張愛華

(兗礦魯南化工有限公司，山東棗莊277527)

脫碳裝置擴(kuò)產(chǎn)改造后問題分析及對(duì)策

張愛華

(兗礦魯南化工有限公司，山東棗莊277527)

重點(diǎn)介紹了兗礦國泰公司對(duì)醋酸系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)產(chǎn)改造后出現(xiàn)的一系列問題，針對(duì)這些問題做了詳細(xì)的分析并采取處理措施，通過工藝管理的改進(jìn)和技術(shù)整改，降低了運(yùn)行成本，滿足醋酸的生產(chǎn)需要。

NHD;脫碳;流程;并塔;氣量分布不均;放空管線;NHD回收

1 NHD溶液簡介

NHD化學(xué)名稱為聚乙二醇二甲醚，主要成分是聚乙二醇二甲醚的同系物，是一種淺黃色或無色液體，接近中性，無味，無毒性，無腐蝕性，使用時(shí)不起泡，不污染環(huán)境，具有沸點(diǎn)高，冰點(diǎn)低，蒸汽壓力低的特點(diǎn)，對(duì)H2S和CO2及COS等酸性氣體具有很強(qiáng)的選擇吸收性能，其化學(xué)穩(wěn)定性好、揮發(fā)損失小，對(duì)碳鋼設(shè)備亦無腐蝕性，灑落地下時(shí)可被生物降解，對(duì)人及生物環(huán)境無毒害作用，因此NHD氣體凈化技術(shù)是清潔生產(chǎn)工藝，廣泛應(yīng)用在化肥、煤化工等領(lǐng)域。

2 NHD溶液工業(yè)特性

①具有良好的脫硫脫碳性能，是一種優(yōu)良的物理吸收溶劑，對(duì)H2S、COS、CO2等氣體有很強(qiáng)的吸收能力。同時(shí)NHD溶劑解吸條件簡單，NHD吸收CO2后，僅需經(jīng)過兩級(jí)閃蒸及一次惰性氣氣提，即可達(dá)到徹底解吸條件;吸收H2S的富液亦可根據(jù)需要由一至兩級(jí)閃蒸和一級(jí)熱再生或惰性氣氣提而達(dá)到滿意的貧液度，供循環(huán)使用。②在使用或再生過程中不降解、不氧化、具有良好的熱穩(wěn)定性。③蒸汽壓極低，蒸發(fā)損失少。④對(duì)金屬不腐蝕，且具有潤滑性，使運(yùn)轉(zhuǎn)泵和配件所受磨損顯著減輕，對(duì)設(shè)備材質(zhì)無特殊要求，基本上都可以用碳鋼制作。⑤黏度小，凝固點(diǎn)低，可以在較低的溫度下運(yùn)行。⑥應(yīng)用時(shí)不起泡，操作穩(wěn)定，不必用消泡劑、活化劑等。⑦無臭、無味、無毒，可被其他生物降解，一旦泄漏，不至于造成嚴(yán)重環(huán)境污染。

綜上所述，NHD作為工業(yè)應(yīng)用的一種吸收劑，具有較多的優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)選擇NHD氣體凈化工藝時(shí)，無論在適應(yīng)性、投資或生產(chǎn)成本等方面，均不失為最理想的溶劑之一。

3 CO凈化脫碳系統(tǒng)流程

3.1 氣相流程

脫硫氣分兩路進(jìn)入脫碳Ⅰ塔、脫碳Ⅱ塔的底部，在脫碳塔中與塔頂流下的NHD脫碳貧液在填料上逆流接觸，脫除氣體中的CO2和剩余的硫組分。脫碳Ⅰ塔頂排出的脫碳?xì)馀c脫碳Ⅱ塔排出的脫碳?xì)?總硫≤2×10－6、CO2≤0.3%)匯合后一塊流經(jīng)氣體換熱器換熱，溫度升至24℃左右，經(jīng)凈化氣分離器分離霧沫中夾帶的NHD后，進(jìn)入增濕槽，由補(bǔ)水泵補(bǔ)入適量的水分，然后將氣體打入精脫段Ⅰ、Ⅱ。

