第49卷 第2期2011年4月
化肥设计
ChemicalFertilizerDesign
Apr.2011
・23・
低温甲醇洗缠绕管式换热器的
优化设计及应用
余建良
(神华包头煤化工分公司, )
摘 要:介绍了新建180万t/a、壳程介质互换的优化设计过程;;操作管理要点。
关键词:;;贫甲醇;优化设计
.:A 文章编号:1004-8901(2011)02-0023-04
OptimalDesignandItsApplicationforSpiralTubeHeatExchangerofLow
TemperatureMethanolWashPlant
YUJian2liang
(ShenhuaBaotouCoalChemical2EngineeringSub2company,BaotouInnermongolia 014010 China)
Abstract:Authorhasintroducedtheoptimaldesignprocessofmediainterchangegoinginthetubeandshellsidesofrawgascooler—spiraltubeheatexchangeroflowtemperaturemethanolwashinallusiontothenewlybuiltplantofmethanolmadebycoalwithacapacityof1,800,000t/a;hasdis2cussedtheproblemsencounteredintheoptimaldesignandtheimprovementmeasurestobetaken;hassummarizedbothproductiveoperationeffectandoperationalmanagementgistfortherawgascooler.
Keywords:plantofmethanolmadeofcoal;lowtemperaturemethanolwashpurificationprocess;spiraltubeheatexchanger;leanmethanol;optimaldesign
某新建180万t/a煤制甲醇装置为目前国内最大规模煤制甲醇示范性装置,包括煤气化、净化、甲醇合成3个单元装置,其中:煤气化采用美国GE水煤浆气化工艺,为7个气化系列(5开2备),日处理煤7800t(干基);净化采用部分变换和德国林德低温甲醇洗净化工艺,为2个系列并列运行,每个系列有5台缠绕管式换热器;甲醇合成采用英国戴维甲醇合成工艺,采用2台蒸汽上升式径向流合成反应器串/并联流程。该套煤制甲醇装置于2010年5月底投煤,7月初生产出合格甲醇产品。笔者针对设计阶段对低温甲醇洗缠绕式换热器的优化设计和生产应用情况进行简要介绍。
CO2。在以渣油和煤为原料的大型合成氨装置上,
大多采用低温甲醇洗净化工艺。缠绕管式换热器是林德低温甲醇洗工艺技术的专利设备。作为一种特殊结构的管壳式换热器,缠绕管式换热器具有结构紧凑、传热效率高、能承受高压、可实现多股流换热、无热膨胀问题等优点,在小温差、大负荷工况下具有良好的传热性能。随着国内多家单位不断深入研究和技术攻关,缠绕管式换热器得到广泛应用。
180万t/a煤制甲醇装置采用德国林德低温甲
醇洗净化工艺,为2个系列并列运行,每个系列有5台缠绕管式换热器。
低温甲醇洗工艺包中缠绕管式换热器的工艺设计参数见表1。
作者简介:余建良(1972年-),男,湖南南县人,1995年毕业于成都科技大学无机化工专业,工程师,从事合成氨、甲醇生产管理和工艺技术管理等工作。
缠绕管式换热器的应用
低温甲醇洗工艺是德国林德(Linde)公司开
发的采用物理吸收法的一种酸性气体净化工艺。该工艺利用甲醇在低温、高压下具有良好的物理吸收特性来选择性地吸收酸性气体中的H2S和
