袁野，陈晨(国能包头煤化工有限责任公司，内蒙古 包头 014000)

0 引言

煤化工企业的生产作业进行中，净化装置是必不可少的装置，承担着重要的净化任务，该装置是否可以保持高效、稳定的运行状态，将会影响到化工企业的生产效率和效益。现阶段的很多化工企业中，都越来越重视净化装置的更新与改进，以满足生产规模扩大的切实需求。但部分化工企业的净化装置运行中，却在高负荷运行状态下存在着一定的技术瓶颈，未来为提高化工企业的发展水平，加快现代化发展趋势，各个化工企业都应结合其净化装置高负荷时的瓶颈问题，来进行相应的技术革新。

1 基本情况

某公司煤制烯烃项目是世界首套、全球最大的新型煤化工项目，工艺路线为以煤为原料，通过煤气化生产甲醇、甲醇转化制烯烃、烯烃聚合生产聚乙烯和聚丙烯产品，该项目在2010年正式投产，一次试车顺利成功。该项目净化装置的整体运行情况如表1所示。

表1 净化装置生产操作指标

1.1 变换炉床层温度

此化工企业的净化装置运行过程中，当装置处于稳定的运行状态时，变换炉床层温度是需要关注的一个重点性指标，根据这一装置的具体运行情况，变换炉床层热点温度在450 ℃以内，呈现出变换炉床层上层温度下降、热点温度下移的趋势，虽然在装置运行的过程中几乎没有出现工艺气偏流方面的问题，但变换催化剂活性却存在着一定的下降趋势。

1.2 净化合成气中总硫含量

根据此净化装置中的净化合成气硫含量分析，发现其净化合成气中的总硫含量指标在0.1 mg/L以下，在本月的系统运行过程中，根据全部的数据调查和分析，净化合成气总硫含量均未超过40 μg/L，都没有超出正常的标准。出于这一方面运行情况的考虑，伴随着生产系统的作业实施，该净化装置可持续对低温甲醇洗系统进行相应的调整与优化，在小范围内对主洗涤塔上、下塔洗涤甲醇分配值加以调整，以使得在工艺流程的执行中，甲醇洗涤塔下塔能够维持最佳的脱硫效果，达到预期的净化处理目标[1]。净化装置的存在还可以使得甲醇热再生塔保持在稳定、可靠的运行条件下，且各项技术参数和指标均符合要求，因为该装置的使用，可定期对热再生塔系统加以排氨，也就减小了贫甲醇氨含量偏高对甲醇吸收的干扰。

1.3 变换单元出口合成气中CO含量

变换单元出口合成气中的CO含量同样是净化装置运行和使用时需关注的重点性指标，根据该化工企业净化装置的运行情况，发现此净化装置运行时，变换单元出口合成气CO含量在理想情况下，应保持在19%～21.5%之间，但根据本月装置运行中的这一参数调查，发现其CO含量的平均值在19.25%左右[2]。为满足装置稳定运行的要求，需结合对变换催化剂活性的情况，来进行变换入口水汽比、变换炉入口温度的灵活调节。

2 净化装置高负荷时的瓶颈和解决

该化工企业中的净化装置已经投入使用多年，从最初投入较高的夏季，连续运行时的最高负荷基本可达95.2%左右，而在气温偏低的冬季，装置运行的最高负荷可达103%，在这些运行工况下，各个生产负荷都按照产出的合成气来加以计算，其中，净化装置单系列的设计产出合成气、夏季单系列实际产出合成气、冬季单系列实际产出合成气分别为273 kNm3/h、260 kNm3/h、280 kNm3/h。当装置在不同季节的高负荷运行条件下，虽可以满足企业中的净化工作要求，但也同样存在着一些尚未解决的技术瓶颈，具体表现在以下方面：

2.1 变换炉易超温

就当下这类化工企业净化装置的运行情况来看，针对低水汽比下变换炉的调节方式十分有限，这就使得在净化装置的运行过程中，当遇到了低水汽比运行工况，需立即进行变换炉的调节时，可采用的调节方式非常有限，一些调节方式有时很难与企业的实际生产要求相一致。出于这方面因素的考虑，当进变换单元水煤气的水汽比相对小的情况下，两系列变换炉超温的情况很难避免。当净化装置的运行负荷保持在95.2%的高负荷工况时，一旦进变换单元的水煤气温度在230 ℃，也就是水汽比为0.93时，变换单元在这种情况下不存在任何的调节手段，正是因为难以根据稳定运行的需求来进行对应的调节，使得变换炉中多点的温度都超出了正常限值，引起了系统异常[3]。当变换炉超温情况在长时间内没有得到有效的处理时，势必会导致变换催化剂难以保持在稳定的条件下运行。因此，针对净化装置高负荷运行中变换炉超温方面的瓶颈问题，可采取以下的处理措施：(1)在中压锅炉给水加热器I的锅炉上水线上进行旁路的设置，经由这一方式，就可以实现对换热量的科学调整，进而适当提高出中压锅炉给水加热器的水煤气温度，使得变换炉水汽比得以提升。(2)气化装置要有效对进变换水煤气温度加以控制，最好将这一温度参数保持在233 ℃以上。(3)在中温换热器的管程水煤气入口管线上增加调整水汽比设施，增加调整水汽比的手段，实现系统高负荷运行期间，有效控制变换炉床层温度的目的。(4)将变换炉的内件改造升级，使得变换炉内催化剂的装填量增大，从而提升变换炉的处理能力。

