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甲醇制烯烃装置污水汽提塔压差高原因分析及对策

更新时间:2009-03-28

0 前言

甲醇制烯烃装置(MTO)采用的是新兴能源的DMTO专利技术,MTO反应生产的水以及为降低烃分压而补入到反应系统的蒸汽在后续的水洗塔中用水洗水降温冷凝,此股水量设计172 t/h,各单位DMTO装置因相关的操作不同致使该股水量略有不同,此股水在外排至污水处理装置之前,需要经装置内的污水汽提塔进行处理,以达到回收其中的氧化物,同时保证送往污水处理装置的净化水COD(设计CODCr<100 mg/L)合格[1]。而由于污水汽提塔的进料来源中水洗水含有催化剂(MTO催化剂,SAPO34分子筛)[2]。其中一部分催化剂在污水汽提塔长周期运行过程中逐渐积累在塔盘上造成堵塞,从而使全塔压差高,进而导致污水汽提塔运行状况恶化,外排净化水COD严重超标,从而造成污水处理装置运行恶化,若没有足够缓冲措施用以暂存COD严重超标的净化水的话,装置将被迫停工,所以,此种状况DMTO装置将不能平稳、长周期运行。因此寻找一种高效、短时间解决该问题的方法具有重要意义。

1 导致污水汽提塔压差高原因

内蒙古中煤蒙大新能源化工有限公司(以下简称蒙大公司)DMTO装置2016年4月16日开车运行,开车初期污水汽提塔进料负荷210 t/h左右,再沸蒸汽46 t/h,塔顶回流28 t/h,塔顶采出10 t/h,不凝气采出150 Nm3/h,塔釜净化水采出约190 t/h,全塔压差29 kPa。同年10月初污水汽提塔全塔压差在进料负荷略涨的情况下,全塔压差上涨至35 kPa左右。2个月左右,汽提塔压差迅速上涨至140 kPa。11月份对污水汽提塔进行了冲塔处理(将污水汽提塔各进料及各采出暂停,用再沸将塔升压至0.25 MPa,然后通过放火炬调节阀、安全阀副线全开泄压,用大量气体的排放来振松/落塔盘、降液管积累的催化剂,从而来缓解塔压差),冲塔之后压差短时间内降为70 kPa左右,但很快又涨至220 kPa。2017年1月份再次冲塔,压差降至140 kPa,短期内又涨至200 kPa以上。

污水汽提塔在平稳运行期间水洗水至污水汽提塔的量约为210 t/h。通过离线分析数据可以得出,由水洗水带至污水汽提塔的催化剂量约为8 kg/h,而由净化水外送出去的催化剂量约为5 kg/h,所以截留在污水汽提塔系统内的催化剂量约为3 kg/h,通过估算约有0.5 kg/h的催化剂积存于污水汽提塔内,该部分催化剂的累积造成污水汽提塔堵塞。

2 污水汽提塔堵塞情况判断

一般而言,精馏塔压差主要由塔底液面静压差、塔板液层静压差、全塔液面静压差组成。污水汽提塔压差测量的下引压口在再沸器返塔口上部和52层塔盘下部之间,在污水汽提塔液位计上部,因此可以排除塔底液面静压差对全塔压差的影响。将污水汽提塔开车后压差上涨分为三个阶段:第一阶段,开工初期污水汽提塔压差上涨缓慢,这是催化剂沉淀积层阶段。部分催化剂沉积于浮阀背面以及塔盘表面,逐步减小塔盘的气相通道,从而导致污水汽提塔全塔压差微量上涨;第二阶段,压差由35 kPa开始快速上涨,层状催化剂在运行中破碎随水流冲下,在下面某些塔盘或降液管处集聚;第三阶段,冲塔之后片状催化剂大面积剥离,迅速造成堵塞。

( 来源:《黑龙江日报》 2018-08-19 http://epaper.hljnews.cn/hljrb/20180819/374851.html )

分布在优良区外围、牟平区、世回尧镇西南,该区面积为17.4km2,综合指数值在0.0074~0.0577之间,主要水化学类型为Cl·HCO3-Na·Ca,HCO3-Ca·Na等,为第四系孔隙水和基岩裂隙水,该区主要为居住密集区,工业厂房零星分布,水质良好,需加强保护。

综合以上两种假设所推导出的现象和实际运行过程中污水汽提塔压差变化与进料负荷、再沸量的关系即可判断堵塞位置。所以中煤蒙大化工公司MTO装置2016年污水汽提塔堵塞位置为降液管处。由第二阶段开始进料负荷显著影响污水汽提塔压差,随着降液管堵塞加重,全塔压差快速上涨,污水汽提塔出现淹塔、塔盘漏液等状况。淹塔高度可由压差增量算出,后期压差到200 kPa左右,有30~40层塔盘被淹塔。

