淺談氨對低溫甲醇洗的影響及控制預(yù)防措施

郭亞男 王紅杰 孟令哲

摘要：本文主要對低溫甲醇洗中氮的來源，影響，作用，危害以及控制措施進行討論。

關(guān)鍵詞：低溫甲醇洗;氮;控制;危害

1.前言

某公司采用低淚甲醇洗工藝來去除變換氣中的二氧化碳與硫化氫，變換氣成分復(fù)雜，除了含有大量二氧化碳外還有硫化氫，氫氨酸，氨，甲炕，一氧化碳，氮氣等組分。其中氨在甲醇中的溶解度很大，在常溫下，氨在甲醇中的溶解度是硫化氫的10多倍，是二氧化碳的60多倍[1]。氨會隨著預(yù)洗甲醇進入到預(yù)洗系統(tǒng)，最終伴隨著預(yù)洗甲醇的再生進入到酸性氣體管線，送至鍋爐燃燒，一小部分隨著醇水塔外迭的廢水進入到污水系系統(tǒng)。

2.氨的來源

2. 1氣化爐產(chǎn)氣含氨

煤炭中的氮元素與煤分解產(chǎn)生的氫元素會生成氨，一部分會分離出來單獨回收，殘留在工藝氣中的氨會隨著工藝氣進入到低瘟甲醇洗，由于該套裝置在進入低溫甲醇洗裝置之前沒有設(shè)置洗氨塔，所以會有較多的氨進入到低、磕甲醇洗裝置，最終氨會隨預(yù)洗甲醇進入到預(yù)洗系統(tǒng)中。

2. 2轉(zhuǎn)化變換氣含氨

轉(zhuǎn)化裝置的變換爐中，在鐵系催化劑的作用下會有一部分氫氣與氮氣反應(yīng)生成少量的氨，該部分氨會隨著變換氣進入到低誼甲醇洗裝置的洗氨塔T01，洗氨塔T01 使用中壓鍋爐水將變換氣中的氨分離出來，經(jīng)過洗氨塔T01 后變換氣進行冷卻進入到吸收塔T11，含氧的洗滌水送至預(yù)洗系統(tǒng);

2.3氨換熱器泄漏

低溫甲醇含氨的換熱器有5臺，分別為：含硫變換氣深冷器E02，SMR氣深冷器E06，富二氧化碳甲醇中間冷卻器E13，甲醇閃蒸深冷器E21，制冷劑過冷器E42。泄露主要考慮以下兩種情況：

2. 3. 1氨側(cè)壓力大于換熱側(cè)壓力

制冷劑過冷器E42管側(cè)介質(zhì)是氨， 殼側(cè)的介質(zhì)是尾氣， 在正常生產(chǎn)時如果E42產(chǎn)生泄漏。氨將會隨尾氣進入到尾氣洗滌塔T04172，最終進入預(yù)洗系統(tǒng)中。

2. 3. 2氨側(cè)壓力小于換熱側(cè)壓力

含硫變換氣深冷器E02， SMR氣深冷氣E06，富二氧化碳甲醇中間冷卻器E13，閃蒸甲醇深冷器E21這四臺氨玲器氨側(cè)壓力均低于管側(cè)壓力，在正常生產(chǎn)時如果發(fā)生泄漏氨不會進入到系統(tǒng)中，但在停車檢修過程中，管側(cè)壓力降低，氨有可能泄漏到甲醇洗系統(tǒng)中，在公司2016年大修發(fā)現(xiàn)閃蒸甲醇深冷器E21有一棍列管泄漏，2017年大修發(fā)現(xiàn)富二氧化碳甲醇中間冷卻器E13有兩根列管泄漏。

3.氨對低溫甲醇洗的影響

3. 1 調(diào)節(jié)PH，防止系統(tǒng)腐蝕

低溫甲醇洗甲醇吸收酸性氣體后會對設(shè)備管道產(chǎn)生腐蝕，由于甲醇中存在部分水，這樣腐蝕作用就會明顯加強，提高系統(tǒng)內(nèi)的氨含量，調(diào)節(jié)PH，會使腐蝕作用受到明顯的抑制。在該公司低溫甲醇洗循環(huán)甲醇中的氨含量控制指標(biāo)為0至50mg/L，目前循環(huán)甲醇中的氨含量比較穩(wěn)定，維持在2mg/L左右，該公司目前采用向系統(tǒng)內(nèi)加氫氧化鈉榕液的辦法來控制系統(tǒng)PH。

