NHD脫碳液污染后的幾種處理方法

令狐瓦奇

(山西陽(yáng)煤豐喜肥業(yè)〔集團(tuán)〕有限責(zé)任公司臨猗分公司山西臨猗044100)

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NHD脫碳液污染后的幾種處理方法

令狐瓦奇

(山西陽(yáng)煤豐喜肥業(yè)〔集團(tuán)〕有限責(zé)任公司臨猗分公司山西臨猗044100)

0前言

合成氨生產(chǎn)中CO2脫除工藝方法較多，從早先的聯(lián)產(chǎn)碳酸氫銨到碳酸丙烯酯的脫碳，以及MDEA、NHD脫碳，到現(xiàn)在的低溫甲醇洗脫碳等等，但目前很多的固定層造氣生產(chǎn)合成氨的老裝置仍以使用NHD脫碳工藝居多。隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，NHD脫碳液不同程度受到污染，凈化度越來(lái)越差，尤其是吸收壓力較低的企業(yè)，受到該瓶頸影響而無(wú)法正常生產(chǎn)，最終導(dǎo)致造氣煤耗升高、噸氨電耗上升及合成氨產(chǎn)量下降，如何解決此問(wèn)題也是很多企業(yè)研究的課題。

1存在的問(wèn)題及原因分析

山西陽(yáng)煤豐喜肥業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司臨猗分公司有2套NHD脫碳裝置，分別于2000年和2001年建成投產(chǎn)，運(yùn)行壓力在1.85 MPa左右。自2007年起逐漸出現(xiàn)脫碳凈化氣中CO2含量超標(biāo)，φ(CO2)由0.6%逐漸升至1.0%；2009年后，正常工藝條件下，在循環(huán)量、貧液溫度、貧液殘存及運(yùn)行壓力等都不變的情況下，脫碳后凈化氣中φ(CO2)升至1.7%左右，不僅造成甲醇純度降低、精餾蒸汽消耗增大，而且造成了造氣工段H2控制困難、煤耗上升。為了降低脫碳后CO2含量，被迫增開(kāi)1臺(tái)脫碳泵，增大了溶液循環(huán)量，使得液氣比達(dá)15 L/m3，還增加冰機(jī)冷量消耗，此項(xiàng)措施最終導(dǎo)致電耗增加；但是，脫碳系統(tǒng)的惡化情況并未停止，在增大溶液循環(huán)量以后，凈化氣中φ(CO2)由開(kāi)始的0.8%升至1.0%～1.3%。

分析原因：① H2S控制不穩(wěn)定，帶入系統(tǒng)后一部分被氧化成單質(zhì)硫，另一部分與設(shè)備管道發(fā)生反應(yīng)生成FeS等物質(zhì)；②由于溶液再生時(shí)汽提用羅茨鼓風(fēng)機(jī)抽空氣再生，而非N2汽提，空氣中的部分塵粒被帶入溶液系統(tǒng)；③溶液長(zhǎng)時(shí)間使用后，由于采用溶液加熱工藝脫水，造成溶液組分發(fā)生變化，各種醚類(lèi)物質(zhì)比例達(dá)不到最佳狀態(tài)。雖然日常生產(chǎn)中管理很?chē)?yán)格，如抓好溶液過(guò)濾、控制H2S含量、汽提空氣用海綿濾布過(guò)濾等，但脫碳系統(tǒng)仍無(wú)法穩(wěn)定運(yùn)行，管理極為被動(dòng)。

2改進(jìn)措施

(1) 加強(qiáng)日常管理，尤其是細(xì)節(jié)管理，為此，增加了陶瓷膜超濾器，對(duì)溶液進(jìn)行過(guò)濾，加強(qiáng)汽提空氣的過(guò)濾，但沒(méi)有明顯效果。

(2) 將NHD溶液樣品送至有經(jīng)驗(yàn)的單位進(jìn)行處理方法研究，曾嘗試采用加藥劑絮凝過(guò)濾、離子樹(shù)脂過(guò)濾等方法，效果均不佳；也多次咨詢(xún)有關(guān)專(zhuān)家，均無(wú)果。

