Тема недели: Причины снижения температуры в синтезаторной колонне и способы её устранения
Thread Content
Причины снижения температуры в синтезаторе и способы её устранения. Ответы, основанные на анализе системы, включая принципы реакции в синтезаторе, систему синтеза и систему охлаждения. Надеемся на активное участие всех. За полноту ответов будут начислены дополнительные баллы, в зависимости от обстоятельств. Спасибо за участие.1. Резкое снижение объема подаваемого газа: необходимо закрыть вспомогательные линии для холодного газа, чтобы уменьшить объем циркулирующего газа.
2. Чрезмерно высокое или низкое соотношение водорода и азота в циркулирующем газе: при синтезе аммиака требуется, чтобы соотношение водорода и азота в циркулирующем газе находилось в диапазоне 2,2–2,8. Этот показатель необходимо корректировать в зависимости от типа катализатора и этапа его использования. Неправильное регулирование соотношения водорода и азота может привести к значительному снижению температуры в катализаторном слое. Среди них наибольшее влияние на температуру катализаторного слоя оказывает слишком высокое соотношение водорода и азота; в серьезных случаях это может привести к падению температуры катализаторного слоя и к резкому повышению давления в системе. Метод определения 1. Показывает ли автоматический анализатор соотношения водорода и азота в синтетическом циклическом газе. Соотношение водорода и азота можно рассчитать на основе содержания циркулирующего газа — водорода и метана — на анализаторе. 2. При низком соотношении водорода к азоту ток циркуляционного насоса увеличивается, а разница давлений в системе — также. При высоком соотношении водорода к азоту ток циркулятора ниже. Это связано с тем, что водород имеет меньшую плотность, чем азот, поэтому сопротивление его прохождению через трубопроводы ниже. Сила притяжения между молекулами водорода (силы Эдвардса) также невелика, поэтому его легче сжимать. Поэтому потребление электроэнергии невелико. Способ обработки 1. Снизить положение вспомогательного клапана охлаждения, уменьшить объем циркулирующей смеси (при снижении объема циркуляции необходимо также снизить положение клапана для выпуска аммиака, чтобы избежать слишком низкого уровня жидкости и появления высокого давления газа). В то же время необходимо следить за давлением; если оно растет слишком быстро, следует использовать клапан для сброса давления или попросить компрессор снизить количество подаваемого газа. Если температура уже упала, следует снизить давление и включить электропечь для повышения температуры. 2. Уведомить о необходимости корректировки соотношения водорода и азота в процессе производства газа. При изменении состава газа перед включением колонны или после нее осуществляется медленная выпускная разгерметизация циркулирующего газа для замены его, при этом постепенно увеличивается объем циркуляции, чтобы предотвратить резкий подъем температуры. 3. Следует в полной мере использовать устройства для получения водорода путем мембранного разделения для регулирования соотношения водорода и азота при производстве газа. При низком соотношении водорода к азоту необходимо увеличить объем обрабатываемого газа. При слишком высоком соотношении водорода и азота следует уменьшить объем обрабатываемого газа. III. Повышенное содержание CO и CO2 в дополнительном газе. Это происходит из-за некачественного рафинированного газа или неправильной работы высоконапорных насосов. Кроме того, клапан 56 может не быть полностью закрыт, что приводит к утечке газа. В результате в дополнительном газе повышается содержание CO и CO2. При поступлении большого количества этих газов в реактор, они вместе с H2 вступают в реакции с катализатором: CO + 3H2 → CH4 + H2O; CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O. Образующийся водяной пар затем вступает в реакцию с элементом Fe, содержащимся в катализаторе: H2O + Fe → FeO + H2; 3H2O + 2Fe → Fe2O3 + 2H2O. В результате этого элемент Fe, который способствует активации катализатора, окисляется до феррита и оксида железа(III). Это приводит к снижению активности катализатора, быстрому падению температуры в его слое, а также к повышению давления в системе – то есть к отравлению катализатора. Высокий уровень CO2 не только может отравить катализатор, но и вступать в реакцию с такими веществами, как аммиак, образуя кристаллы. Это приводит к засорению трубопроводов и оборудования в системе, что увеличивает разницу давлений в ней. Метод определения 1. Автоматический анализатор микроколичеств газа после очистки позволяет получить точные данные. Если клапан 56 на высоконапорном насосе не закрыт полностью или происходит внутренняя утечка, автоматический анализатор этого не покажет. В таком случае можно подключить трубку для отбора проб у анализатора к трубке для подачи газа на участке синтеза. 