堿液系統(tǒng)問題淺析及對策

劉紅安，史戰(zhàn)軍，王 勇

（河南煤化集團中原大化公司，河南 濮陽 457004）

1 改良苯菲爾工藝流程介紹

中原大化合成氨裝置采用的是改良苯菲爾工藝的堿液系統(tǒng)，工藝氣依次通過氣體冷卻器05E001，再沸器05E002及脫鹽水預熱器05E009，從而得以產(chǎn)生低壓蒸汽并加熱了脫鹽水。工藝氣冷卻到95℃左右，自吸收塔05C001下部進入，與塔頂噴淋下來的吸收液逆流接觸。經(jīng)下塔吸收后的氣體CO2含量降至0.4%，再經(jīng)上塔吸收，從塔頂出來的工藝氣，溫度為70℃，CO2含量降至0.1%，而后經(jīng)分離器05F002回收隨氣體帶出的脫碳液。

吸收塔底部流出的富液，經(jīng)水力透平05MT01送至解吸塔頂部，脫碳液減壓閃蒸出來部分蒸汽和CO2，然后再經(jīng)解吸塔，與再沸器05E002及閃蒸槽05D002返回的蒸汽逆流接觸，實現(xiàn)汽提，達到了再生目的。解吸塔底部流出的脫碳液，入閃蒸槽05D002，經(jīng)過五級閃蒸壓力降至0.89×105Pa，此時的溫度為100℃，閃蒸釋放出來的蒸汽由蒸汽噴射器05A001、05A002、05A003、05A004 和 蒸 汽 壓 縮 機05K001注入解吸塔。再生后的脫碳液，經(jīng)貧液泵05P001A／B送出，分兩路送入吸收塔：入上塔的脫碳液經(jīng)過熱水加熱器05E010B／A，將脫碳液冷卻到70℃；另一路脫碳液直接送入下塔。脫碳系統(tǒng)流程如圖1所示。

圖1 脫碳系統(tǒng)流程示意

2 脫碳系統(tǒng)問題分析及對策

2.1 堿液再生不徹底的分析及對策

2.1.1 原因分析

堿液系統(tǒng)的碳酸鉀堿液已經(jīng)使用20多年，多年的累積，堿液系統(tǒng)的雜質(zhì)增多，特別是2009年引用甲醇弛放氣后，進一步加重了堿液中的雜質(zhì)含量，致使堿液再生不徹底。另外，在沒有開水力透平05MT01時，部分堿液的再生是通過調(diào)節(jié)閥LV05007B來進行減壓再生的，在這種情況下，LV05007B的閥位過大會造成再生不徹底。

2.1.2 對策

首先，對儲槽05T001和地下槽05D002進行清理，盡量減少帶入堿液系統(tǒng)的雜質(zhì)；然后，地下槽05D001與系統(tǒng)中的堿液打循環(huán)。其好處有二，一是可以使堿液中一些雜質(zhì)在地下槽進行沉淀，二是可以幫助部分堿液進行再生。接著，可以把05MT01開起來，通過05MT01做功可以促使堿液再生。若05MT01無法啟動，則可以用05MT01的旁路閥與LV05007B進行雙通路減壓法以促使堿液再生，其流程如圖2所示。

2.2 鐵離子高的分析及對策

2.2.1 原因分析

分析測量鐵離子的方法是先向堿液中加入冰醋酸，加入冰醋酸就是為了將堿液中的氧化鐵、氫氧化亞鐵、氫氧化鐵等一些不溶于堿液的含鐵的懸濁物轉(zhuǎn)化成鐵離子或亞鐵離子，再用鹽酸羥胺將三價鐵離子轉(zhuǎn)變?yōu)槎r鐵離子；當溶液pH值在3～5時，亞鐵離子與鄰菲羅啉反應生成桔紅色絡合物，然后用比色法測定。從化驗室測量鐵離子的方法可知，測量鐵離子其實就是測量堿液中含鐵物質(zhì)的總量。

圖2 雙通路減壓節(jié)流膨脹法堿液再生流程示意

據(jù)化驗室檢測鐵離子的方法知，堿液系統(tǒng)中的鐵并不是以鐵離子形態(tài)存在，而是以氧化鐵、氫氧化亞鐵、氫氧化鐵等形態(tài)，并以懸濁液的方式存在于堿液系統(tǒng)之中。由此分析鐵離子高的原因：一是在釩化過程中有部分管道并沒有進行徹底釩化，致使管道氧化物進入堿液系統(tǒng)；二是堿液在流通過程中沖刷管道和設備，致使管道和設備表面的氧化鐵鈍化膜脫落，而且管道和設備表面的氧化鐵鈍化膜脫落后并不能及時再形成，使管道和設備進一步腐蝕，從而增加了堿液中鐵離子含量。

