量。

2.2新鲜气惰性气体含量高
我厂新鲜气是气化水煤气经净化变换、脱硫、脱碳等工序处理的具有一定氢碳比的气体，它与变压吸附来的富氢气体混合进入压缩机新鲜气段入口。若该气体惰性气体含量高，随着不断积累，将造成甲醇合成功耗过高，为了保证压缩机不超电流、惰性气体越高。放空量将越大。驰放气量外放量大，造成浪费。

为了保证系统新鲜气成分惰性含量较低，并小于1%，我们分别对前工段变压吸附和净化工段惰性气体含量提出要求。更换分析设备，精确分析气体成分，要求每个班定点向变压吸附和净化工段询问气量、成分、惰性气含量并记录。保证了前工段的惰性气体含量降到最低。

2.3入塔气惰性气体含量控制低

入塔气是新鲜气与压缩机循环段的循环气混合后进入合成塔的气体，惰性气体含量的控制对系统消耗影响很大，惰性气体含量高，将增加功耗，减少气耗，但提高了碳的转化率，放空量少。反之，惰性气体含量低，则转化率低，放空量大，增加了气耗。我厂入塔气惰性气体含量平均8%左右，而国宏公司与新能凤凰公司是15%，且一般的低压甲醇合成系统中的惰性气体含量控制比例为15%~20%，鲁南化工公司入塔气惰性含量偏低。为了提高入塔气惰性气体含量，根据分析结果及时降低弛放气放空阀FV7004开度，减少放空，提高系统压力，惰性气体含量控制在15% 左右。对策实施后，惰性气体含量增高，由原先的8%左右，提高到了11%，放空量减少，吨甲醇精制气消耗降低,如表5、表6所示。

2.4催化剂老化
催化剂老化，合成气转化率降低，循环量大，压缩机容易超负荷，需要增大放空量。本车间催化剂工作状态定期由厂家查看指标，且催化剂每三年更换一次，现在运行良好。

2.5氢碳比控制不合适
氢碳比直接影响着合成的碳转化率及气耗，控制不当，循环量增大，放空量越大。
本车间根据催化剂状态制定新鲜气氢碳比是2.05至2.15，入塔气是5至6，根据催化剂使用情况，在催化剂使用前期将氢碳比控制较低，惰性气体含量控制稍高，在催化剂使用中期，控制新鲜气氢碳比为2.10左右，惰性气体含量11%左右；催化剂使用后期，提高氢碳比，降低惰性气体含量。监控运行良好。
3效果分析

经过一系列的分析及改进，对策实施后，统计了现阶段数据，由表8可以看出弛放气放空占比明显降低，由对策实施前的8.56%降至了5.7%左右。