・24・化肥设计
表1 缠绕管式换热器工艺设计参数
2011年第49卷
序号
1
项目
壳程
介质设计温度/℃设计压力/MPa操作温度/℃操作压力/MPa
原料气冷却器Ⅰ原料气冷却器Ⅱ循环甲醇冷却器
富甲醇
-60/500.6-43.8/-29.2
0.47
甲醇换热器Ⅰ富甲醇
-50/500.5-29/-26.50.44
甲醇换热器Ⅱ富甲醇
-55/503.8-34.9/11.5
变换气/喷淋甲醇变换气/喷淋甲醇
-70/806.7-13.8/37.8
5.5CO2产品气-70/800.6-51.4/30.8
0.18
-70/806.7-13.8/37.8
5.5
2管程1介质设计温度/℃设计压力/MPa操作温度/℃操作压力/MPa
尾气
-70/800.4富甲醇
-/501-33.5.9
富甲醇
-7.-23.3
5.7
贫甲醇
-55/507.58.2/-28.9
6.4
3管程2/操作温度/℃操作压力/MPa
-706.7-28.3/30.8
5.4
富甲醇
-60/507.5-20.5/-33.7
5.8
富甲醇
-50/506.7-20/-23.3
5.4
5台缠绕管式换热器中,循环甲醇冷却器、甲醇换热器Ⅰ和甲醇换热器Ⅱ的管程均为高压介质,壳程均为低压介质。原料气冷却器Ⅰ的管程为高压
介质(合成气)和低压介质(二氧化碳产品气),原料气冷却器Ⅱ的管程为低压介质(尾气)。原料气冷却器Ⅰ和原料气冷却器Ⅱ的壳程均为高压介质(变换气)。林德专利技术原料气(变换气)冷却工艺流程见图1
。
Ⅱ进行了优化设计,将缠绕管式换热器的管程、壳程介质进行了互换,即高压介质变换气走管程,低压介质尾气走壳程。管程、壳程介质互换后,缠绕管式换热器的壳体壁厚变薄,设备质量减轻50%,金属材料节省显著,设备投资大为减少。原料气冷却器Ⅱ管程、壳程介质互换后的变换气冷却工艺流程见图2
。
图2 管程、壳程介质互换后的变换气冷却工艺流程
图1 林德专利技术变换气冷却工艺流程
来自上游的变换气(5.5MPa、40℃)与低温甲醇洗循环气混合,喷入少量甲醇后,一部分(约占总气量的75%)进入原料气冷却器Ⅰ的壳程,被管程的合成气和二氧化碳气体冷却;另一部分(约占总气量的25%)进入原料气冷却器Ⅱ的壳程,被管程的尾气冷却。冷却后的变换气汇合进入分离器。变换气中喷入少量甲醇,使甲醇与变换气中的饱和水混合形成水合物,防止变换气中的饱和水在低温下结冰,避免系统发生堵塞。
存在的问题
换热管内结冰
由于缠绕管式换热器的特殊结构,层与层之间的换热管反向缠绕,原料气冷却器Ⅱ的壳程变换气和甲醇横向交叉通过缠绕的换热管,在相邻换热管之间、层与层之间不断地分离和汇合,以保证喷淋甲醇在变换气中均匀分布。壳程变换气经低温冷却后,甲醇和水能有效冷凝,防止结冰。
林德公司原料气换热器Ⅱ的管程、壳程介质互
换后,变换气和甲醇进入缠绕管式换热器的管程,如果达不到进一步混合的效果,会出现部分换热管中甲醇浓度特低,引起这部分换热管内结冰,增加换热
缠绕管式换热器的优化设计
在设计阶段对林德专利技术中原料气换热器
器压降,严重时会损坏设备。同时另一部分换热管内
甲醇液体较多,从而引起换热管内“阻塞”。其实,变换气走缠绕管式换热器管程时的流速比变换气走壳程时的流速高,换热管内介质呈螺旋状流动,处于紊流状态。由于换热管内介质螺旋流动,变换气中喷入的甲醇溶液大部分分布于气相中,少部分甲醇溶液因离心力作用会沿着换热管内壁外侧下流,起到防止结冰的作用。由于结构原因,缠绕管式换热器的壳程存在很多气体滞流的区域,缠绕管式换热器管程的流动状况要优于壳程。因此,如果能确保喷淋甲醇的连续性、均匀性及喷淋量,换热器管程的变换气就不会结冰能性比较小 林德公司指出,原料气换热器Ⅱ的管程、壳程介质互换后,换热器的换热面积由3491m减小至2
2624m,可能不能满足工艺要求。
