侯东升

(同煤广发化学工业有限公司，山西 大同 037000)

引 言

同煤广发化学工业有限公司目前投产的煤制烯烃生产线所使用原料为煤，利用煤气化技术制备甲醇气体，甲醇气体再经过反应得到烯烃，最后烯烃经过聚合反应得到聚烯烃。煤气化技术是利用GE水煤浆加压气化工艺，原材料是煤炭以及氧气，工艺设计压力值为6.5 MPa、温度值为1 350 ℃，在气化炉装置之中完成气化反应，主要的反应产物为CO和H2，所得气体再经过增湿处理、降温处理以及除尘处理之后然后输送到下游设备之中进一步净化。另外，把反应过程中所形成的黑水输送至闪蒸设备以及沉降设备之中，将其中多余的热量回收，回水再次循环利用，所得粗渣以及细渣输送到渣场。此系统的产能是54×104m3/h，系统洗涤合成塔中合成气的分析是利用在线色谱分析设备、红外分析设备以及微量氧分析设备等进行在线分析。不过系统预处理工艺存在较多问题，导致分析仪表在运行以及维护工作受到较为不利的影响。要想确保系统能够更加长期及稳定的运转，应当对系统运行过程中存在的问题加以分析，同时采取相应的改造措施，对预处理系统加以优化改进，这样才能确保系统更加高效与稳定的运行。

1 合成气在线分析预处理系统存在的问题

要想确保在线分析仪表装置能够更加长期以及稳定的运转，最为重要的是要确保预处理系统能够和煤气化系统更为适宜。依照煤气化工艺自身特征，要求预处理系统应当有脱水功能、除尘功能以及降温功能等[1]。2013年，煤气化系统正式开车运行，但是所设计的预处理系统因为放火炬管线相对较细，而且循环水的压力值相对较小，导致系统中在线分析仪表装置运行以及维护过程中存在非常大的困难，也使得分析仪表装置经常性的发生进水问题以及进煤粉问题，而且故障发生之时较难处理。

所以，要求应当对预处理系统中在线仪表设备加以改造处理。煤气化系统一级预处理装置出现的主要问题为：系统的除尘性能以及除水性能相对差，冷却得到的水放火炬管线不能全部带走；系统中没有设计相应的排污装置，使得在线分析仪表常常发生进水问题以及进粉尘问题；由于循环水对应的压力相对较低，存在的压差值相对小，导致温度控制过程中存在极不稳定的问题；蒸汽伴热减压阀门极易发生故障，使得样气的压力出现不稳定问题。

2 合成气在线分析预处理系统的改造

1) 水冷器装置所拥有的冷却能力相对偏低，当样品经过水冷器装置之后，样品的理想温度值应当为30 ℃左右。不过，在系统实际运行过程中却较难实现。因为在夏季时冷却水自身的温度相对较高，可以采取增大冷却水水流量的方法，或者降低流径水冷器装置中样品流量的方法，从而确保水冷效果能够达到标准要求。

2) 样气进行减压处理以及稳压处理的过程中，主要是依照蒸汽伴热减压阀装置来调节压力，压力值需要控制在100 kPa，要是压力值相对较小，会使得色谱进样流量有所减少，导致分析结果出现较大误差。而要是压力值相对较大，会使得二级预处理疏水装置、自动排水装置无法正常开启，从而不能进行正常的排水作业，会使在线分析仪表设备进水，使得检测装置被损坏，或者出现色谱柱失效的问题，导致在线分析仪表无法正常使用。因为蒸汽减压阀前所携带的粉尘物质会导致在线分析仪表装置内部堵塞，因此，要定期的对减压阀装置加以清理，尽可能确保在线分析仪表装置能够正常运行。

