第１期 ２０１６年１月 中 氮肥 Ｎｏ．１ Ｍ—Ｓｉｚｅｄ Ｎｉｔｒｏｇｅｎｏｕｓ Ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ Ｊａｎ．２０１６ 甲醇分离器分离效果差的原因分析及处理 茹文杰 （云南解化清洁能源开发有限公司解化化工分公司，云南开远６６１６００） 【摘要］针对甲醇合成装置甲醇分离器使用过程中压差逐步上升导致出口循环气中甲醇含量过高的 问题，分析、查找原因，指出系统积蜡过多是其症结所在，采取一系列优化及改进措施后，成功解决了问 题，并实现了系统的增产降耗。 ［关键词］甲醇合成装置；甲醇分离器；积蜡；催化剂活性；新鲜气气质；蒸煮除蜡；改进 ［中图分类号］ＴＱ ２２３．１２ １ ［文献标志码］Ｂ ［文章编号］１００４—９９３２（２０１６）０１—００６１—０２ 云南解化清洁能源开发有限公司解化化工分 Ａ／Ｂ（一开一备）冷却到４０℃后，进入甲醇分 离器进行气液分离。甲醇分离器顶部出来的大部 分气体作为循环气去合成气压缩机，增压并补充 公司２００ ｋｔ／ａ甲醇装置于２００８年８月建成投产， 装置采用Ｌｕｒｇｉ列管式均温型甲醇合成塔，２台 并联运行，操作压力６．０ ＭＰａ，操作温度２２０～ ２５０ ｃＩ二。本项目以褐煤为原料，通过ＹＭ炉气化 新鲜气后送入甲醇合成塔进一步反应；另一小部 分为弛放气，送往氢回收装置。甲醇分离器分离 系统生成主要成分为Ｈ：、ＣＯ和ＣＯ２的原料气， 净化后的原料气在铜基催化剂的作用下在甲醇合 成塔内生成甲醇，含有约４％甲醇（气态）的出 塔气通过气气换热器、水冷器降温至４０℃以下 后，进入甲醇分离器进行气液分离，甲醇分离器 分离出来的粗甲醇送至甲醇罐区和甲醇精馏装 置。甲醇分离器分离效果的好坏直接影响甲醇的 产量，也影响整个装置的安全、稳定运行。实际 出来的粗甲醇，通过一级过滤器和二级过滤器 （Ａ／Ｂ两组，一开一备）除去其中的固体杂质 后，送至闪蒸槽，之后粗甲醇经粗甲醇泵送至甲 醇罐区和甲醇精馏装置。 生产过程中，甲醇分离器在使用一段时间以后压 差会逐步上升，分离效果会逐步变差，导致出口 循环气中的甲醇含量过高。通过对出现此问题的 原因进行分析、查找，找出了相应的处理办法， 最终成功解决了问题。 ．ｌ匿 苎 广１ 脱盐水 一 。 圈 放 一．广—————一—— 菱呈ｌ曩呈Ｉ叵圃一 图１ 甲醇合成装置工艺流程框图 １．２ 甲醇分离器的工作原理 １ 甲醇合成装置及甲醇分离器简介 １．１ 甲醇合成装置工艺流程 甲醇分离器内部有相关进气构件、液滴捕集 构件，如丝网、滤芯等。含有甲醇的气体在降温 甲醇合成装置工艺流程见图１。来自合成气 压缩机的合成气，经气气换热器壳程预热到２００ ｑＣ左右，进入甲醇合成塔，在铜基催化剂的作用 和加压过程中，一部分可凝气相组分形成小液滴 随气体一起通过丝网和滤芯，气体通过，液体则 被拦截留在丝网和滤芯上，在重力作用下流至分 离器底部排出，实现气液分离，得到甲醇产品。 ２ 甲醇分离器运行中存在的问题 ２００８年８月二甲醚装置投产以来，甲醇分 下，ＣＯ、ＣＯ 和Ｈ 进行反应生成甲醇和水。合 成塔出口气进入气气换热器管程，与合成塔入口 气换热后温度降至９５℃左右。出气气换热器的 气体先经水冷器Ｉ冷却到６５℃，再经水冷器Ⅱ ［收稿日期］２０１５—０６—２５ ［作者简介］茹文杰（１９８５～），男，湖南湘潭人，工程师。 离器在使用一段时间后，其进出口压差就会逐渐 升至４０ ｋＰａ以上，最高达５９ ｋＰａ，因压差高， ·６２· 中氮肥 第１期 可能造成甲醇分离器滤芯和内件的损坏，合成系 统阻力升高，系统能耗增加，甲醇分离器分离效 所以，新鲜气气质差也是导致石蜡生成较多的主 要原因之一。