脫碳再生塔05C002再生工況差的原因分析

李 強(qiáng)

（中海石油化學(xué)股份有限公司，海南東方 572600）

合成氨裝置在2012年檢修開車后，脫碳工況一直存在問題，吸收塔出口二氧化碳微量超標(biāo)。我們?cè)诙喾N影響微量的因素中，找到再生塔再生工況差的原因，下面詳細(xì)介紹。

1 本裝置脫除CO2的原理

經(jīng)變換后的工藝氣中CO2含量在19.02%左右。本裝置采用改良苯菲爾法脫除工藝氣中的CO2，吸收劑為碳酸鉀溶液，由兩段吸收，兩段再生，四級(jí)噴射閃蒸組成。反應(yīng)如下：

這是一個(gè)可逆過程，脫碳溶液中K2CO3吸收CO2生成KHCO3，KHCO3又在加熱、減壓的條件下放出CO2，重新變成K2CO3。前一個(gè)過程是吸收過程，后一個(gè)過程是CO2再生過程。經(jīng)過吸收塔的工藝氣CO2含量小于0.1%，再生后CO2純度為98.5%。

2 存在的問題

2.1 合成裝置目前運(yùn)行工況

生產(chǎn)負(fù)荷FC03013 27.24km3／h

脫碳吸收塔出口微量AR06001 0.056%

再生塔05C002底部溫度TI05011 123.7℃

05P005運(yùn)行，脫碳小循環(huán)

設(shè)計(jì)指標(biāo)是FC03013 28.6km3／h，TI05011 128℃，AR06001＜0.1%。

2.2 吸收塔05C001出口微量超標(biāo)

影響微量的因素有堿液循環(huán)量；堿液再生溫度；堿液冷卻溫度；貧液、半貧液分配；系統(tǒng)壓力；氣液接觸；堿液組分。目前，堿液組分正常，循環(huán)量正常，貧液，半貧液流量分配正常，系統(tǒng)壓力正常，堿液冷卻和氣液接觸也正常。脫碳小循環(huán)無法停止。脫碳小循環(huán)是從再生塔05C002底部退液至地下槽，再通過05P005打回05C002塔內(nèi)。當(dāng)停下05P005時(shí)，再生塔塔底再生溫度低，吸收塔出口微量超標(biāo)，具體如下。

TI05011 121.6℃，AR06001 0.187%。設(shè)計(jì)指標(biāo)為TI05011 128℃，AR06001＜0.1%。

3 再生情況分析

從以上情況可以得出再生溫度出現(xiàn)問題的結(jié)論。影響再生溫度的因素有哪些？再生熱源，再生壓力，再生塔塔件問題。再生熱源包括以下幾方面。

（1）再沸器05E001間接供熱。

（2）輔助再沸器05E002間接供熱。

（3）低壓蒸汽發(fā)生器04E003間接供熱

（4）管網(wǎng)來LP蒸汽直接供熱。

（5）閃蒸槽05D002閃蒸蒸汽的內(nèi)部熱量。

4 再生塔工藝流程（圖1）

05E001，05E002堿液循環(huán)描述堿液自05C002下塔折流板處進(jìn)入05E001殼程，經(jīng)過溢流進(jìn)入05E002殼程，再經(jīng)過溢流至再生塔底部。而05E001，05E002殼程氣相全返回再生塔。

5 再生熱源分析

（1）05E002分析

05F101現(xiàn)場玻璃液位計(jì)有兩塊，全為滿液位，但主控指示為30%～40%。開玻璃液位計(jì)導(dǎo)淋排放，發(fā)現(xiàn)上部液位計(jì)液位為假液位，全是蒸汽。

圖1 再生塔流程簡圖1—再生塔05C002；2—再沸器05E001；3—輔助再沸器05E002；4—低壓蒸汽發(fā)生器04E003；5—給水預(yù)熱器04E004；6—工藝?yán)淠好摎馄?5C003；7—冷凝液閃蒸槽05F101

開05E002管側(cè)出口管線至05F101上的導(dǎo)淋，發(fā)現(xiàn)大部分是蒸汽，僅有少量冷凝液。

05C003壓力PC05001 0.35MPa（設(shè)計(jì)0.28MPa），05C003蒸汽量FC05001 16～17t／h，05C003下塔溫度TI05001 149℃（設(shè)計(jì)145℃），TI05011 121.6℃，05C003出口微量AR05001 15μS／cm（設(shè)計(jì)50μS／cm），05F101頂部煙囪放空量大。