3) 之前，设计微量氧在线分析仪表装置线路时，将阀门设置于过滤设备后方。连接示意图,如图1所示。这种情况下，在进样过程中由于受到脱硫剂罐体中压力的影响，将导致试剂罐体之中存放的溶液部分将被带至微量氧在线分析装置里，使得微量氧在线分析仪表装置中所使用的燃料电池发生损坏。所以，此种情况下应当把进样流程进行一定改进处理，在脱硫试剂罐体之前位置加设上针型阀门，通过阀门对进入脱硫罐体的样品量加以调控，从而确保样品罐体之中压力值能够保持稳定，并且在微量氧分析装置之中加设上三通阀门，在更换试剂之后把三通阀门装置调整至排放状态，使用氮气对脱硫罐体之中空气冲洗10 min左右，使脱硫罐体中空气能够有效排空，确保流入微量氧在线分析仪表装置中的氧气含量达到最低，从而确保燃料电池使用寿命能够有效的延长，如此也能够有效的解决微量氧在线分析仪表装置进水问题，经过技术改造之后微量氧进样示意图,如图2所示[2]。

图1 之前微量氧在线分析仪表装置进样示意图

图2 技术改造之后微量氧在线分析仪表装置进样示意图

4) 在线分析仪表装置在未发生进水问题或者未发生进粉尘问题情况下，应当先利用300 kPa压缩空气将系统的进水管道全面清理，并且将过滤装置全面清理，检测蒸汽伴热减压阀门是不是可以维持压力稳定，若是压力不能维持稳定的情况下，需要全面清理蒸汽减压阀门装置，将甲烷红外在线分析仪表装置的气室进行彻底清理，并对在线色谱分析仪表装置中的进样流路进行检测，还要对在线色谱仪表装置加以清理，确保十通隔膜阀门保持清洁，直到进样回路处于通畅状态。最后，对在线分析仪表装置加以校验，保证校验结果准确无误之后才可以投入使用。

5) 在经过以上各种技术改造之后，煤气化系统中合成气预处理系统所拥有的预处理效率显著提升，不过样品之中脱水问题以及除尘问题却未能得到全面解决。所以，再次针对存在的问题进行技术改进，对在线分析仪表装置预处理系统和防火矩管加以优化设计。经过技术改造之后，所得的一级预处理系统示意图,如图3所示。

图3 一级预处理系统技术改造之后示意图

在技术改造之中将冷却器装置的功率进一步加大，并且增多冷却器装置中盘管量，同时将循环水的压力值加大，使样气温度从240 ℃左右降低到了40 ℃，然后再将输送至脱液过滤器装置之中完成水气分离作业[3]。在每日设备检查过程中，将脱液过滤装置下方排污阀门打开，把含有粉尘的水分脱除，大多数样气经由阀门装置而输送至放火炬线，有很少量样气经过脱液过滤器装置之上的阀门流入过滤器装置，再经过一定的过滤处理之后，将气体输送到减压阀门装置，在完成了减压处理之后最后将气体输送到二级预处理系统之中。对一级预处理系统中的放火炬管线加以技术改造，将管线的直径从DN20改成直径DN50，确保将冷却处理之后的水分以及粉尘全部排出，保证预处理系统能够畅通无阻，避免发生堵塞问题。并且还在旋风制冷器装置的后方加设憎水过滤器装置，从而确保样品之中所含水分有效的减少。

3 改造效果分析

经过技术改造之后在线分析仪表预处理系统拥有更好可靠性，在线分析仪表装置出现故障概率明显减小。另外，在系统维护作业时，定期对冷却器装置中盘管以及过滤器加以清理，保证冷气器装置以及脱液过滤器装置之中粉尘能够被有效清除，避免在线分析仪表装置出现进水或者进粉尘的问题。在经过改造处理之后，经过一级预处理所得温度以及压力均变得更为稳定，而且在对放火炬线进行改造处理之后，也有效避免了堵塞问题的发生。

4 结语

公司煤制烯烃生产线中煤气化系统从投入运行之后，在线分析仪表装置以及预处理系统发生问题次数非常多，并且系统维护工作量也非常大，给生产造成严重影响。进行在线分析仪表装置检修过程中对其加以改造处理，对于易发生的问题进行有效处理，能够确保系统更加稳定运行，数据分析的精确性以及可靠性也得以提升，在线分析仪表装置的日常维护工作工作量显著减少，为煤气化系统能够安全、稳定的运行提供了可靠保障。