由于缠绕管式换热器的结构特殊,换热管内呈螺旋状流动的强化作用,变换气由壳程改走管程时,介质的流速有了显著的提高,换热系数得到增加;缠绕管式换热器层与层之间换热管反向缠绕,这种特殊结构极大地改变了介质的流动状态,形成强烈的湍流效果,壳程的流通面积通过层间距进行较大幅度的调整;壳程的垫条等部件对介质的流动不断扰动。以上3个方面的共同作用,使缠绕管式换热器的传热性能得到显著提高。通过设计单位计算,换热器的管程、壳程介质互换后的换热面积是完全能够满足工艺要求的。
换热器阻力降增加换热器的管程、壳程介质互换后,换热器的阻力降发生变化。高压的变换气走管程后,换热器的管程阻力降增加,可能会影响2台并联的原料气冷却器Ⅰ和原料气冷却器Ⅱ的变换气气量分布。通过设计单位计算,换热器的管程及壳程的阻力降均小于30kPa,均能满足工艺要求。
换热器壳程的安全换热器的管程、壳程介质互换后,高压介质变换气走管程,低压介质尾气走壳程。为保证换热器壳程的安全,需要在换热器的壳程或尾气出口管道上设置安全阀。
2
热管内结冰,确保原料气冷却器Ⅱ的安全,设计中采取了以下措施。
(1)将变换气总管上的喷淋甲醇混合器位置尽可能地前移,以保证混合器后有足够的直管段距离,使甲醇溶液与变换气充分混合。
(2)为了提高可靠性,在原料气冷却器Ⅱ的变换气入口管道上再设置1个甲醇喷淋混合器。
(3)在原料气冷却器Ⅱ,。
3。
图3 优化后的变换气冷却工艺流程
应用效果
在低温甲醇洗进行管道吹扫和系统水联运前,
断开原料气冷却器Ⅰ和原料气冷却器Ⅱ的法兰接口并加设隔离盲板,将换热器前的管道吹扫、冲洗干净。系统水联运时在换热器的入口法兰处安装过滤网,防止杂质进入换热器内,造成换热器堵塞。2010年6月低温甲醇洗系统引变换气开车,在近6
个月的运行期间,2个低温甲醇洗系列最高负荷达到95%,单系列最高负荷达到110%。从实际运行情况来看,低温甲醇洗变换气冷却系统运行正常。喷淋甲醇流量正常,原料气冷却器Ⅱ管程变换气进出口压差约20kPa(最高35kPa),原料气冷却器Ⅰ和原料气冷却器Ⅱ进出口介质的各项工艺参数达到设计值,换热器设备运行正常,完全能满足工艺生产的要求。
在低温甲醇洗系统运行期间,共发生2次贫甲醇泵联锁停车事故,造成喷淋甲醇中断。贫甲醇泵第1次停车时,变换气未切出低温甲醇洗系统,贫甲醇泵在不到7min内启动备用泵,喷淋甲醇恢复正常流量,期间原料气冷却器Ⅱ管程变换气的进出口压差最高上涨至35kPa。第2次停车时,低温甲醇洗系统的变换气被及时切断,移至变换单元放空。
需要改进的地方
(1)一旦贫甲醇泵跳车,操作上要及时切断低
(下转第37页)
采取的措施
为防止变换气中饱和水冷却后在换热器的换
严格控制反应器负荷
(1)反应器的负荷不能过大,正常情况下最高不能超过120%。否则,将会导致反应器的转化率降低。
(2)反应器的负荷不能过小,如无特殊情况,不要控制过低,否则经济上不合理。
(3)反应器加负荷时不能过快,否则,将会导致反应器的内部温度快速降低,从而增加堵塞刺刀管的风险。
(4)反应器的投料负荷不能过高,因为生成三聚氰胺的反应为强吸热反应,投料负荷越高,反应吸收的热量越多,需要补充的热量也越多,投料初期尚未建立循环,到中心管, ,避免因断氨造成三聚氰胺大量结晶,堵塞进出口管线,从而导致反应器停车进行机械处理。
严格控制原料的纯度
(1)严格控制进入反应器熔融尿素中水的质量分数在0.2%之内。因为在有水存在的情况下,尿素被水解成氨和二氧化碳,因此减少了三聚氰(上接第25页)
胺的产量,同时生成的甲胺会腐蚀刺刀管。
(2)尿素溶液中的油含量对反应器结垢影响很大,应严格控制油含量在20×10之内。
(3)要严防液氨进入反应器,避免甲胺的生成,防止刺刀管受到腐蚀。
-6
结语
,,从而为在,保证该。:
[1]王会串.三聚氰胺的生产技术和应用前景[J].精细与专用化学
品,2007(6):33-36.