2. При отравлении катализатора в первую очередь наблюдается снижение температуры в верхних слоях катализаторного слоя, в то время как температура в точках с наибольшей температурой незначительно повышается. Кроме того, по мере снижения температуры в этих точках давление также возрастает. Если не принять своевременных мер, то при перемещении точек с наибольшей температурой в крайние уголки катализаторного слоя может произойти его разрушение из-за снижения температуры. Способ обработки 1. Немедленно открыть клапан сброса дополнительного газа, чтобы прервать подачу дополнительного газа и тем самым предотвратить дальнейшее отравление катализатора. Также необходимо немедленно остановить работу компрессора, чтобы избежать превышения давления дополнительного газа установленных значений. На 2-м этапе закрывают вспомогательные клапаны колонны, что позволяет резко снизить объем циркулирующей жидкости. В зависимости от степени отравления можно остановить аппарат для циркуляции жидкости или оставить его в работе, чтобы поддерживать температуру внутри колонны. При необходимости можно включить электрическую печь для повышения температуры. 3. Если отравление приводит к незначительному снижению температуры катализаторного слоя и его воздействие не является значительным, то после того, как газ станет пригодным для использования, можно снова подать в него газ и вернуться к нормальной работе ; При тяжелом отравлении необходимо полностью снизить давление, затем заменить его качественным очищенным газом, после чего подать ток в печь для повышения температуры. Для восстановления отравленного катализатора в течение 2 часов после возобновления нормальной работы можно повысить температуру выше уровня, характерного для нормальной эксплуатации, чтобы способствовать выделению токсинов. В процессе ликвидации аварии необходимо следить за уровнем жидкости в сепараторе аммиака и теплообменнике, чтобы избежать возникновения сбоев, связанных с утечкой высокого давления газа. IV. В газ, поступающий в реактор для синтеза, попадает жидкий аммиак из-за неправильной регулировки уровня жидкости в теплообменнике или несвоевременного сброса аммиака, что приводит к чрезмерному повышению уровня жидкости и её попаданию в реактор. После введения жидкого аммиака в реактор увеличивается его содержание внутри реактора. Это препятствует процессу синтеза и снижает тепло, выделяющееся в ходе реакции. При этом испарение жидкого аммиака внутри реактора поглощает тепло, в результате чего температура катализаторного слоя снижается. В серьезных случаях это может привести к снижению температуры до критических значений; более того, резкие изменения температуры могут повредить элементы оборудования реактора. Метод определения 1. Характерными признаками поступления жидкого аммиака в реактор являются снижение температуры на входе в каталитический слой, резкое увеличение содержания аммиака на входе, быстрое падение температуры в верхней части каталитического слоя и быстрый рост давления в системе. 2. Уровень жидкости в холодильном эксчейндере слишком высок, давление при сбросе аммиака снижается. Способ обработки 1. Быстро снизить уровень жидкости в холодильном эксчейндере; если уровнемер неисправен, необходимо незамедлительно сообщить службе приборов для устранения неисправности. Помимо клапана для сброса аммиака, расположенного на кронштейне клапанов, в холодном обменнике рядом с основным клапаном также имеется ещё один клапан для сброса аммиака, который помогает снижать уровень жидкости в обменнике. 2. Закрыть вспомогательный клапан охлаждения синтезатора, уменьшить объем циркулирующего газа для сдерживания падения температуры. Если температура опустилась ниже температуры активации катализатора, можно прекратить подачу газа, снижение давления и подачу энергии для повышения температуры. 