MTO装置污水汽提塔塔盘为浮阀塔盘,全塔共有52层塔盘,其中精馏段10层塔盘。不论从污水汽提塔的高压差运行状况还是从停车后检修情况进行判断,污水汽提塔堵塞情况主要发生在提馏段且为提馏段接近进料口的少数塔盘。在此,假设两种极端的堵塞情况:①假设污水汽提塔某层塔盘上浮阀几乎全部堵死,降液管良好。这种情况下,气相通道是全塔压差高低的决定因素。调整污水汽提塔再沸蒸汽量,显著影响着全塔压差的高低,而进料负荷的变化对全塔压差的变化影响有限。②假设污水汽提塔某层塔盘降液管几乎堵死,整塔浮阀状况良好。这种情况下,进料负荷变化会显著影响全塔压差。如果降液管堵塞情况不再变化,一定再沸量下污水汽提塔全塔压差会存在一个极限值。

3 污水汽提塔离线化学清洗

经与有关厂家沟通,为达到高效快速的清洗目的,决定采用化学清洗的方法,中煤蒙大化工公司2017年3月底采用NALCO的药剂,运用离线化学清洗的方法对污水汽提塔进行了清洗。

借鉴同类装置的经验,污水汽提塔若将塔盘拆出进行清洗后回装,大概需要168 h,即便是装置负荷降至80%(甲醇进料180 t/h),污水汽提塔的进料仍将维持在190 t/h,那么若进行常规的处理,不合格的净化水(CODCr>3 000 mg/L)将有31 920 t,而公司内部无任何储罐或池子可以暂存3×104 m3的水,由此可见,在保证装置正常运行的情况下,采用常规的处理方法并不现实。

3.1 清洗使用的药液及原理

清洗过程中首先使用清洗剂,将大量有机物脱除,使垢样变得松散,然后再通过药剂液相清洗,将松散的垢样溶散成小块或泥沙状,最终确保清洗效果;另外药剂中加入缓蚀剂用于保护装置防止腐蚀。

 

1 清洗剂规格

  

项目质量指标实验方法外观澄清的淡琥珀色液体目测密度(15.6 ℃)/kg·L-10.993~1.023GB/T1884

 

2 pH控制剂规格

  

项目质量指标实验方法外观无色或灰色液体目测密度(15.6 ℃)/kg·L-11.4~1.6GB/T1884

 

3 缓蚀剂规格

  

项目质量指标实验方法外观淡黄色液体目测密度(15.6 ℃)/kg·L-11.1~1.3GB/T1884pH值3~5GB/T9724

化学清洗共使用3种药剂:清洗剂、pH控制剂以及缓蚀剂,规格见表1~3。

污水汽提塔清洗完成后压差稳定在30 kPa左右,在同样的运行条件下,较开车初期全塔压差28.5 kPa略高,其清洗效果与污水汽提塔切出进入清洗或切出将塔盘拆出进行处理后并安装方法相同,但更高效、更安全。

3.2 清洗步骤及计划

其清洗过程如下:第一阶段。利用隔膜泵(9)将清洗剂桶(8)中的清洗剂注入到煮塔蒸汽管线中,然后药剂随同煮塔蒸汽进入污水汽提塔(1)中,药剂在塔中和蒸汽一同上升,过程中将沉积在催化剂上的有机物清洗下来,使沉积的片状催化剂变蓬松,上升的蒸汽和药剂会在冷凝器(2)中冷凝,集聚在回流罐(3)中,利用回流泵(4)将药剂打回塔中(间断进行),进一步对塔进行清洗。第二阶段。将pH调整剂及缓蚀剂加入到清洗临时用水槽(6)中,用蒸汽加热到60 ℃,然后借用临时配的管线d进入到回流泵(4)中,利用回流泵将药剂打入到塔顶,清洗塔盘和降液管中已经疏松的催化剂,清洗液回到塔釜,进而通过临时管线进入到水槽(6)中,从而实现清洗液循环注入污水汽提塔,使催化剂骨架破坏打碎,催化剂细粉随着循环药液带出塔外。

  

1.污水汽提塔 2.冷凝器 3.回流罐 4.回流泵 5.塔底再沸器 6.清洗临时用水槽 7.塔底泵 8.清洗剂桶 9.清洗剂用临时隔膜泵 a、b、c、d.临时配管

 