[2]陈鹏,冯占利.高压法三聚氰胺装置CO2汽提塔技术改造[J].
化肥设计,2007(6):47-49.
[3]陈鹏.三聚氰胺装置废水处理工艺技术[J].化肥设计,2008,46
(6):48-51.
[4]陈鹏.高压法三聚氰胺装置尾气冷凝器技术改造[J].化肥设
计,2009,47(5):51-53.
[5]陈鹏,陈立春,冯晓华,等.高压法三聚氰胺生产技术的进展与
应用[J].化肥设计,2010,48(4):15-20.
收稿日期:2011-03-03
温甲醇洗系统的变换气,将变换气移至变换单元放空,以防止变换气中的饱和水在缠绕管式换热器的换热管中结冰,堵塞管道,冻坏换热器。
(2)为确保缠绕管式换热器的安全,需要设置喷淋甲醇的低流量联锁停车。
(3)设置贫甲醇泵跳车低温甲醇洗系统停车大联锁。变换和低温甲醇洗为2个系列并列运行,均在变换和低温甲醇洗设置工艺气压力调节放空系统。在2个系列正常运行时,系统根据2个系列的阻力自由分配工艺气量。如果1个系列的贫甲醇泵跳车后,贫甲醇中断,该系列工艺气的阻力在较短的时间内减小,低于另1个系列工艺气的阻力,引起工艺气“偏流”,影响另1个系列的稳定运行,导致送下游甲醇合成装置的合成气流量大幅波动,合成气中的CO2和硫含量不合格。设置贫甲醇泵跳车低温甲醇洗系统停车大联锁,及时将变换气移至变换单元放空,可以保证正在运行系列的稳定运行。
(4)由于上游气化装置未设置粗煤气过滤器,气化粗煤气中夹带的细小煤灰较多。气化粗煤气中的煤灰(经变换单元配气部分)和变换催化剂粉尘在洗氨塔中洗涤不彻底,不可避免地要带入低温
甲醇洗系统,细小的固体颗粒附着在缠绕管式换热器的换热管内,或随甲醇溶液的循环进入其他换热器的换热管,影响换热器的换热效果。如果缠绕管式换热器换热管内产生结垢,传热系数下降后换热管的清洗非常困难。如果设置气化粗煤气过滤器,可以大幅减少粗煤气中的煤灰带入低温甲醇洗系统。
结语
(1)原料气换热器Ⅱ的管程、壳程介质互换
后,设备质量减轻50%,设备投资大幅降低。优化设计后采取的各项措施科学合理,可以很好地保护缠绕管式换热器,完全能满足生产需要。
(2)通过原料气冷却器Ⅱ的优化设计并成功应用,可以在新建的低温甲醇洗系统中进行推广。如果可行的话,还可以对原料气冷却器Ⅰ进行优化设计,将壳程介质变换气与管程介质二氧化碳产品气进行互换,以进一步降低设备投资。参考文献:
[1]张贤安.高效缠绕管式换热器的节能分析与应用[J].压力容
器,186:54-57.
