低温甲醇洗系统过滤器运行问题分析

孔秋福，张亚杰

（新疆心连心能源化工有限公司，新疆昌吉 832200）

1 过滤器基本概况

新疆心连心公司低温甲醇洗系统设计4台过滤器，硫化氢浓缩塔（T3）底出液口设置两台S3102A/B，一开一备；热再生塔底（T4）出液口设置贫2台S3101A/B，一开一备。因热再生塔进料加热器E3110出现换热效率下降，2019年中修，把一台富甲醇过滤器从硫化氢浓缩塔（T3）底部出液口移至氮气气提塔（T7）底部出液口作为S3103使用。S3103在2020年中修后投用。一台富甲醇过滤器移走后，原位置用管道连接，作为近路使用。

2 低温甲醇洗系统杂质的产生及堵塞情况

2.1 低温甲醇洗系统杂质产生的原因

2.1.1 低温甲醇洗腐蚀

在甲醇洗系统中有水的情况下，甲醇中溶解的H2S、CO2将使其呈酸性，与之相接触的管道、设备均处在酸性环境中，极易发生电化学腐蚀，生成硫化亚铁。因此低温甲醇洗系统中的水含量要求控制在0.5%以下，但工艺运行经常会出现水含量超标的现象，特别是开停车阶段，超标严重时可达3%～5%，因此系统不可避免地存在电化学腐蚀。

低温甲醇洗在运行一段时间后，由于腐蚀系统内会产生一定量的硫化亚铁等，在停车检修前，虽对系统进行水洗可将大部分硫化物冲洗掉，但不可避免地会有一定的硫化物残留在系统中；当打开设备时，将有空气进入，硫化亚铁与水遇空气会发生强放热反应，进一步对设备造成腐蚀。

2.1.2 外部杂质带入

气化水洗后产生的残余煤灰，会随工艺气带入到后系统，现场取样证明：变换系统由于催化剂和煤气过滤器床层阻拦，煤灰杂质较少；未变换系统没有煤气过滤器和变换炉，带灰较多。

变换洗氨水设计3t/h，2018年中修因洗氨塔腐蚀，停用。未变换洗氨水设计2t，联醇开车后未投用，2020年中修后，分析E3110泄漏原因时，发现变换气和未变换气往低温甲醇洗带煤灰，2020年10月投用未变换气洗氨水1.9t，投用变换气洗氨水2.5t。对比2020年度中修期间检查的变换洗氨塔塔盘情况，可知变换洗氨塔塔盘较干净，未变换洗氨塔塔盘发黑。将低温甲醇洗系统进口未变换气、变换气通入纯净甲醇溶液瓶后发现变换气杂质少，液体干净；未变换气杂质漂浮较多，液体发黑。

对未变换气杂质进行元素分析结果，如表1所示。

表1 变换气杂质分析

元素分析结果显示，清理出的杂质中，碳元素占比一半以上，其次为铁、硫等，说明未变换气携带大量碳杂质进入低温甲醇洗系统。

2.2 低温甲醇洗系统运行过程堵塞情况

（1）P3105进口过滤器，2020年7月3日、8月7日、8月12日，2020年9月中修开车后频繁堵塞；

（2）P3108进口过滤器，2020年中修前，启泵前过滤器偶尔堵塞，启备泵正常运行，2020年中修后两台泵都堵塞不能正常运行；

（3）富甲醇过滤器S3102，每年拆开清洗一次；

（4）贫甲醇过滤器S3101：

调结构产业升级改造项目采用未变换气，设计上没有煤气过滤器和变换炉阻挡煤灰等杂质。2019年12月调结构产业升级改造项目开车后，S3101B（2.5μm）使用10～15d在线冲洗一次，过于频繁，E3110换热效率快速下降。尤其是2020年6月，洗涤塔段间冷却器E3105处高点排气投用后，系统负荷进一步加大，S3101A/B需每3d在线冲洗一次，更为频繁，E3110冷端温差增加尤为明显，中修对E3110化学清洗，造成E3110泄漏问题。

（5）中修开车后，9月27日至10月12日，贫甲醇过滤器S3101流量70m3/h以上。第一阶段，投用5h后，压差迅速升至140kPa，采用在线冲洗方式，即灌入蒸汽凝液、加入氮气扰动、排水，如此操作发现排水对比中修以前不是很脏，但投用后压差迅速上涨，人员操作频繁但没有效果。第二阶段，压差达到140kPa后，拆开过滤器，采用敲打和钢刷刷洗的方法把滤芯不锈钢纤维毡夹层中的固体杂质清理出来一部分，然后放入柠檬酸清洗液中浸泡4h以上，再用蒸汽凝液冲洗干净，吹干后回装备用。如此操作后，S3101的使用周期逐渐加长；12月对各过滤器滤芯进行混装，使得滤芯运行时间进一步 延长。

