低温甲醇洗热再生塔冷凝器在线堵漏技术研究

梁志敏（中海石油化学股份有限公司，内蒙古 呼和浩特 010070）

0 引言

中海石油化学股份有限公司所属天野化工是年产300 kt合成氨，520 kt尿素的大型化肥企业，原设计合成氨装置采用Shell渣油气化，原料气净化采用LVRGL两步法低温甲醇洗工艺联合液氮洗的工艺，1996年投产[1]。

热再生塔冷凝器为两步法低温甲醇洗热再生塔的循环水冷却器。装置运行过程中,循环水COD持续走高，从最初的COD＜10 mg/L，经过11 d的运行上涨到41 mg/L，循环水品质逐渐恶化，直接威胁到装置的安全运行及环境保护。经过排查最终发现该水冷器内漏。经过研究，采取一系列措施，避免了装置停车检修该换热器，为公司大大节约成本。

1 基本信息介绍

1.1 低温甲醇洗热再生工艺流程

低温甲醇洗脱硫后的甲醇经过回收有效气后通过GA201泵加压送至H2S热再生塔（DA203），甲醇蒸汽和酸性气体混合物，从DA203塔顶部抽出，经过EA210和EA208降温回收其中的甲醇,回收甲醇进FA204罐。来自热FA204的气体，通过EA211和EA212冷却，甲醇和酸性气在FA206分离，酸性气赋热后送出界区，甲醇回收送DA203做回流[2]。

再生完毕的贫甲醇由GA202泵送至脱碳单元。系统缺甲醇时，由FB201内新鲜甲醇补充。硫化氢热再生流程简图如图1所示。

图1 硫化氢热再生流程简图

1.2 泄漏设备基本信息

泄漏设备为热再生塔冷凝器（EA208），固定管板换热器，管侧及壳侧材质均为碳钢。换热面积为171 m2，列管规格：19×2×6 000×484，壳侧介质为酸性气，管侧介质为循环冷却水。

1.3 泄漏原因分析

根据实际运行情况总结泄漏原因主要为以下几点：一是EA208壳侧管侧均为碳钢设备，长时间在含有微量水的酸性气环境下工作，导致列管腐蚀减薄。二是近几年冬季作为原料的天然气紧缺，每年冬季11至12月份天野化工停车。第二年2至3月份开车，在停车期间为使设备防冻，对该换热器拆封头吹水防冻。导致碳钢管线长时间暴露在空气中，导致腐蚀减薄。三是循环水水质较差，长时间腐蚀导致列管泄漏。

2 在线堵漏实施措施

2.1 总体思路

再生塔冷凝器（EA208）是硫化氢热再生塔酸性气的最主要冷凝设备，目的是将酸性气中的甲醇冷凝回收。酸性气走壳侧，循环水走管侧，而EA208堵漏必须停循环水拆封头作业。该换热器停循环水后将面临以下四项风险：一是酸性气温度升高，夹带大量甲醇，将会造成管线无法满足输送气量要求，硫化氢热再生塔压力升高；二是甲醇将跑到火炬系统，给环境保护带来压力；三是系统从硫化氢热再生塔气相大量跑甲醇，系统面临断甲醇循环的风险；四是热再生塔回流泵（GA204）入口甲醇温度升高，汽蚀导致不打量，硫化氢热再生塔回流槽（FA204）液满形成气封，导致硫化氢热再生塔工况大幅波动。因此该换热器在线堵漏的关键点为降低酸性气温度。降低酸性气温度一是可通过改变硫化氢热再生塔回流温度进行降低酸性气温度，二是减少再沸器加热蒸汽，降低甲醇蒸发量；三是通过配置管线降低FA204罐内温度。维持系统稳定运行。由于酸性气夹带甲醇，系统内要及时补充甲醇，补充量必须满足正常生产时硫化氢热再生塔回流量F210的量，系统补甲醇泵（GA206）能够满足该需求。后系统夹带甲醇量为F210的甲醇量。

2.2 前期准备工作

从GA206B出口止逆阀处配置管线到GA204A出口止逆阀管线，使用冷甲醇做DA203塔回流，降低酸性气温度。GA204B入口管线制作临时喷淋装置，临时喷淋装置采用碳钢管线焊接成蜈蚣形状，主管线采用3.33 cm管线，支管线采用六分管线，支管线每隔1 cm开φ1 mm的小孔。使用内径3.33 cm的胶管接至现场生消水处。从低温甲醇洗装置其他部位导淋配置冷甲醇至预洗甲醇换热器（EA210）壳侧管线导淋及硫化氢吸收塔下塔液位调节阀LCV216管线导淋及排气导淋，最终将-60 ℃甲醇输入FA204罐中，降低甲醇温度，减少甲醇挥发至气相。以上所配制的管线经氮气吹扫合格后方可投用，所配制的管线开阀试压无泄漏方可投用。提前对EA208两侧封头处搭架子，拆除保温，切割楼板，安装导链，现场准备，封头

处安装防爆风机一台，进行现场作业环境空气通风流通。EA208上部及FA204罐提前拆保温，在其上部分别制作临时喷淋装置，临时喷淋装置采用碳钢管线焊接成蜈蚣形状，主管线采用4.995 cm管线，支管线采用六分管线，支管线每隔1 cm开φ1 mm的小孔。将临时管线焊接固定在EA208及FA204罐上部，使用生消水带就近连接到消防水栓处。（备用措施）提前检查硫化氢放空管线投用正常。检查热再生塔系统压力PC203B到火炬系统管线畅通，合成火炬分离罐液位正常，总火炬洗涤液切换至事故罐。EA208两侧封头排气及管线导淋处接临时胶管引到远处。