[2]张贤安,陈永东,王健良.缠绕管式换热器的工程应用[J].大氮
肥,2004(1):9-11.
收稿日期:2011-02-25
第49卷 第2期2011年4月
化肥设计
ChemicalFertilizerDesign
Apr.2011
・23・
低温甲醇洗缠绕管式换热器的
优化设计及应用
余建良
(神华包头煤化工分公司, )
摘 要:介绍了新建180万t/a、壳程介质互换的优化设计过程;;操作管理要点。
关键词:;;贫甲醇;优化设计
.:A 文章编号:1004-8901(2011)02-0023-04
OptimalDesignandItsApplicationforSpiralTubeHeatExchangerofLow
TemperatureMethanolWashPlant
YUJian2liang
(ShenhuaBaotouCoalChemical2EngineeringSub2company,BaotouInnermongolia 014010 China)
Abstract:Authorhasintroducedtheoptimaldesignprocessofmediainterchangegoinginthetubeandshellsidesofrawgascooler—spiraltubeheatexchangeroflowtemperaturemethanolwashinallusiontothenewlybuiltplantofmethanolmadebycoalwithacapacityof1,800,000t/a;hasdis2cussedtheproblemsencounteredintheoptimaldesignandtheimprovementmeasurestobetaken;hassummarizedbothproductiveoperationeffectandoperationalmanagementgistfortherawgascooler.
Keywords:plantofmethanolmadeofcoal;lowtemperaturemethanolwashpurificationprocess;spiraltubeheatexchanger;leanmethanol;optimaldesign
某新建180万t/a煤制甲醇装置为目前国内最大规模煤制甲醇示范性装置,包括煤气化、净化、甲醇合成3个单元装置,其中:煤气化采用美国GE水煤浆气化工艺,为7个气化系列(5开2备),日处理煤7800t(干基);净化采用部分变换和德国林德低温甲醇洗净化工艺,为2个系列并列运行,每个系列有5台缠绕管式换热器;甲醇合成采用英国戴维甲醇合成工艺,采用2台蒸汽上升式径向流合成反应器串/并联流程。该套煤制甲醇装置于2010年5月底投煤,7月初生产出合格甲醇产品。笔者针对设计阶段对低温甲醇洗缠绕式换热器的优化设计和生产应用情况进行简要介绍。
CO2。在以渣油和煤为原料的大型合成氨装置上,
大多采用低温甲醇洗净化工艺。缠绕管式换热器是林德低温甲醇洗工艺技术的专利设备。作为一种特殊结构的管壳式换热器,缠绕管式换热器具有结构紧凑、传热效率高、能承受高压、可实现多股流换热、无热膨胀问题等优点,在小温差、大负荷工况下具有良好的传热性能。随着国内多家单位不断深入研究和技术攻关,缠绕管式换热器得到广泛应用。
180万t/a煤制甲醇装置采用德国林德低温甲
醇洗净化工艺,为2个系列并列运行,每个系列有5台缠绕管式换热器。