2.2.2 對策

儲槽05T001進行徹底清理，然后由系統(tǒng)向05T001退堿液，沉淀4～6h，這樣可以將堿液中以懸濁物形式存在的氧化鐵、氫氧化亞鐵、氫氧化鐵等化合物部分沉淀出來，然后再定期清理05T001。

地下槽05D001進行徹底清理，將05D001液位控制60%～70%，然后05D001堿液自身進行循環(huán)，并在05D001堿液中通入空氣，從而提高堿液中五價釩離子含量，這樣，已脫落氧化鐵鈍化膜的管道和設備可快速建立鈍化膜。采取以上措施后，堿液中鐵離子和五價釩含量的變化如表1。

表1 堿液中Fe2＋／Fe3＋ 和 V5＋含量變化（2012年）

2.3 蒸汽壓縮機跳車原因分析及對策

2012年5月以來，蒸汽壓縮機05K001多次跳車，查找原因，發(fā)現(xiàn)造成蒸汽壓縮機跳車的兩個跳車聯(lián)鎖——入口壓力低聯(lián)鎖P05045（聯(lián)鎖值－0.025×105Pa）和出口溫度高聯(lián)鎖T05054（聯(lián)鎖值197℃），都沒有達到聯(lián)鎖值。因此，這兩個聯(lián)鎖都沒有引起蒸汽壓縮機跳車。

2.3.1 原因分析

從工藝角度分析，因前系統(tǒng)堿液再生不徹底，造成進入閃蒸槽05D002半貧液中含有大量的KHCO3，從而增加了05D002的負荷，進而影響蒸汽壓縮機負荷。在進入蒸汽壓縮機之前四級蒸汽噴射泵因P05010壓力低造成噴射泵動力不足，使大量的閃蒸負荷轉(zhuǎn)移到蒸汽壓縮機。蒸汽壓縮機入口氣體組分主要是大量的蒸汽（即H2O，分子量18）和少量的CO2（分子量44），由于前系統(tǒng)帶來了大量的KHCO3，在蒸汽壓縮機入口閃蒸出大量CO2，改變了蒸汽壓縮機入口物料組分及質(zhì)量，從而造成蒸汽壓縮機過載跳車。

2.3.2 對策

通過地下槽05D001與系統(tǒng)中的堿液打循環(huán)、雙通路減壓節(jié)流膨脹法促進堿液再生、啟動05MT01來提高出再生塔05C002堿液的再生，從而減少進入閃蒸槽05D002半貧液中KHCO3含量。

增大05E001的產(chǎn)汽量，提高蒸汽壓力P05010，從而提高前四級噴射泵的動力（增加負荷），進而減少蒸汽壓縮機的負荷，保證蒸汽壓縮機的長時間穩(wěn)定運行。

2.4 CO2純度低的原因分析及對策

2012年5月以來，堿液系統(tǒng)起泡嚴重，甚至出現(xiàn)了液泛，CO2純度急速下降，分析數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 CO2純度分析（2012年） %

2.4.1 原因分析

堿液系統(tǒng)起泡嚴重和出現(xiàn)液泛時，再生塔05C002及05D002的CO2再生不徹底，其影響有兩方面：一是大量的CO2沒有再生出來，降低了釋放出的CO2的總量；二是進入吸收塔05C001的堿液帶入了大量的氣泡，在堿液與工藝氣充分接觸時，會使工藝氣中的其他氣體（如N2、H2等）進入到氣泡之中，再生時氣泡中的N2、H2等進入CO2氣中，從而影響CO2純度。

2.4.2 對策

通過地下槽05D001與系統(tǒng)中的堿液打循環(huán)、雙通路減壓節(jié)流膨脹法促進堿液再生、啟動05MT01來提高出再生塔05C002堿液的再生，增加釋放出來CO2的總量；保證蒸汽壓縮機的長時間穩(wěn)定運行，減少進入吸收塔05C001氣泡，進而減少堿液中夾帶其他工藝氣（如N2、H2等）的量，由此提高了CO2純度。

3 結(jié) 語

我公司合成氨裝置堿液系統(tǒng)經(jīng)過20多年的運行，其中帶入了大量的雜質(zhì)，造成堿液系統(tǒng)一系列的問題。采取以上措施后，堿液系統(tǒng)的問題得到了一定程度的緩解，但未能從根本上得到解決。如要徹底解決，必須更換堿液，并將堿液系統(tǒng)進行徹底清洗。