2.3 工艺隔离交出EA208过程

两台气化炉负荷由满负荷天然气量由16.8 kNm3/h 减至13 kNm3/h；尿素装置负荷减由28 kNm3/h至 20 kNm3/h。最终将酸性气量减至1 300 km3/h，保证更换过程安全。减少再沸器加热蒸汽量，减少硫化氢热再生塔内甲醇蒸发量。调整CO2再生塔压力由 25 kPa提至30 kPa，同时全开CO2再生塔至酸性气深冷器（EA212）的气提气阀门。增加EA212管侧中气提气量降低酸性气温度，进行回收甲醇。逐渐缓慢关闭EA208循环水，操作步骤：隔离EA208循环水①逐渐关小EA208循环水上水阀及回水阀，直至全关；②关阀过程中，需时刻观察EA208壳侧出口温度T219温度变化的变化情况。温度上涨时，投用从GA206B出口止逆阀到GA204A泵出口止逆阀的技改管线。投用时，GA204A入口阀全关，出口阀全关，GA206B入口阀全开，出口阀全关。由于止逆阀拆除，启动GA206B要防止GA204B泵热甲醇倒流至GA206B，产生气蚀，影响打量。应严格按照启泵操作要求启泵后，缓慢开出口阀。GA206B出口阀逐渐全开，用FA204的液位LCV210调节阀调整F210流量至5.4 m3/h，同时配合再沸器负荷控制温度硫化氢热再生塔塔顶温度T215＜80 ℃。GA204A泵出口阀关小，控制硫化氢热再生塔回流槽液位LCA210液位，LCA210液位低时，停GA204A，全关出口阀。液位高时启动GA204A泵。启动GA204前将GA204入口管线生消水喷淋打开，降温。稳定后LCA210液位不在变化，GA204A泵停。由于系统原料由渣油改天然气后，系统内羰基硫及氢氰酸大幅度减少，因此可减少低温甲醇洗硫化氢吸收塔下塔甲醇。即EA210壳侧流量由3 m3/h可减至1.5 m3/h。减少流向硫化氢热再生塔回流槽的甲醇，同时方便在该管线配入低温甲醇洗脱碳单元更低温度的甲醇。EA208循环水侧隔离后，打开导淋和排气进行泄压和排液。导淋和排气进行泄压后，检查换热器漏量情况，并注意观察风向，将泄漏气用提前接的胶管引至下风向；在拆除和堵漏的过程中可适当降低硫化氢热再生塔系统压力PC203压力，方便检修。

安排专人检查合成处火炬分离罐液位，并及时启泵，维持液位在30%以下；如液位仍上涨，及时安排人员从导淋阀排入油桶中，防止液位满，火炬液封造成事故。

停用原料气氨冷器，提高入硫化氢吸收塔原料气温度，降低酸性气在甲醇中的溶解度，达到降低酸性气的目的。适当降低甲醇循环量，提高入硫化氢吸收塔甲醇温度，降低酸性气量[2]。

根据酸性气系统压力投用EA208上部及FA204冷却水喷淋装置。停EA208换热器停用前后工况关键指标对比如表1所示。

表1 停EA208换热器停用前后工况关键指标对比表

分析说明：指标变化后对系统的影响主要表现在系统跑甲醇。需在火炬分离罐中回收甲醇。因系统减负荷及平横系统内甲醇消耗，F210量实际控制5.4 m3/h 为最佳值，且GA204B泵不用启泵，工况平稳。

2.4 EA208检修过程

EA208切出循环水后等待系统稳定后，通知检修人员作业。为节省检修时间可将检修和监护人员分两组，佩戴防甲醇面具，同时拆两侧封头。

检修过程中监护人员随时检测环境内硫化氢浓度，实际作业过程中作业环境硫化氢未检出。

拆下封头后发现明显3根根列管泄漏，其中一根泄漏量大，检修人员佩戴长管面具，使用提前准备好的锥形销（18×23 mm）在列管两侧用锤头砸紧封堵并电气焊焊接，根据酸性气实际成分及作业点环气做样情况，泄漏点不具备着火爆炸条件，因此最终决定封堵后焊接。实际作业进度：工艺调整用时1.5 h；工况检查用时1 h；拆封头1.5 h；堵漏回装3 h，共计用时7 h。

3 结语

在实际在线堵漏作业过程中，考虑到工况稳定，EA208及FA204外部临时加装喷淋装置未投用，系统内补充冷甲醇临时管线未投用。但GA204A泵运行时，入口喷淋装置必须投用，否则泵气蚀不打量。系统内除DA203回流补充的新鲜甲醇外，无需其他措施补充甲醇。停用EA208循环水时必须做好应急处置措施，如导致甲醇循环中断，或再生工况恶化无法继续运行时，原料气退至气化岗位放空，净化及后工序做停车处理，停甲醇循环，EA208隔离泄压交出检修。循环水系统循环量35 000 m3/h，后期利用10 d的时间逐渐小流量置换，同时循环水内加入大量杀菌剂，循环水指标逐渐恢复正常。平时因严格控制低温甲醇洗甲醇中水含量，控制循环水各项指标，减少设备腐蚀。制定更新计划，利用大修机会更换该设备，彻底解决该隐患。六塔循环低温甲醇洗中硫化氢热再生塔冷却器是比较常见，因受到实际生产酸性环境的影响，在运行中难免出现管束内漏现象，如流程和我公司相似，可以借鉴我公司堵漏措施，可以减少系统停车次数和时间，保障系统的长周期运行，节约检修成本[3]。