低温甲醇洗工艺包中缠绕管式换热器的工艺设计参数见表1。
作者简介:余建良(1972年-),男,湖南南县人,1995年毕业于成都科技大学无机化工专业,工程师,从事合成氨、甲醇生产管理和工艺技术管理等工作。
缠绕管式换热器的应用
低温甲醇洗工艺是德国林德(Linde)公司开
发的采用物理吸收法的一种酸性气体净化工艺。该工艺利用甲醇在低温、高压下具有良好的物理吸收特性来选择性地吸收酸性气体中的H2S和
・24・化肥设计
表1 缠绕管式换热器工艺设计参数
2011年第49卷
序号
1
项目
壳程
介质设计温度/℃设计压力/MPa操作温度/℃操作压力/MPa
原料气冷却器Ⅰ原料气冷却器Ⅱ循环甲醇冷却器
富甲醇
-60/500.6-43.8/-29.2
0.47
甲醇换热器Ⅰ富甲醇
-50/500.5-29/-26.50.44
甲醇换热器Ⅱ富甲醇
-55/503.8-34.9/11.5
变换气/喷淋甲醇变换气/喷淋甲醇
-70/806.7-13.8/37.8
5.5CO2产品气-70/800.6-51.4/30.8
0.18
-70/806.7-13.8/37.8
5.5
2管程1介质设计温度/℃设计压力/MPa操作温度/℃操作压力/MPa
尾气
-70/800.4富甲醇
-/501-33.5.9
富甲醇
-7.-23.3
5.7
贫甲醇
-55/507.58.2/-28.9
6.4
3管程2/操作温度/℃操作压力/MPa
-706.7-28.3/30.8
5.4
富甲醇
-60/507.5-20.5/-33.7
5.8
富甲醇
-50/506.7-20/-23.3
5.4
5台缠绕管式换热器中,循环甲醇冷却器、甲醇换热器Ⅰ和甲醇换热器Ⅱ的管程均为高压介质,壳程均为低压介质。原料气冷却器Ⅰ的管程为高压
介质(合成气)和低压介质(二氧化碳产品气),原料气冷却器Ⅱ的管程为低压介质(尾气)。原料气冷却器Ⅰ和原料气冷却器Ⅱ的壳程均为高压介质(变换气)。林德专利技术原料气(变换气)冷却工艺流程见图1
。
Ⅱ进行了优化设计,将缠绕管式换热器的管程、壳程介质进行了互换,即高压介质变换气走管程,低压介质尾气走壳程。管程、壳程介质互换后,缠绕管式换热器的壳体壁厚变薄,设备质量减轻50%,金属材料节省显著,设备投资大为减少。原料气冷却器Ⅱ管程、壳程介质互换后的变换气冷却工艺流程见图2
。
图2 管程、壳程介质互换后的变换气冷却工艺流程
图1 林德专利技术变换气冷却工艺流程
来自上游的变换气(5.5MPa、40℃)与低温甲醇洗循环气混合,喷入少量甲醇后,一部分(约占总气量的75%)进入原料气冷却器Ⅰ的壳程,被管程的合成气和二氧化碳气体冷却;另一部分(约占总气量的25%)进入原料气冷却器Ⅱ的壳程,被管程的尾气冷却。冷却后的变换气汇合进入分离器。变换气中喷入少量甲醇,使甲醇与变换气中的饱和水混合形成水合物,防止变换气中的饱和水在低温下结冰,避免系统发生堵塞。
存在的问题
换热管内结冰
由于缠绕管式换热器的特殊结构,层与层之间的换热管反向缠绕,原料气冷却器Ⅱ的壳程变换气和甲醇横向交叉通过缠绕的换热管,在相邻换热管之间、层与层之间不断地分离和汇合,以保证喷淋甲醇在变换气中均匀分布。壳程变换气经低温冷却后,甲醇和水能有效冷凝,防止结冰。
林德公司原料气换热器Ⅱ的管程、壳程介质互
换后,变换气和甲醇进入缠绕管式换热器的管程,如果达不到进一步混合的效果,会出现部分换热管中甲醇浓度特低,引起这部分换热管内结冰,增加换热
缠绕管式换热器的优化设计