3. При нормальном повышении температуры следует постепенно увеличивать объем циркуляции, чтобы предотвратить резкое её повышение. Как правило, после устранения неисправностей, связанных с жидким аммиаком, температура быстро восстанавливается, поэтому её необходимо контролировать заранее. V. Попадание медного раствора в газ, поступающий в реактор для синтеза, представляет собой серьезную аварию. Основные последствия таковы: 1. Наличие в медном растворе остатков CO и CO2 может привести к временному отравлению катализатора. 2. Небольшое количество H2S в медном расплаве может привести к постоянной деградации катализатора. 3. Попадание медного расплава в колонну приводит к его прилипанию к поверхности катализатора, в результате чего тот теряет свою активность. 4. Попадание медного расплава в колонну может повредить её внутренние компоненты. Если одновременно включается электрический нагреватель, то из-за проводимости медного расплава может произойти короткое замыкание, что приведёт к повреждению нитей нагревателя. Метод определения 1. При подаче медного расплава в реактор температура катализаторного слоя сначала незначительно повышается, а затем резко падает. Особенно заметно это на верхнем уровне; температура на остальных уровнях также снижается. Разница давлений в системе увеличивается, давление в системе повышается. 2. Отсекатель масла может сливать медную жидкость. 3. Наличие медного расплава в газе приводит к увеличению сопротивления при прохождении газа по трубопроводам, что вызывает высокий разницу давлений в циркуляционном насосе. 4. Закупорка пробоотборных трубок в лаборатории синтетического анализа или вытекание медного расплава. Способ обработки 1. Немедленно закрыть клапан подачи воздуха и одновременно открыть клапан сброса воздуха, чтобы предотвратить дальнейшее попадание жидкости. 2. Если медный раствор не попадает в синтезатор, а поступает только в холодильник и отделяч масла, необходимо остановить циркуляционный насос, закрыть главный клапан подачи раствора в синтезатор и вспомогательный клапан холодильника, слив медный раствор из холодильника и отделяча масла, а также провести прочистку перед синтезатором для полного удаления медного раствора из системы. 3. Если медная жидкость попала в реактор и тем самым отравила катализатор, его можно восстановить путем замены и восстановления с использованием свежего газа при высокой температуре и низком давлении. Если обработка неэффективна, остается только замена катализатора. 4. Следите за сбросом давления: сначала необходимо сбросить давление перед башней, затем — сзади неё и внутри башни. При включении цепи необходимо проверить, является ли изоляция электропечи пригодной. VI. Высокое содержание аммиака в газе, поступающем в синтез-колонну. Причины высокого содержания аммиака в газе, поступающем в синтез-колонну: 1. Протечка в части теплообменника холодильника; газ с высоким содержанием аммиака проникает в газ, направляемый в синтез-колонну после разделения аммиака из жидкости. 2. В части аммиак-сепаратора холодного экстрактора возникли повреждения, или загрязнение маслом приводит к снижению эффективности разделения аммиака; кроме того, чрезмерный контроль уровня жидкости приводит к тому, что в газе остается аммиак, в результате чего содержание аммиака в газе, поступающем в реактор, увеличивается. 3. Высокая температура конденсации аммиака затрудняет его превращение из газообразного состояния в жидкое, в результате чего увеличивается содержание газообразного аммиака в газе, поступающем в реактор. Способ обработки 1. Ремонт холодного эксчейндера. 2. Усилить слив масла из холодного экстрактора, при необходимости остановить оборудование для теплой промывки. 3. Снижение температуры конденсации аммиака. VII. Чрезмерный уровень жидкости в котле для отвода тепла. Чрезмерный уровень жидкости может нарушить тепловой баланс в цикле синтеза и снизить температуру входящей среды в реактор. обработка ; Снизить температуру в котле для утилизации тепла от синтеза и привести её в нормальный диапазон. VIII. Чрезмерное содержание метана. Метан не участвует в реакции синтеза аммиака, но занимает часть давления и уносит тепло, выделяющееся в ходе реакции. Поэтому необходимо контролировать соответствующий уровень содержания метана. IX. Неправильная эксплуатация, например ; Чрезмерное открытие холодной вспомогательной линии, слишком быстрое увеличение объема циркуляции, недостаточная мощность электропечи при ее использовании и т. д. X. Нарушение работы термометра, просим обратиться к специалистам