低压甲醇合成系统优化改造工作总结

摘要：通过理论计算和对低压甲醇合成系统不断实施优化改造，最终解决了管道气柱共振的顽固性难题，2021年9月c循环机成功并入系统，实现了低压甲醇的高产能长周期的安全稳定运行。

关键词：甲醇合成;气柱振动;循环机;稳定运行

前言

自2019年12月甲醇项目投产以来，运行中装置出现了一些难题，经过论证分析，2020年中修期间对甲醇系统进行了一系列技改工作，但甲醇合成利旧循环机无法正常运行，更无法并入系统的问题仍未得到解决。

随着甲醇市场正常化，根据生产实际需要，为保障甲醇合成装置运行稳定性和解决对氨合成局部检修的特殊工况下合成气大量放空的问题，我司决定对甲醇合成装置运行中出现（利旧）c循环机难以并入系统的难题进行攻关、系统优化改造，以实现甲醇合成装置产能达到500吨/天以上的目标，即实现项目年产15万吨精醇的目标。

1 现状分析

甲醇合成装置自开车以来，基本稳定在53--60%低负荷运行，但循环机管道振动伴随着整个生产，日常运行时严格控制系统入塔氢气含量72-78（基本控制在75-77%之间），甲醇塔出口氮气含量基本控制在15%左右。管道经过前期加固，通过现场放空调整降低氩气含量和控制系统中氩气含量小于3%等操作手段后，管道振动稳定在8mm/s左右。

a循环机因轴瓦磨损严重于2020年10月、12月被迫停机检修，用时9小时/次，2021年1月轴瓦磨损，调整电机与主机轴对中停机，用时27小时。c循环机为利旧机组，目前无法单独或并入系统（a或b）正常运行，每次停机无备机，成为项目实现达产的难题和绊脚石。

2 问题分析和处理措施

首先，由于甲醇合成装置循环机在应用的过程中，会产生气流和压力，气流压力和速度都会产生脉动，也就是所谓的气流脉动。其次，在管线系统运作的过程中会产生比较大的共振现象，这种共振现象主要分为两类，其中一类是气柱共振，另一类则是管线机械共振。

一般情况下，甲醇合成装置循环机管线内输送的气体，其流速与声速进行比较之后是能够忽略不计的，在这种情况之下，可以将气体视为是静止的，这一类气体就被称作是气柱，气柱在周期性排气和吸气的影响之下，就会产生振动的现象，其主要的外观表现就是压力脉动，当激发的频率与气柱自身的频率相等或者是极其相近的情况之下，气柱自身会产生强烈的脉动，也就是所谓的气柱共振现象了，此时其他的压力的波动幅度也是最大的。

而所谓的管线机械共振现象，其实是正在脉动的气柱遇到弯头、三通以及其他的截面变化元件情况之下而产生激振力，而在前文也提及到，激振力一旦产生，后续整个系统就会出现机械振动响应现象，也就是管线机械共振现象，当激振力的频率与管线结构的固有频率相等或者是相近的情况之下，管线振动就会出现最大的振动幅度，对于相关的生产活动的影响也比较大。

通过对机组管道整体作脉动计算分析，引起c循环机不能并入系统或单独运行的原因是气柱共振现象导致的。为此，经过详细论证、核算，最终形成了可实施的改造方案，以满足装置ab、bc、ac、abc四种工况运行的目的，同时实现项目年产15万吨精醇的目标。

循环机入口改造：1、a和b循环机入口进两缸的汇合改到楼上;2、V1904出口管加π型弯;3、c循环机缓冲器进口（管道侧）增加孔板，c循环机管道不需要变更。

循环机出口改造：1、V1901移至ab机之间大小头处，走水平斜管与原斜管相接，进V1901水平直管段取消，最短连接;c循环机切断阀连同大小头移至分支三通处。2、b循环机缓冲器出口（管道侧）增加孔板;3、V1901出口管加π型弯;4、c循环机缓冲器出口（管道侧）增加孔板;5、C循环機出口管线增加一缓冲罐。

与此同时，c循环机转速需要改造成与ab机组一致，缸径不变，保留原来，排气量比ab机组大，可在进口气量波动不大的情况下，通过一回一阀进行气量调节，以降低管道振动的可能性，同时原电机也随之进行匹配改造。

3 改造投资与效益分析

3.1 改造投资

3.2 经济效益分析：

根据财务报表，装置按照一年300天运行，甲醇产量日增加200吨，吨利润300元，即年净利润为1800×0.85=1530万元，折旧费共计17万元，投资回收期为0.18年。

4 小结

通过理论计算和对低压甲醇合成系统不断实施优化改造，最终解决了管道气柱共振的顽固性难题，2021年9月c循环机成功并入系统，实现了低压甲醇的高产能长周期的安全稳定运行。

作者简介：王彦军（1986.7-），男，河南省原阳县人，工程师，从事化工工程建设管理和技术研究工作。