在设计阶段对林德专利技术中原料气换热器
器压降,严重时会损坏设备。同时另一部分换热管内
甲醇液体较多,从而引起换热管内“阻塞”。其实,变换气走缠绕管式换热器管程时的流速比变换气走壳程时的流速高,换热管内介质呈螺旋状流动,处于紊流状态。由于换热管内介质螺旋流动,变换气中喷入的甲醇溶液大部分分布于气相中,少部分甲醇溶液因离心力作用会沿着换热管内壁外侧下流,起到防止结冰的作用。由于结构原因,缠绕管式换热器的壳程存在很多气体滞流的区域,缠绕管式换热器管程的流动状况要优于壳程。因此,如果能确保喷淋甲醇的连续性、均匀性及喷淋量,换热器管程的变换气就不会结冰能性比较小 林德公司指出,原料气换热器Ⅱ的管程、壳程介质互换后,换热器的换热面积由3491m减小至2
2624m,可能不能满足工艺要求。
由于缠绕管式换热器的结构特殊,换热管内呈螺旋状流动的强化作用,变换气由壳程改走管程时,介质的流速有了显著的提高,换热系数得到增加;缠绕管式换热器层与层之间换热管反向缠绕,这种特殊结构极大地改变了介质的流动状态,形成强烈的湍流效果,壳程的流通面积通过层间距进行较大幅度的调整;壳程的垫条等部件对介质的流动不断扰动。以上3个方面的共同作用,使缠绕管式换热器的传热性能得到显著提高。通过设计单位计算,换热器的管程、壳程介质互换后的换热面积是完全能够满足工艺要求的。
换热器阻力降增加换热器的管程、壳程介质互换后,换热器的阻力降发生变化。高压的变换气走管程后,换热器的管程阻力降增加,可能会影响2台并联的原料气冷却器Ⅰ和原料气冷却器Ⅱ的变换气气量分布。通过设计单位计算,换热器的管程及壳程的阻力降均小于30kPa,均能满足工艺要求。
换热器壳程的安全换热器的管程、壳程介质互换后,高压介质变换气走管程,低压介质尾气走壳程。为保证换热器壳程的安全,需要在换热器的壳程或尾气出口管道上设置安全阀。
2
热管内结冰,确保原料气冷却器Ⅱ的安全,设计中采取了以下措施。
(1)将变换气总管上的喷淋甲醇混合器位置尽可能地前移,以保证混合器后有足够的直管段距离,使甲醇溶液与变换气充分混合。
(2)为了提高可靠性,在原料气冷却器Ⅱ的变换气入口管道上再设置1个甲醇喷淋混合器。
(3)在原料气冷却器Ⅱ,。
3。
图3 优化后的变换气冷却工艺流程
应用效果
在低温甲醇洗进行管道吹扫和系统水联运前,
断开原料气冷却器Ⅰ和原料气冷却器Ⅱ的法兰接口并加设隔离盲板,将换热器前的管道吹扫、冲洗干净。系统水联运时在换热器的入口法兰处安装过滤网,防止杂质进入换热器内,造成换热器堵塞。2010年6月低温甲醇洗系统引变换气开车,在近6
个月的运行期间,2个低温甲醇洗系列最高负荷达到95%,单系列最高负荷达到110%。从实际运行情况来看,低温甲醇洗变换气冷却系统运行正常。喷淋甲醇流量正常,原料气冷却器Ⅱ管程变换气进出口压差约20kPa(最高35kPa),原料气冷却器Ⅰ和原料气冷却器Ⅱ进出口介质的各项工艺参数达到设计值,换热器设备运行正常,完全能满足工艺生产的要求。
在低温甲醇洗系统运行期间,共发生2次贫甲醇泵联锁停车事故,造成喷淋甲醇中断。贫甲醇泵第1次停车时,变换气未切出低温甲醇洗系统,贫甲醇泵在不到7min内启动备用泵,喷淋甲醇恢复正常流量,期间原料气冷却器Ⅱ管程变换气的进出口压差最高上涨至35kPa。第2次停车时,低温甲醇洗系统的变换气被及时切断,移至变换单元放空。
需要改进的地方
(1)一旦贫甲醇泵跳车,操作上要及时切断低
(下转第37页)
采取的措施
为防止变换气中饱和水冷却后在换热器的换
严格控制反应器负荷