需通过工艺调整改善新鲜气的气质。 （３）甲醇分离器蒸煮方式不合理，影响甲 醇分离器分离效率。甲醇分离器积蜡后，将影响 果变差。甲醇分离器分离效果变差后，出口循环 气中甲醇含量超标，超过０．６１％，最高达 ０．９２％，影响甲醇收率，导致甲醇产量降低；另 外，循环气中甲醇含量超标，甲醇会被带至压缩 机和合成塔内，严重时将导致压缩机损坏和破坏 甲醇合成系统的正常运行及设备安全，必须及时 蒸煮除蜡，而甲醇分离器的蒸煮除蜡又不能在甲 醇合成系统运行的状态下进行，必须停车处理。 甲醇合成反应，存在巨大的安全隐患。 ３原因分析 我们对生产情况进行统计分析后发现，２０１ １ 年甲醇合成装置共计停车１１次，每一次都拆出 甲醇分离器滤芯蒸煮除蜡，除蜡后，甲醇分离器 可以保持１个月左右的正常运行，滤芯上积累一 定量的石蜡后，其进出口压差才会上升，分离效 果出现下降。 因此，需从两方面着手分析原因并寻找解决 问题的办法：①分析石蜡产生的原因，并找到 解决方法，尽可能减少石蜡的产生；②进行工 艺优化和设备改造，减少石蜡的产生与积累，并 解决甲醇分离器蒸煮除蜡时影响甲醇合成装置正 常运行的问题。经分析，甲醇分离器分离效果差 的原因如下。 （１）甲醇催化剂活性下降，导致石蜡生成 较多，影响甲醇分离器的分离效率。２００８年投 产以来，甲醇合成塔未更换过催化剂，截至 ２０１１年１２月，催化剂已使用了３年零４个月， 催化剂热点温度（２４２±１） ，ＣＯ单程转化率 ２０％～２５％。可见，催化剂的使用寿命已进入中 后期，催化剂的活性严重下降，且随着催化剂操 作温度的提高，副反应明显增多。所以，催化剂 活性下降是导致石蜡生成较多的主要原因之一。 需更换甲醇合成催化剂，提高其活性。 （２）新鲜气气质差，导致石蜡生成较多， 影响甲醇分离器的分离效率。ＹＭ气化炉在公司 二甲醚厂的应用属于首次工业化应用，对于ＹＭ 气化炉，我们一直在进行改造和摸索，以致供给 甲醇合成装置的新鲜气存在气质不稳定以及气质 与设计值存在一定偏差等问题（新鲜气组分： 设计值Ｈ ６１．８８％、ＣＯ ２４．４０％、ＣＯ，３．６４％、 Ｎ２ ０．５９％、ＣＨ４ ９．０２％；实际值Ｈ２ ５３．８２％、 ＣＯ ２４．３４％、ＣＯ２ ０．１０％、Ｎ２ ９．０５％、ＣＨ４ １２．５６％），气质较差导致了副反应明显增多。 所以，甲醇分离器蒸煮方式不合理是影响系统长 周期、稳定运行的主要原因。因此，需增设１台 甲醇分离器，以实现甲醇分离器的一开一备 （系统中甲醇合成水冷器、粗甲醇过滤器均为一开 一备），确保蒸煮甲醇分离器时不用系统停车。 （４）认识不够，蒸煮操作不当，影响甲醇 分离器的分离效率。一直以来，我们对甲醇分离 器内件上的石蜡采用锅炉水蒸煮的方式除去，正 常生产时锅炉水的温度在１００℃以上（约１０３ ｃｃ），但是在甲醇合成装置停车时，锅炉水温度 较低（低于７０ ｏＣ），而石蜡的熔点为５７～６３ ℃，如果停车时用锅炉水蒸煮甲醇分离器，可能 存在除蜡不彻底的问题。因此，需改变甲醇分离 器蒸煮除蜡的介质，达到更好的除蜡效果。 ４改进措施 据上述分析，并结合整个甲醇合成装置的实 际情况，我们采取了如下改进措施。 （１）２０１３年３月，对甲醇合成催化剂进行 了更换，换用新的ＲＫ．０５甲醇合成催化剂。投 用后，系统石蜡的产生情况得到明显改善。 （２）２０１２年，二甲醚厂相关技术人员不断 摸索、调整气化炉工艺，通过气化炉掺兑ＣＯ 降低粗合成气中惰性气体的含量。２０１２年２月， 开始在新鲜气中掺兑ＣＯ，，以调整新鲜气中的 ＣＯ：含量，改善新鲜气气质，减少石蜡产生。