3. 2 形成銨鹽結(jié)晶，堵塞工藝管道

3. 2. 1 堵塞含硫變換氣預(yù)冷段設(shè)備

3.2.1.1 堵塞含硫變換氣氣液分離器排液管線

當(dāng)含硫變換氣中氨含量較高時， 大量的銨鹽結(jié)晶在含硫變換氣氣液分離器V01底部分離出來， 大量的固體物質(zhì)墻塞了分離器的排液管線，導(dǎo)致分離器液位不斷上漲，嚴重時甚至上漲至滿液位，造成分離器出口氣相帶水，造成后續(xù)換熱器結(jié)冰，循環(huán)甲醇內(nèi)水含量升高。

3. 2. 1. 2含硫變換氣冷卻器E03/E04堵塞

由于BGL變換氣中存在著一定的氨，生成的銨鹽結(jié)晶會在變換氣冷卻器E03/E04中累積，經(jīng)過一段時間的運行后這兩臺變換氣冷卻器的壓差會逐漸上漲， 嚴重制約了系統(tǒng)的高負荷運行， 并且這兩臺換熱器無法切出清洗，只有大修停車時對這兩臺換熱器進行物理清洗。

3. 2. 2堵塞酸性氣體管線

當(dāng)預(yù)洗系統(tǒng)中氨含量過高時會在系統(tǒng)中生成 大量的銨鹽物質(zhì)，并逐漸堵塞外送閥門、 管道， 嚴重時會將外送至鍋爐與火炬系統(tǒng)的閥門管道完全堵塞，造成酸性氣體無法外送，有時還會在外送閥前堵塞，給疏通管線帶來困難。

3. 2. 3堵塞遠傳就地儀表根部閥

系統(tǒng)內(nèi)氨含量高時， 形成的銨鹽結(jié)晶會堵塞遠傳就地儀表的根部閥，造成儀表指示失真， 曾經(jīng)發(fā)生過堵塞的儀表有甲醇水塔壓力指示PI61，中油2號汽提塔壓力指示PI201， 中油2號汽提塔回流罐液位指示LI201，甲醇水塔液位指示LI63，酸性氣體壓力指示PI44，預(yù)洗甲醇閃蒸塔液位指示LI46，萃取槽壓力指示PI46，存取槽液位指示LI50/LI53/LI55，并且現(xiàn)場的就地壓力表與翻版液位計根部會同時堵塞， 對操作帶來極大困難。

4.控制預(yù)防措施

4. 1減少含硫變換氣帶來的氨

低溫甲醇洗氨的主要來源是含硫變換氣中的氨，因此應(yīng)將此處的氨含量降至較低水平，經(jīng)公司討論決定，在變換出口增設(shè)一臺洗氨塔，用來分離含硫變換氣中的氨。

4. 2 SMR變換氣脫氨塔的洗滌水改送至界區(qū)外

SMR變換氣脫氨塔T01的含氨洗滌水又送回至低混甲醇洗的預(yù)洗系統(tǒng)，并沒有送至系統(tǒng)外，因此也會造成氨在預(yù)洗系統(tǒng)的累積， 此處可將設(shè)計流量0. 3m3 /h的含氧洗滌水與轉(zhuǎn)化裝置變換氣分離器S01/S02的外送冷凝液匯合， 一起送至熱電脫硫裝置。

4.3增加噴淋甲醇量， 減少換熱器堵塞

含硫變換氣進入變換氣冷卻器E03/E04之前會加入一股甲醇用來防止水在換熱器內(nèi)結(jié)冰， 由于氨在甲醇中的溶解度很大，因此增加此處噴淋甲醇的量可以吸收一部分氨，避免銨鹽結(jié)晶在換熱器內(nèi)累積，目前此處流量已經(jīng)從設(shè)計流量0.2m3 /h 增加到0.8m3 /h。

5.結(jié)論

甲醇洗裝置的氨可以起到調(diào)節(jié)PH值，防腐的作用，但氨含量高時會堵塞變換氣進吸收塔之前預(yù)冷段的分離罐及換熱器， 會堵塞預(yù)洗系統(tǒng)酸性氣體管線， 會對預(yù)洗系統(tǒng)大部分的儀表造成指示失真的情況， 當(dāng)循環(huán)甲醇中的氨含量較高時還會造成吸收塔頂部粗氫氣中硫含量超標(biāo)。因此， 必須要控制低溫甲醇洗系統(tǒng)中氨含量， 保證裝置的長周期運行。

參考文獻：

[1]劉杰。氨對低溫甲醇洗系統(tǒng)的影響及控制[J].大氮肥，2012，35（6）： 374-376

[2]安倫武，楊仕巧。氮對低溫甲醇洗的影響及投制[J]. 化工設(shè)計通訊，2013，39（6）：15-17