4.0Mt/a 煤制油油品合成裝置滿負荷運行存在問題及措施

王建英

（國家能源集團寧夏煤業(yè)公司，寧夏 銀川 750411）

4.0Mt/a 煤制油費托合成裝置2016 年12 月5日產(chǎn)出油品，經(jīng)過兩年多技改優(yōu)化，裝置基本能夠安全、穩(wěn)定運行，但裝置負荷達到90%以上后，出現(xiàn)了反應器系統(tǒng)阻力高、出蠟不暢、脫碳吸收塔壓差大等瓶頸問題，影響裝置產(chǎn)能提升。

1 裝置高負荷運行存在的問題

1.1 費托合成單元系統(tǒng)阻力大

費托合成單元系統(tǒng)阻力降主要來自反應器分布器、循環(huán)換分離器等設備。原設計系統(tǒng)阻力降為570kPa，循環(huán)換熱器壓差為100kPa，分布器壓差為50kPa。目前費托各系列系統(tǒng)阻力降、熱側壓差及分布器壓差如表1。

1.1.1 反應器底部分布器壓差高

反應器分布器壓差自開車以來一直處于上漲趨勢，主要費托反應器停車時反應器物料沉積到反應器底部，工藝交出時分布器易被渣蠟堵塞，開車后壓差明顯上漲，目前95%負荷情況下分布器壓差為60～100kPa（設計值＜50kPa），長期運行存在設備損壞及系統(tǒng)能耗高的問題。

表1 費托各系列壓降

1.1.2 循環(huán)換熱分離器熱側壓差高

循環(huán)換熱分離器在運行過程中先后出現(xiàn)熱側壓降大、換熱性能低、重質油分離效果差[1]等問題，費托I-VI 系列進口循環(huán)換熱分離器主要存在壓降較高、分離效果差的問題，VII、VIII 系列國產(chǎn)循環(huán)換熱分離器主要存在無法分離重質油等問題，主要原因是循環(huán)換熱分離器采用板式換熱器形式，板片薄，由于費托反應器頂部旋風分離效果差，容易發(fā)生局部過冷，造成析蠟，導致?lián)Q熱器結垢，從而導致循環(huán)換熱器阻力增加，費托I-VI 系列循環(huán)換熱器設計熱側壓差250kPa，最高達到350kPa，由于各系列阻力降不同，存在不同系列反應器搶氣問題，裝置操作難度增加。

1.2 空冷器負荷不足

1.2.1 汽提塔頂空冷器負荷不足

許多空冷器結構設計存在不足，使用條件苛刻[2]。本裝置由于費托合成產(chǎn)品分布偏差大[3]，同時上游循環(huán)換熱分離器分離效果差，造成輕質油攜帶重油，汽提塔分離能力受限，塔頂輕質油干點達到200℃（設計160℃），流量較設計高3～4 倍，每逢夏季或高溫天氣汽提空冷器均出現(xiàn)冷卻效果不足，冷后溫度超標的現(xiàn)象。造成釋放氣帶液嚴重，釋放氣壓縮機入口分液罐高液位聯(lián)鎖跳車，影響壓縮機的正常運行。

1.2.2 凈化氣空冷器負荷不足

費托尾氣量超設計值，95%負荷費托尾氣達到68×104m3/h（設計值58×104m3/h），同時凈化氣空冷器設計偏小，每逢夏季或高溫天氣，凈化氣空冷器均出現(xiàn)冷卻效果不足，冷后溫度超標的現(xiàn)象，送至費托合成及低溫油洗裝置的脫碳凈化氣溫度超出設計值，導致費托合成循環(huán)氣壓縮機及低溫油洗壓縮機入口溫度超標，影響壓縮機正常運行。為確保下游壓縮機正常運行，只能投用臨時噴淋水，用水量約8～10t/h，確保凈化氣空冷器出口溫度小于55℃以下。