(1)反应器的负荷不能过大,正常情况下最高不能超过120%。否则,将会导致反应器的转化率降低。
(2)反应器的负荷不能过小,如无特殊情况,不要控制过低,否则经济上不合理。
(3)反应器加负荷时不能过快,否则,将会导致反应器的内部温度快速降低,从而增加堵塞刺刀管的风险。
(4)反应器的投料负荷不能过高,因为生成三聚氰胺的反应为强吸热反应,投料负荷越高,反应吸收的热量越多,需要补充的热量也越多,投料初期尚未建立循环,到中心管, ,避免因断氨造成三聚氰胺大量结晶,堵塞进出口管线,从而导致反应器停车进行机械处理。
严格控制原料的纯度
(1)严格控制进入反应器熔融尿素中水的质量分数在0.2%之内。因为在有水存在的情况下,尿素被水解成氨和二氧化碳,因此减少了三聚氰(上接第25页)
胺的产量,同时生成的甲胺会腐蚀刺刀管。
(2)尿素溶液中的油含量对反应器结垢影响很大,应严格控制油含量在20×10之内。
(3)要严防液氨进入反应器,避免甲胺的生成,防止刺刀管受到腐蚀。
-6
结语
,,从而为在,保证该。:
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收稿日期:2011-03-03
温甲醇洗系统的变换气,将变换气移至变换单元放空,以防止变换气中的饱和水在缠绕管式换热器的换热管中结冰,堵塞管道,冻坏换热器。
(2)为确保缠绕管式换热器的安全,需要设置喷淋甲醇的低流量联锁停车。
(3)设置贫甲醇泵跳车低温甲醇洗系统停车大联锁。变换和低温甲醇洗为2个系列并列运行,均在变换和低温甲醇洗设置工艺气压力调节放空系统。在2个系列正常运行时,系统根据2个系列的阻力自由分配工艺气量。如果1个系列的贫甲醇泵跳车后,贫甲醇中断,该系列工艺气的阻力在较短的时间内减小,低于另1个系列工艺气的阻力,引起工艺气“偏流”,影响另1个系列的稳定运行,导致送下游甲醇合成装置的合成气流量大幅波动,合成气中的CO2和硫含量不合格。设置贫甲醇泵跳车低温甲醇洗系统停车大联锁,及时将变换气移至变换单元放空,可以保证正在运行系列的稳定运行。
(4)由于上游气化装置未设置粗煤气过滤器,气化粗煤气中夹带的细小煤灰较多。气化粗煤气中的煤灰(经变换单元配气部分)和变换催化剂粉尘在洗氨塔中洗涤不彻底,不可避免地要带入低温
甲醇洗系统,细小的固体颗粒附着在缠绕管式换热器的换热管内,或随甲醇溶液的循环进入其他换热器的换热管,影响换热器的换热效果。如果缠绕管式换热器换热管内产生结垢,传热系数下降后换热管的清洗非常困难。如果设置气化粗煤气过滤器,可以大幅减少粗煤气中的煤灰带入低温甲醇洗系统。
结语
(1)原料气换热器Ⅱ的管程、壳程介质互换
后,设备质量减轻50%,设备投资大幅降低。优化设计后采取的各项措施科学合理,可以很好地保护缠绕管式换热器,完全能满足生产需要。
(2)通过原料气冷却器Ⅱ的优化设计并成功应用,可以在新建的低温甲醇洗系统中进行推广。如果可行的话,还可以对原料气冷却器Ⅰ进行优化设计,将壳程介质变换气与管程介质二氧化碳产品气进行互换,以进一步降低设备投资。参考文献:
[1]张贤安.高效缠绕管式换热器的节能分析与应用[J].压力容
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[2]张贤安,陈永东,王健良.缠绕管式换热器的工程应用[J].大氮
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收稿日期:2011-02-25