(3) 2012年，曾在系統(tǒng)進(jìn)行了部分溶液加NaOH反應(yīng)后的過(guò)濾試驗(yàn)，運(yùn)行一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)沒(méi)有明顯效果，該試驗(yàn)被迫中止。2014年冬季，經(jīng)反復(fù)多次的討論，再次進(jìn)行了加NaOH處理方法試驗(yàn)。其原理是FeS+2NaOH=Fe(OH)2+Na2S，其中Na2S易溶于水、微溶于醇、不溶于醚。為此，在2套系統(tǒng)專(zhuān)門(mén)制作了容器盛液，將脫水后的高溫溶液配入一定量的NaOH片劑(據(jù)實(shí)驗(yàn)室多次試驗(yàn)數(shù)據(jù)，用量為5 g/L)，反應(yīng)后降溫至常溫，再用細(xì)濾布過(guò)濾，許多黏稠的物質(zhì)被過(guò)濾掉，清液返回生產(chǎn)系統(tǒng)，試驗(yàn)持續(xù)了近2個(gè)月。每套系統(tǒng)各處理了40 m3左右的溶液，但由于自然過(guò)濾速度太慢，效果不明顯。對(duì)過(guò)濾后的清液組分進(jìn)行分析，各種組分基本合格，沒(méi)有被破壞，雜質(zhì)質(zhì)量濃度由7.0 mg/L降至0.7 mg/L。

(4) 2014年冬季，在采取多種方法處理未果的情況下，又與NHD生產(chǎn)廠家聯(lián)系，并實(shí)地考察了魯南化肥公司自制的1套蒸餾裝置及NHD生產(chǎn)廠家的蒸餾裝置，在實(shí)驗(yàn)室組裝了1套蒸餾裝置，進(jìn)行了幾次蒸餾操作試驗(yàn)并記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)蒸餾出的淡黃色溶液進(jìn)行組分分析，結(jié)果基本正常，殘留物為黑色物質(zhì)。2015年1月，開(kāi)始利用其他單位1套閑置的蒸餾裝置進(jìn)行工業(yè)化NHD溶液蒸餾試驗(yàn)，蒸餾后溶液呈淡黃色，并對(duì)該產(chǎn)品液組分進(jìn)行分析，基本上沒(méi)有破壞，組分合格，溶液收率在85%左右。其簡(jiǎn)單工藝流程：鉛銻合金蒸餾釜→冷凝器→視鏡→接收罐→緩沖罐→水環(huán)式真空泵→放空設(shè)施，所使用的熱源是合成氨系統(tǒng)氫回收的解吸廢氣，主要是CH4和H2。其主要操作參數(shù)：真空度-80～-90 kPa，出產(chǎn)品初始溫度210～220 ℃，終結(jié)溫度300～320 ℃，鉛銻合金蒸餾釜操作溫度150～180 ℃。

操作注意事項(xiàng)：①每蒸一釜時(shí)卸壓排渣，用蒸汽吹掃，然后用N2置換保護(hù)；②二次入液時(shí)，溫度應(yīng)控制好，不宜太高，防止迅速汽化；③蒸餾釜內(nèi)液位不應(yīng)太高，防止共沸時(shí)將溶液帶入產(chǎn)品罐；④二次入液時(shí)，應(yīng)絕對(duì)保證空氣被吸入釜中，用N2置換后，再抽真空將溶液抽入釜中；⑤真空度必須控制得合適。

3效果評(píng)價(jià)

用蒸餾方法處理NHD脫碳液是一種行業(yè)內(nèi)公認(rèn)的較為徹底的方法。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間處理后，2套系統(tǒng)(每套系統(tǒng)溶液量為300 m3液)各累計(jì)處理70 m3左右NHD溶液。因?yàn)楹铣砂毕到y(tǒng)是正常生產(chǎn)的，所以NHD溶液是在處理后補(bǔ)入系統(tǒng)，然后再?gòu)南到y(tǒng)抽出一部分溶液，循環(huán)處理。從脫碳后凈化氣φ(CO2)分析數(shù)據(jù)看，僅有0.1%～0.2%的變化，效果不是很明顯；另外一點(diǎn)變化是溶液黏度有所降低、汽提風(fēng)量增大，但離最初的設(shè)想相差過(guò)大，多開(kāi)的1臺(tái)泵也未能停運(yùn)。其原因是處理的溶液量太少，從理論上講，溶液組分沒(méi)破壞、雜質(zhì)已被除掉、溶液黏度降低，填料塔內(nèi)吸收和再生的效果都會(huì)改善，所以應(yīng)該堅(jiān)持處理，為受污染的NHD溶液找到一個(gè)徹底解決的辦法。

(收稿日期2015-06-10)