對(duì)以上三種現(xiàn)象進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)在工藝?yán)淠好摎馄?5C003高壓力時(shí)，下塔溫度高，出口微量合格，說明05C003汽提正常。但是煙囪放空多，在05E002出口排大量蒸汽，結(jié)合上面的情況，說明05E002換熱不好。換熱不好的原因可能是換熱蒸汽問題，或者堿液循環(huán)問題。但是在小循環(huán)建立時(shí)05E002換熱就好，直接證明是堿液循環(huán)問題。05E002管程進(jìn)口設(shè)計(jì)溫度143.2℃，出口設(shè)計(jì)溫度141.9℃，溫差有1.3℃。測量05E002管程進(jìn)口溫度135℃，出口溫度126℃，溫差有9℃。雖然設(shè)計(jì)溫度是在滿負(fù)荷時(shí)的溫度，但是溫差可以體現(xiàn)換熱器的換熱好壞，同時(shí)可以證明05E002自身無問題，什么原因造成05E002循環(huán)不好？我們繼續(xù)分析。

（2）05E001、04E003、04E004分析

表1 05E001溫度 ℃

表2 04E004溫度 ℃

表3 04E003溫度 ℃

從表1～3的數(shù)據(jù)可以看出，05E001換熱效果差，管側(cè)設(shè)計(jì)溫差27℃，而現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)只有8℃，即使有偏差，也說明熱量下移進(jìn)入04E004。見表2，04E004管側(cè)、殼側(cè)溫差比設(shè)計(jì)值還好。

（3）管網(wǎng)來LP蒸汽直接供熱

管網(wǎng)來LP蒸汽FC05011 4.57t／h（設(shè)計(jì)），為提高再生塔下塔溫度，我們把蒸汽加到6t／h，雖然再生溫度有些變化，但是吸收塔微量還是超標(biāo)。所以問題不是出在這里。

（4）05D002閃蒸蒸汽的內(nèi)部熱量

閃蒸槽05D002有四個(gè)噴射器，噴射壓力逐級(jí)降低。05D002做功好壞，可以通過壓力體現(xiàn)。第一級(jí)壓力設(shè)計(jì)值是PI05010 0.075MPa，第四級(jí)壓力設(shè)計(jì)值是PI05012 0.048MPa，目前，PI05010 0.052MPa，PI05012 0.025MPa，壓力比設(shè)計(jì)值還低，說明05D002閃蒸得好，熱量回收充分。

6 設(shè)備分析

05E001熱負(fù)荷42.4MJ／h，05E002熱負(fù)荷17.8MJ／h，05E001換熱起主要作用。雖然05E002在脫碳小循環(huán)運(yùn)行的情況下可以穩(wěn)定脫碳工況，但是TI05011仍然沒有達(dá)到預(yù)期溫度。05E001換熱效果差。

（1）05E001殼程進(jìn)液問題（進(jìn)堿液量對(duì)換熱效果起著重要作用）。

圖2 折流板簡圖

再生塔目前工況是下塔液位正常。說明堿液通過折流板的折板溢流到下塔，滿足下塔液位。如果發(fā)生折流板溢流，首先要檢查05E001是否滿液，通過圖1可以知道，如果05E001滿液，它的氣相管一定有溶液，對(duì)05E001而言一定發(fā)生嚴(yán)重的水擊現(xiàn)象。但是目前工況并沒有發(fā)生水擊現(xiàn)象，說明05E001沒有滿液。沒有滿液發(fā)生溢流，說明折流板發(fā)生部分堵塞現(xiàn)象。從圖2可以看到，折流板在再生塔內(nèi)成85°，05E001入口處還有金屬篩網(wǎng)。05C002有57.95m高，上塔直徑4 040mm，下塔直徑2 670mm。這種容器只有在角落里才會(huì)發(fā)生堵塞，而下塔折流板正是在角落處。并且，本次檢修前系統(tǒng)換了三爐催化劑（脫硫，二段爐，低變），大量粉塵進(jìn)入脫碳系統(tǒng)（開車初期吸收塔微量高也是因?yàn)閴A液臟的緣故）。

從圖2可以了解到，折流板的折板有600mm高，堿液臟，在折流板處也很容易形成氣泡，由于有氣泡，可能使堿液部分進(jìn)入05E001，部分通過溢流進(jìn)入下塔。

（2）05E001殼程出口管線堵，應(yīng)該在05E001一側(cè)，因?yàn)?5E002循環(huán)是正常的。

7 結(jié) 語

通過再生塔再生工況差的原因分析，對(duì)于堿液臟，我們要加強(qiáng)堿液的過濾，另外通過藥品改善溶液的狀況。對(duì)于折流板堵，我們需要在停車時(shí)處理。