2.3 低温甲醇洗固体杂质产生及堵塞部位分析

通过中修期间对E3110管壳程的冲洗水判断，E3110管程较脏，固体不容颗粒较多。具体如图1～图2所示。

图1 第一遍冲洗水图

图2 取样图

对硫化物浓度最高的碳钢部位：T4塔、V3106、P3106出口管道、P3108出口管道进行测厚，通过数据对比分析，表明低温甲醇洗硫化物浓度最高的碳钢部位均未有明显腐蚀。

2.4 结论

低温甲醇洗系统固体杂质主要来源于热再生之前的系统，在E10管程沉积，降低换热效率，只有日常运行管理把过滤器使用好，才能把固体杂质进入换热器前过滤下来，才能保证换热器的换热效率不下降，同时也能消除垢下腐蚀和清洗腐蚀的风险。

3 低温甲醇洗过滤器的运行情况

3.1 甲醇过滤器运行

甲醇过滤器运行压差指标为≤150kPa，实际运行中压差达到140kPa时，进行清洗。2015年原始开车至联醇项目开车前（2019年12月），富甲醇过滤器S3102（50μm）运行压差比较稳定，每年拆开清洗一次；2015年原始开车后，贫甲醇过滤器S3101新增一套2.5μm滤芯运行使用，10μm滤芯备用。S3101运行初期（2016年），采用拆开过滤器，取出滤芯，加入FeS清洗剂浸泡，然后用“银猫”水枪把生活水加压0.7MPa，把滤芯清洗干净，然后吹干备用。后来为减轻工作量，同时也根据过滤器的设计，采用在线冲洗的方式，即过滤器从系统切出后，加满蒸汽凝液，然后通入氮气扰动30min，然后排水，如此重复操作直至排出清水，然后氮气吹干备用。2015年原始开车至调结构产业升级改造项目开车运行情况，如表2所示。

表2 开车运行情况

3.2 2019年12月甲醇项目开车至今

（1）2019年12月至2020年9月中修调结构产业升级改造项目投产后，富甲醇过滤器压差变化，未进行清洗。贫甲醇过滤器在线冲洗，冲洗频次逐渐升高，冲洗效果变差，E3110换热效果下降明显。

（2）2020年9月中修后至10月30日E3110更换前。中修开车过程P3108、P3105进口过滤器严重堵塞，贫甲醇两台过滤器一直轮流清洗，失去过滤作用。开车后堵塞情况仍然存在，改变清洗方式、投用变换系统、未变换系统洗氨水、加大清洗力度后逐渐消除。

（3）第三阶段2020年11月至今。在第二阶段的基础上，采取滤芯混装的措施，目前运行稳定，泵进口过滤器堵塞问题消除，过滤器使用周期延长。

3.3 系统浊度变化

目前衡量低温甲醇洗系统的干净程度采用浊度检测的方法，每周一中班在T3107、V3104取样分析。目前行业内对低温甲醇洗系统浊度没有明确标准，对比行业内其他厂家也都不做浊度分析，工业甲醇生产标准中，对浊度也没有规定，只有尽可能去降低。

4 过滤器下步运行控制措施

4.1 过滤精度的控制

行业内现有的资料表明，低温甲醇洗中的固体颗粒直径在2μm～10μm，对标行业内其他厂家使用2.5μm滤芯后换热器运行数据对比证明，2.5μm滤芯可以保证低温甲醇洗的稳定运行。

从新疆公司目前E10运行情况分析，调结构产业升级改造项目开车后E10冷端温差急剧升高，采取措施后，E10冷端温差无明显变化，证明目前过滤器运行控制措施有效，2.5μm滤芯完全可以满足低温甲醇洗的运行使用。

4.2 滤芯清洗方法的控制

不再在线冲洗，采用拆开清洗的方法，5h内完成过滤器的切换、滤芯更换、置换、备用、投用，减少与空气接触时间并彻底清洗干净滤芯。

4.3 滤芯混装，控制浊度

低温甲醇洗系统浊度行业内没有参考依据，对比日常饮用水检测国家标准，要求浊度小于1NTU，当水源与净水技术条件限制时小于3NTU。根据低温甲醇洗的运行情况，在E3110冷端温差稳定的条件下，要求T3107甲醇浊度小于3NTU，当浊度高于3NTU时，S3102中增加10μm滤芯数量，减少50μm滤芯数量；要求T3104甲醇浊度小于1NTU，当浊度高于1NTU时，S3103中增加10μm、2.5μm滤芯数量，减少50μm滤芯数量。