大庆油田化工集团甲醇分公司甲醇车间 黑龙江大庆
摘要：纯氧转化炉以其技术先进，结构简单，操作容易，扩容量大，触媒装填方便，被越来越多的化工企业所应用。纯氧转化炉的烧嘴由于工作环境温度高，对设备的材料，结构要求比较高。为了保障烧嘴的正常运行，它有一套完整的冷却系统。这套烧嘴冷却系统运行的是否平稳，直接对甲醇的产量、产品质量、能源消耗、原料消耗等方面都有重要的影响。综上所述，本文将对纯氧二段炉烧嘴冷却系统改造与优化进行论述与说明，旨在完善纯氧转化炉烧嘴冷却系统，提升纯氧转化炉烧嘴的使用寿命，增强安全性可操作性、降低操作人员工作强度。从而提升甲醇的产量与质量，降低生产成本，增加企业的经济效益。
关键词：转化炉；纯氧转化炉烧嘴；除盐水；高位水槽；备压；烧嘴冷却系统；优化方案
前言
本装置始建于1989年3月，当时由上海化工设计院设计生产能力为年产6万吨甲醇，2000年以原装置为基础进行节能扩产改造，生产能力达到年产10万吨甲醇，2001年11月竣工投产该装置工艺上采用纯氧二段炉生产技术，应用国际上比较先进的低温氧化锌脱硫，二段蒸汽转化、低压合成，三塔精馏的工艺路线生产甲醇，同时采用汽提塔蒸汽汽提精馏残液的环保技术。核心设备合成气压缩机组和纯氧二段炉，引进意大利卡萨利纯氧烧嘴及配套冷却工艺。
1、甲醇纯氧转化炉冷却系统原始流程概述
烃类和水蒸汽在镍催化剂的作用下发生反应，生成CO、CO2和H2，为吸热反应。从转化一段炉出来的760℃转化气通过一、二、三号输气管后与40％原料气混合进入二段炉的上部与空分来的纯氧进行部分燃烧氧化反应，所产生的热量供转化气中的烃类进行深度转化，生成CO、CO2、H2温度985℃的转化气。从除氧器来的90℃除盐水经中压锅炉给水泵供水，分两条线，一条事故上水线，另一条经循环泵提压至2.3Mpa进入高位水槽，经高位水槽备压氮气加压至2.6Mpa进入纯氧转化炉烧嘴的夹套层对烧嘴进行冷却，出烧嘴的115℃除盐水经循环水换热器冷却至90℃回到循环泵入口进行循环使用。当纯氧转化炉烧嘴冷却水流量低于4㎥/s时，DCS联锁系统延时9秒开始启动，事故上水两位阀打开进行事故上水，同时循环泵入口处排污两位阀打开进行排污，这样就大大增加了烧嘴冷却水流量，形成大流量冷却，以防止纯氧转化炉烧嘴超温，保障它的工作环境。同时一、二、三号输气管水夹套除盐水冷却水回收到地下槽。
2、影响纯氧烧嘴冷却系统操作稳定的原因分析
1)高位水槽冷却水流量波动的主要原因就是高位水槽的气备压不够稳定。
2) 气备压线、上水线的冬季冻堵是次要原因
3）设计存在缺陷也是造成高位水槽的气备压不够稳定的一个原因。
4）管线法兰、排污阀门仪表都有泄漏也是造成高位水槽的气备压不够稳定的一个原因。
为了保证高位水槽备压在2.3-2.6Mpa我们需要不断的往高位水槽充入氮气。一个班有时候需要更换十五个氮气钢瓶，同时在冬季，氮气钢瓶压力低于水槽压力时，水槽的水就会回串，造成充气管线冻堵，高位水槽的气备压就减小，为保障充气管线不被冻堵，我们就要不断的用蒸汽加热冲压线，同时中控室也不好控制高位水槽气备压，大大的增加了操作工的劳动强度。其次原因是管线法兰、排污阀门仪表都有漏点，充入的氮气在一段时间就会漏没。同时进入冬季，为了保证排污线不冻需要排污阀有一定的开度。这些都是造成气备压不稳的因素。
3、设计原因分析
1）在设计施工上存在一定的缺陷：
