淺析變換系統(tǒng)p H值低的原因及處理

姜騰飛 崔豪杰（煙臺巨力精細化工股份有限公司，山東 萊陽 265202）

本公司變換工序生產采用低溫變換，熱量循環(huán)回收采用飽和熱水塔工藝，該工藝運行以來，循環(huán)熱水的pH值始終處于酸性狀態(tài)，最低低至3.5左右，水、氣管道及系統(tǒng)閥門相繼出現腐蝕漏點，設備排污閥使用周期短，出現內漏后短時間內便無法使用，直接影響了生產的安全、穩(wěn)定運行。

1 變換循環(huán)熱水pH降低的原因

1.1 工藝流程簡述

造氣工序產出的水煤氣（H2S含量：1-2g/m3）先經過濕法脫硫除去大部分的無機硫H2S（處理后為微量），脫硫后的水煤氣經過變壓吸附Ⅰ段（脫碳段）后脫除大部分的CO2和H2S，被脫除的氣體進入500m3氣柜中儲存，加壓后與變壓吸附Ⅱ段（脫CO段）尾氣混合進入變換工。該部分含硫氣體混合回收，一是為了回收氣體中的CO和H2，二是為了保證變換入口的H2S含量（≥50mg/m3）。

1.2 pH值低的原因

1.2.1 回收氣體中的H2S和CO變換過程中將有機硫轉化為無機硫H2S，增大了系統(tǒng)中的H2S含量，在與循環(huán)熱水的逆向接觸過程中，部分H2S和CO2不斷溶于水中，使循環(huán)熱水的pH值降低。

1.2.2 系統(tǒng)壓力較高，增大了腐蝕氣體在水中的溶解度。系統(tǒng)壓力大，氣體中個腐蝕性組分的氣壓也相應增大，水中的腐蝕性氣體的溶解度也增大。循環(huán)熱水的溫度也增大了腐蝕性氣體對設備和管道的腐蝕速度。

2 腐蝕狀況及整改措施

2.1 腐蝕狀況

由于設備壁厚較厚，水路管線和閥門首先出現腐蝕漏點，且以漏點為中心的圓形區(qū)域腐蝕較重，停車檢修時，飽和熱水塔內的瓷質矩鞍環(huán)填料上全部附著鐵紅色水垢。排污閥閥口密封面腐蝕尤為嚴重，由于系統(tǒng)pH值低，采取加大補水量和排污量的方式對系統(tǒng)熱水進行置換，排污閥處于常開狀態(tài)，一般設為雙閥控制，后閥門全開，前閥門通過開度調整排污量，當前閥門腐蝕嚴重無法控制排污量下限時，需關閉后閥門對前閥門進行更換，冷卻器和水分離器排污閥同樣采用雙閥控制。

2.2 整改措施

2.2.1 前期整改措施

前期出現腐蝕現象時，為了降低循環(huán)熱水的pH值，減少對設備的腐蝕，采用加大熱水循環(huán)量的方式，加大系統(tǒng)補水量和排污量，整改前后循環(huán)熱水的pH值變化不明顯，。

2.2.2 最終整改措施

通過咨詢相關企業(yè)和從網上查找資料獲知，可向系統(tǒng)內加入稀氨水，中和循環(huán)熱水中的酸性腐蝕氣體，從而提高循環(huán)熱水的pH值。經與車間領導商議討論，提出加入氨水中和的4個問題，一是氨水的結構不穩(wěn)定，受熱分解成氨氣和水，氨氣對變換催化劑是否有影響；二是氨氣隨變換氣進行后工序的變壓吸附提氫，是否會增加在氫氣中的含量，對后工序氫化反應是否有影響；三是氨水易揮發(fā)，惡化操作人員的工作環(huán)境；四是變換排污污水中的氨氮含量是否會超標，是否會造成環(huán)保問題。最終得出方案，嘗試向系統(tǒng)內加入稀氫氧化鈉溶液。

2.2.2.1 方案內容

制作一個堿液罐稀釋NaOH溶液，利用計量泵將稀釋后的NaOH溶液打入飽和熱水塔下塔出口管內（也就是熱水循環(huán)泵的入口管），調節(jié)計量泵加入量，使系統(tǒng)內的循環(huán)熱水的pH值保持在7—9。為防止鈉鹽在系統(tǒng)內累積，仍需采用加大熱水循環(huán)量的方式，加大系統(tǒng)補水量和排污量。

2.2.2.2 數據及計算

配堿液用的是NaOH溶液濃度為30%左右，根據現有情況總結出用5桶30%NaOH溶液（每桶22.6L左右）配制堿液，堿液槽有效體積為346L，配出堿液濃度在10%左右，操作人員每5天配一次液，每小時加入量在2.5L左右。（可根據堿液槽的尺寸和泵的打液量進行調節(jié)）

2.2.2.3 運行效果

連續(xù)10天循環(huán)熱水中的pH值

3 結語

經過3年的運行實踐，達到了整改前的預期效果。變換系統(tǒng)內的循環(huán)熱水pH值檢測結果，90%以上保持在7—9以內，設備、管道和閥門出現腐蝕漏點的頻率較以前有很大改觀，因腐蝕停車檢修的頻率降低50%以上。針對此次整改提出兩條建議：

3.1 鑒于NaOH溶液對碳鋼或不銹鋼管道的危害程度，應盡量降低配制堿液的濃度，防止加入時管道局部NaOH濃度過高造成管道發(fā)生堿脆或應力腐蝕，同時變換系統(tǒng)內循環(huán)熱水的溫度一般為90—120℃，已超過碳鋼耐堿腐蝕的最高溫度80℃，故NaOH溶液應采用“低濃多加”的方式。

3.2 變換系統(tǒng)因H2S等酸性氣體的存在，碳鋼管道、設備和閥門的腐蝕無可避免，而304不銹鋼材質對酸性介質有很強的耐腐蝕性，但系統(tǒng)全部采用不銹鋼材質，經濟性較差。建議可部分采用不銹鋼材質，設備類如飽和熱水塔和換熱器的換熱管；所有的熱水循環(huán)管道；熱水循環(huán)管線上的開關閥門和低點排污閥；部分常開的排污閥。

[1]王志魁編《化工原理》化學工業(yè)出版社.

[2]《小氮肥》2004年02期.李俊霞.《變換工藝改造總結》.

[3]《化工設計》2011年02期.許仁春.《一氧化碳變換系統(tǒng)存在問題及改造措施》.

[4]《化工設備與管道》2004年05期.寧崇克.《堿脆的預防措施》.

[5]《天然氣工業(yè)》1999年第1期.姜放.《酸性環(huán)境中壓力容器用鋼及腐蝕防護新展》.