1 污水汽提塔清洗流程简图

3.3 清洗流程及过程

清洗步骤及时间计划如下:①切除进料。塔底净化水改排至污水处理厂事故池;污水汽提塔进料经净化水管线出装置至污水(整个清洗期间);切除污水汽提塔再沸器,关闭出入口阀门。时间安排1 h,外排不合格净化水量190 t/h;COD为5 000~9 000 mg/L。②蒸塔、注试剂(气相)。取凝液水样,观察水样清洗效果。时间安排10 h。③停注蒸汽, 预热缓冲槽药剂至60 ℃,时间安排1 h。④液相循环清洗,时间安排12~48 h。⑤废液排至缓冲罐,时间安排2 h。⑥塔盘冲洗,分两阶段进行:从1到11层塔盘使用临时接的采暖水进行冲洗;从12层至塔底使用汽提塔自身进料进行冲洗;污水经净化水管道排至污水池。时间安排3 h,清洗液排量30 t/h;COD为10 000~20 000 mg/L。⑦恢复生产阶段。污水汽提塔进料;投用塔底再沸器及甲醇蒸气气化器,时间安排2 h。合计时间为24~67 h,共计排水量4 800~13 400 t,其COD为5 000~9 000 mg/L;清洗后产生污水约90 t,COD为10 000~20 000 mg/L。

3.4 清洗效果

一般情况下,江河一般是城市的主要发展轴,沿江道路一般通达性较强,因此,也是市域之间或区域内部的交通干线,一般定位成城市的交通骨架网络。同时,通常临防洪大堤较近,道路因处于江河的防洪距离范围内,其建设需要考虑防洪的各项要求,一般在汛期需承担防洪物资和人员的运输工作,因此,道路一般定位为防汛通道。另外,道路与防洪大堤之间存在一定的区域用于建设风光带,因此,道路的建设需要与风光带的建设综合考虑,将道路景观与沿江风光带的景观相互呼应,因此,道路被定位成景观道路。综上,沿江道路一般的定位主要有交通干道、防汛通道、景观大道3重功能定位。

4 化学清洗的优缺点及其推广应用

4.1 化学清洗的优点

①最为明显的效果是使用时段,蒙大公司用此种方法对污水汽提塔进行处理,用时仅36 h,与花费168 h拆除塔盘进行人工清洗要高效很多,为没有足够缓冲措施暂存净化水又避免停车处理污水汽提塔提供一种新的方法;②化学清洗只需要使用临时的清洗用水槽以及压头合适的隔膜泵以及临时配管,造价并不高,加以并不高的药剂费用,相对于人工成本,显著降低了清洗费用;③化学清洗不需要对塔进行严格的隔离、置换,不需要人进入到塔内进行拆、安装塔盘的工作,避免了安全风险。

4.2 化学清洗的缺点

①NaClO试剂化学清洗过程中用到强碱,强碱会对设备造成苛性腐蚀。中煤蒙大化工公司利用在清洗药池中悬挂铁板并测量其厚度变化来检测设备腐蚀量,该方法并不能准确衡量化学清洗对设备的腐蚀情况,所以还需选择更为合理的腐蚀量评价方法来确定腐蚀情况。②污水汽提塔由催化剂迂回在设备内部形成层状催化剂,若直接药洗,药剂只能作用于层状催化剂表层,需利用冲塔操作将层状催化剂打散以增大催化剂与药剂的接触面积,进而增强清洗效果,减少清洗时间,故清洗过程要注意化学清洗与冲塔操作最好相结合。

4.3 化学清洗的推广应用

在当前工艺技术无法避免因水洗水中催化剂造成污水汽提塔堵塞的情况下,采用NaClO试剂离线化学清洗方法是解决甲醇制烯烃装置污水汽提塔压差高的一种不错选择。

反应堆压力容器属于一级安全设备,在各种运行工况和试验条件下均要保持结构的完整性,不会发生放射性物质的泄漏[1-2]。压力容器承受包括压力、热膨胀等复杂载荷,它的密封性是保证核电站安全运行的关键因素之一[3-4]。因此对其密封性进行系统深入地研究具有重要的工程意义。

4月14日早晨,正在青海省海南州同德县调研水利工作的青海省水利厅厅长于丛乐一行得悉玉树州结古镇发生7.1级地震后,立即就近在兴海县唐乃亥乡召开紧急会议,部署抗震救灾工作。他要求青海省水利厅迅速查清玉树地区水电站等水利设施受损情况,并带队从兴海县出发立即赶赴灾区展开抗震救灾工作。

参考文献

[1] 张变玲.反应调节剂对甲醇制烯烃(MTO)反应的影响[D].太原:中国科学院山西煤炭化学研究所,2009.

[2] 史建公,刘志坚,张敏宏,等.MTO催化剂中国专利技术进展(二)-SAPO系列分子筛[J].中外能源,2013,18(9):73-82.

 
王六,王茂立,汪翔
《日本大片,国产av小电影在线观看,欧美av在线,A片无限看》2018年第04期文献
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