2.2 汽提系统操作弹性偏小

汽提系统操作弹性偏小同样是净化装置高负荷运行状态下所面临的一大技术瓶颈，主要是因为在该装置的汽提系统中，塔板为筛板塔，也就使得其操作弹性非常小，一旦在装置运行的过程中，处于高负荷运行条件下时，将无法保持稳定的运行状态，常常会出现运行异常，比如当处于103%的高负荷运行工况下，塔顶不凝气中的带水量在这一条件下显著增多，与此同时，塔底冷凝的氨氮量也明显增大，再加上汽提系统本身对波动的抵御能力不足，带液现象的出现十分频繁，装置的整体运行状态不佳[4]。针对这一技术瓶颈，可采取以下的处理方式：(1)进行汽提塔塔盘类型的更换，以通过这种方式来适当增大操作弹性。(2)增加不凝气的除水分离效果，安装先进的分离装置。

2.3 变换锅炉给水泵的超负荷运行

当此化工企业中的净化装置在高负荷运行状态下时，变换锅炉给水泵也常常会处于超负荷运行工况下，超负荷运行可能会引发零部件的损坏或者异常。根据现场的运行情况分析，当净化装置处于103%的高负荷运行工况下，变换锅炉的给水量达到了450 m3/h，此给水量基本符合设计流量(456 m3/h)的要求，另一变换锅炉给水流量为210 m3/h，设计流量为223 m3/h，这两台锅炉给水泵的给水流量基本与设计流量相符合，一旦在装置运行的过程中系统负荷持续增大，势必会导致锅炉给水泵的气蚀情况，超负荷运行对企业的正常生产造成了极为不利的影响。针对这一瓶颈，可在锅炉给水泵中再增设一台备用泵，以满足超负荷运行的条件。

2.4 丙烯压缩机出口水冷器换热量偏小

此化工企业生产系统的构成复杂，净化装置仅仅是系统中的一个部分，在该净化装置的运行过程中，丙烯压缩机出口水冷器换热量偏小也是其面临的一大瓶颈，如果在生产的过程中无法及时处理这一问题，长此以往也会对生产造成极为不利的影响。就当下该净化装置的高负荷运行情况来分析，当其处于103%的高负荷运行工况下，因为低温甲醇洗工艺下对于冷量的需求较大，这就使得在装置运行的过程中，一旦循环水的上水温度保持在了27 ℃左右，此时的丙烯压缩机出口压力在持续升高的过程中达到了1.75 MPa，而设计的压力值为1.73 MPa，这种情况下，丙烯压缩机能够给低温甲醇洗提供的冷量十分有限，基本上难以达到低温甲醇洗高负荷运行的标准。针对这一装置瓶颈，在未来可从以下方面来加以改进和优化：(1)在丙烯压缩机三段出口管线上增设一个水冷器，使得在该水冷器投入使用以后，能够有效降低一段防喘振阀回一段分离罐气态丙烯、进丙烯水冷器气态丙烯的温度，经由对这些温度参数的科学调节，也就使得丙烯压缩机的运行负荷可适当降低，保持相对稳定的运行状态。(2)经由这一部位的水冷器配置，使得丙烯压缩机处于开车条件下，丙烯压缩机三段出口的气态丙烯温度可以得到科学的控制和调节，经由这一温度参数的有效控制，随后经由处理后的气态丙烯也就可以再通过各段防喘振阀返回，通过这种工艺流程的调整，丙烯压缩机的运行稳定性显著提高，也就有效帮助化工企业应对了丙烯压缩机开车状态下丙烯的过度浪费、超温等情况。

3 结语

净化装置作为很多企业中的关键装置，其在运行的过程中还存在着一些瓶颈，严重影响了正常的生产作业，为提升净化装置的运行效率和效益，提高企业的发展水平，各个企业都要从自身的净化装置高负荷运行现状出发，针对其运行瓶颈来进行相应的工艺优化和改进。