1.2.3 再生氣空冷器負荷不足

二氧化碳排放尾氣量超設計值，95%負荷費托尾氣達到12×104m3/h（設計值9.4×104m3/h），再生氣空冷器均出現(xiàn)冷卻效果不足，冷后溫度超標的現(xiàn)象，造成脫碳系統(tǒng)水耗增加，再生氣中非甲烷總烴含量上漲，污染環(huán)境。對裝置穩(wěn)定運行造成了很大影響。

1.3 脫碳超負荷運行

受反應轉化率、氫碳比、系統(tǒng)氮含量高等因素影響，當費托總負荷達到95%，脫碳合成尾氣量達68×104m3/h，脫碳系統(tǒng)負荷達到117%，嚴重超出設計最大110%負荷。脫碳單元超負荷運行，易造成CO2吸收塔壓差增大，目前油品B 線CO2吸收塔半塔壓差已經(jīng)達到高報警值，半塔壓差正常操作值＜8kPa，全塔壓差＜15kPa，目前脫碳系統(tǒng)負荷達到滿負荷58×104m3/h 時，半塔壓差已經(jīng)達到16kPa，全塔壓差達到28kPa，且壓差呈緩慢上漲趨勢，存在液泛的風險，嚴重影響系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

2 采取處理措施

2.1 解決費托合成單元系統(tǒng)阻力大的問題

2.1.1 解決分布器壓差高的問題

1）維持合成氣壓力大于3.16 以上，高負荷工況循環(huán)氣壓縮機轉速8000r/min 以上，利用大氣量對分布器進行吹通。2）費托反應器停車工藝交出時，用重柴對反應器進行沖洗，減少催化劑在底部分布器沉積。3）大檢修對1～8 系列反應器底部氣體分布器逐個清理疏通。見表2。

2.1.2 解決循環(huán)換熱分離器壓差高問題

1）費托反應器逐臺停車進行檢修，對反應器頂部旋風分離器進行改造，降低氣相攜帶液體及催化劑（攜帶固含量＜10mg/kg）；2）對費托各系列循環(huán)換熱分離器板換及TP 進行清理，同時對內(nèi)漏板換及破裂包邊進行修復；3）對進口循環(huán)換熱分離器進行徹底更換，采用管殼式換熱器+分離器方案，解決進口循環(huán)換熱分離器堵塞的問題。

表2 費托各系列壓降

2.2 解決空冷器負荷不足的問題

1）對循環(huán)換熱分離器進行改造，提高分離效果，確保重質油和輕質油得到有效分離，降低入輕質油量及干點，降低汽提空冷器負荷；2）系統(tǒng)工藝優(yōu)化，各操作參數(shù)盡量靠近設計參數(shù)；3）根據(jù)實際運行物料情況重新核算空冷器設計，空冷設計環(huán)境溫度由原來32℃提高至36℃。汽提空冷器、凈化氣空冷器增加空冷片數(shù)，確保滿足高負荷運行。。

2.3 解決脫碳系統(tǒng)超負荷問題

1）通過反應器旋風分離器、分布器及循環(huán)換熱分離器改造降低費托系統(tǒng)阻力，提高壓縮機循環(huán)量，提高合成氣轉化率。2）調整費托反應器運行工況，提高催化劑保有量，提高催化劑更換頻次，控制氫碳比，提高反應轉化率。3）嚴格控制五價釩濃度≥20g/L，防止設備、管道腐蝕堵塞填料。4）停車檢查塔內(nèi)件，查看填料段堵塞情況。對于可熱熔的雜質，采用蒸汽吹掃、熱水清洗；對于不可溶固體雜質，將堵塞部分拆卸、清洗（清理）。

3 結語

通過上述措施逐步實施，裝置運行日趨平穩(wěn)運行，油品合成裝置負荷由年初80%提高到目前95%以上負荷，每日油品產(chǎn)量達到11000t 左右，為完成全年油品產(chǎn)量完成提供了有力的保障。