事故上水线存在设计缺陷：当二段炉烧嘴流量低时，中控DCS系统延迟9秒、事故上水阀打开，同时泵前排污两位阀全部打开，这时由于它大量的排污，使循环泵入口流量不稳定，造成循环泵气蚀，同时使中压汽包上水很不稳定，严重影响整套转化中压水系统的平稳运行。同时造成除盐水的大量浪费。
2）事故上水线两位阀的位置缺陷：进入冬季生产，由于事故上水线两位阀在高位水槽处，长时间处于低温环境且处于关闭状态，在气温低时发生冻堵，造成管线破裂，造成整套装置停车。
4、设备原因：
1）中压锅炉给水泵同时给高位水槽和中压汽包提供除盐水，中压锅炉给水泵流量和压力都不够同时给两套系统上水，存在一定的缺陷。
2）事故上水阀在室外高处，低温环境很容易冻同时两位阀流量大，不能调节。
5、优化整改
针对以上纯氧烧嘴冷却系统存在的问题，提出了优化建议：
1）设备方面整改：
a、换泵:由于中压锅炉给水泵压力流量不能满足同时为两套系统上水，所以我们将中压锅炉给水泵换成6.0Mpa的大泵，这样既能满足两套系统上水，同时还能给高位水槽提供2.6Mpa备压。
b、事故上水阀改位置：我们将事故上水阀改到室内泵房，改变了操作环境。
2)工艺方面整改:
对于事故上水线冬季容易冻堵，我们将正常上水线和事故上水线合并成一条上水线。这样上水线就总是有水流过就不存在冻堵了。同时也节约了管线，为企业增加了效益。
a、对高位水槽备压进行整改，去除高位水槽气体备压，改为水备压，简化了操作程序。由于是大泵压力流量都充足就可以不用氮气冲压了，这样还节省了氮气。同时大大减轻操作人员的劳动强度。
b、把事故上水付现阀付现改成小阀，就用它进行微调给高位水槽进行备压。
c、工艺操作进行优化:
1）由于工艺流程改了，我们对烧嘴冷却水系统工艺操作进行优化，首先我们将给水压力控制在2.8Mpa，通过事故上水线付线阀进行调节高位水槽水备压，这样即好调节又不会有太大的波动，同时我们将事故排污前截止阀关小。这样在事故状态下，既保证了烧嘴流量，又不会造成两套系统上水波动。同时将高位水槽排污引到输气管水夹套回水线上，对冬季排污掉的除盐水进行回收，仅此一项每年就节约 除盐水900吨。
2）我们还对烧嘴冷却系统的开停车操作规程进行优化，保证烧嘴水夹套内外压差不大于0.5Mpa。这样就大大延长了烧嘴的使用寿命。
6、经济效益
下面是我们改造前后所用原料的对比表:
通过以上的整改，使纯氧转化炉烧嘴冷却系统运行平稳，每年节约了除盐水900吨和氮气19.8万方，一年直接节约249750元，同时大大降低了操作工的工作强度，自从改造以后我们从每两年换一次烧嘴头延长到十三年都没有更换烧嘴头。大大增加了纯氧转化炉烧嘴的使用寿命。此系统已经平稳运行了十三个年头，积累了丰富的技术和经验，可以推广到所有应用纯氧转化炉烧嘴上。
总结：
随着我国经济水平的不断提高，甲醇行业得到了飞速发展。面对着激烈的市场环境，我们企业为了提高甲醇产量，降低成本，增加市场的竞争能力。因此对纯氧转化炉烧嘴冷却系统进行改造与优化，从而提升纯氧转化炉烧嘴平稳率，为我厂取得巨大经济效益，打下了坚实的基础。为企业的降本增效，增加企业的竞争力做出了贡献。
参考文献：
1.王伟、赵凤超《甲醇操作规程》
论文作者:王永
论文发表刊物:《防护工程》2019年13期
论文发表时间:2019/11/12
标签：水槽论文; 高位论文; 水线论文; 甲醇论文; 系统论文; 事故论文; 氮气论文; 《防护工程》2019年13期论文;