调 整前新鲜气组分为ＣＯ ２４．３４％、Ｈ ５３．８２％、 ＣＨ４ １２．５６％、ＣＯ２ ０．１０％、Ｎ２ ９．０５％；调整后 新鲜气组分为ＣＯ ２４．１３％、Ｈ ５９．０４％、ＣＨ １１．４２％、ＣＯ２ １．５０％、Ｎ２ ４．１３％。 （３）２０１２年１２月，甲醇合成装置新增１台 甲醇分离器（见图２），甲醇分离器实现一开一备。 （４）改变甲醇分离器内件的蒸煮介质，用 中压蒸汽代替锅炉水蒸煮分离器内件。采用新蒸 煮介质后，取得了较好的除蜡效果。 （下转第６６页） ·６６· 表４改变取样条件前、后４ 氧化炉 氨氧化率测定结果对比 中氮肥 第１期 应和氧化反应所带来的影响不能消除，因此异常 ％ 现象并不能完全消除；而将混合气取样点由Ａ２ 改至Ａｌ后，由于此处气体温度只有约１１０℃， 完全阻止了样气在取样环节发生氧化反应条件的 形成，因此测定结果超差现象得以完全消除。 ３结论 经试验，采取将混合气取样点改设在氧化炉 炉顶的措施，避开高温的影响后，可完全消除氨 氧化率测定值大于１００％的异常现象，从而完全 由表４可知：更换取样管并提高取样速度 消除样气温度对氨氧化率测定的干扰。 ［参考文献］ ［１］吴密．化肥生产核心技术、工艺流程与质量检测标准实 后，氨氧化率测定误差显著降低，但仍有测定结 果超差现象出现（９８．６５％）；改变混合气取样 点后，氨氧化率测定结果标准偏差为０．３７％， 异常现象及测定干扰因素完全消除。 经分析认为，减少气体在样管中的停留时 间，降低样气与样管的接触时间，可以在一定程 施手册（第二册）［Ｍ］．北京：电子工业出版社，２００１． ［２］河北工学院无机化工专业组，玉田化肥厂．小氮肥生产化 工基础知识［Ｍ］．北京：化学工业出版社，１９７９：５６— ５８． 度上阻止氧化反应发生条件的形成，但由于阻止 不彻底，以及气体在取样管和炉内已发生分解反 …】 …，… ………［３］武汉大学．分析化学（第３版）［Ｍ］．北京：高等教育出 版社，１９９５． …… …………～… （上接第６２页） ０．Ｏ１ ＭＰａ，可减少压缩机做功１３ ｋＷ）；同时， 也避免了分离器滤芯等内件的损坏。 ５．２效益 直接效益：据测算，５８０ ０００ ｍ ／ｈ的循环气 中甲醇含量下降０．１％，等于每小时多分离回收 ９３２ ｋｇ的甲醇，每天可增产甲醇约２２ ｔ，甲醇价 格按２ ０００ ｔ计，每天产生的直接经济效益为 ４．４万元。 间接效益：甲醇分离器分离效果提高后，不 仅有效地保护了循环气压缩机，消除了系统的安 全隐患，而且对优化甲醇合成反应也有着重大的 意义 图２ 新增１台甲醇分离器后系统工艺流程 ［参考文献］ ［１］陈子颀．甲醇生产过程结蜡的原因及解决方法［Ｊ］．中氮 肥，２００１（４）：３５—３７． ５改进效果及效益 ５．１改进效果 ［２］冯元琦，李关云．甲醇生产操作知识问答［Ｍ］．北京：化 学工业出版社，２００８：４０７—４０９． （１）改进后，循环气中甲醇含量多在０．４％ ［３］杨玉兰，刘振洪，左继功，等．甲醇合成催化剂使用经验 以下，甲醇含量的合格率在９５％以上，甲醇分 离器有效地分离了粗甲醇，提高了粗甲醇产量。 （２）新甲醇分离器投用后，分离器压差均 总结［Ｊ］．天然气化工（ｃｌ化学与化工），２０００（２）：３７ ３９．４３． ［４］杨林君．甲醇生产过程中结蜡的预防及处理［Ｊ］．化工文 摘，２００８（２）：６１—６２． 在２０ ｋＰａ左右，远低于４０ ｋＰａ的指标要求，有 利于装置的节能降耗（查资料可知，压差减小 ［５］黄金钱，刘金辉，仇冬．合成甲醇过程中结蜡的原因及预 防处理措施［Ｊ］．化学工业与工程技术，２００６（２）：４４—４６．