圖1 氣相流程圖

3.2 溶液流程

脫硫氣從脫碳塔的底部進(jìn)入，NHD溶液從塔頂向下噴淋，氣液逆流接觸，CO2被NHD溶液吸收，吸收CO2的NHD溶液經(jīng)氨冷器冷卻降溫進(jìn)入脫碳高壓閃蒸槽，減壓閃蒸出的閃蒸氣與脫硫高壓閃蒸氣在閃蒸氣分離器混合，分離掉霧沫夾帶的NHD后去預(yù)脫硫工段，回收CO氣。溶液直接進(jìn)入氣提塔上部的高位低壓閃蒸槽，常壓釋放出的CO2與脫硫氣換熱后放空，液相分兩路:一路經(jīng)氣提塔液封自流進(jìn)入氣提塔(省去了傳統(tǒng)的富液泵往氣提塔打液流程，節(jié)省了能耗);另一路去氮?dú)饫鋮s器做冷卻介質(zhì)，由液封出口進(jìn)入氣提塔，在塔中至上而下經(jīng)氮?dú)鈿馓?，解吸出溶解氣，溶液得以再生。脫碳貧液從氣提塔底排出?jīng)脫碳貧液泵送到脫碳塔頂部。

圖2 脫碳系統(tǒng)溶液流程

3.3 新增設(shè)備與原設(shè)備主要參數(shù)比較

表1 新增設(shè)備與原設(shè)備主要參數(shù)比較表

4 改造后出現(xiàn)的問題

①脫碳Ⅱ塔氣相出口原始設(shè)計(jì)安裝了一路獨(dú)立放空管線，以便于在只有脫碳Ⅰ塔運(yùn)行時(shí)，將脫碳Ⅱ塔并入系統(tǒng)投入使用，但脫碳Ⅰ塔出口原始沒有獨(dú)立的放空管線，致使當(dāng)脫碳Ⅱ塔運(yùn)行時(shí)，不能并入脫碳Ⅰ塔，因?yàn)椴⑺靶枰獙?duì)塔進(jìn)行置換，沒有放空管線無法將脫碳Ⅰ塔初始不合格的氣體放空。同時(shí)當(dāng)Ⅰ泵跳車時(shí)，脫碳Ⅰ塔出來的不合格脫碳?xì)鈱⒉荒芗皶r(shí)放空，只能進(jìn)入后工段，導(dǎo)致嚴(yán)重后果，此時(shí)也只能將正在正常運(yùn)行的脫碳Ⅱ塔也退出系統(tǒng)，造成整個(gè)凈化工段系統(tǒng)被迫停車，從而影響后續(xù)工段生產(chǎn)。

②從表1中可以看出脫碳Ⅰ塔的塔徑相對(duì)小一點(diǎn)，填料經(jīng)過使用一段時(shí)間后也較舊，導(dǎo)致脫碳Ⅰ塔阻力相對(duì)比脫碳Ⅱ塔大，所以在生產(chǎn)時(shí)氣體通過脫碳Ⅰ塔的的氣量小、流速慢，通過脫碳Ⅱ塔的氣量大、流速快，即氣量分布不均現(xiàn)象。由于脫碳Ⅱ塔氣相出口管線上只有一個(gè)切斷閥，氣量大小無法調(diào)節(jié)。這時(shí)在脫碳Ⅱ塔NHD液循環(huán)量不變的情況下，脫碳Ⅱ塔氣量增加導(dǎo)致脫碳Ⅱ塔脫碳后氣樣中CO2含量達(dá)到0.6%、COS達(dá)2.74×10－6，嚴(yán)重超出工藝指標(biāo)，致使后工序催化劑中毒。為了使脫碳Ⅱ塔出口脫碳?xì)庵笜?biāo)合格，不得不增加脫碳Ⅱ塔脫碳循環(huán)量，從而增加了脫碳溶液、氨、低壓氮?dú)?、電量等消耗。而脫碳Ⅰ塔此時(shí)也因?yàn)闅饬窟^小而浪費(fèi)過多的NHD循環(huán)量，同時(shí)也增加了電耗、氨、低壓氮?dú)獾取?/p>

③由于脫碳后的CO2、COS含量超標(biāo)，溶液循環(huán)量被迫增加，最高加至280 m3/h，這無疑增加了汽提塔的負(fù)荷，這樣常壓解吸出來的CO2量將大增，CO2氣中夾帶的NHD液也相應(yīng)增加，但由于排放CO2的放空管線之前沒有導(dǎo)淋，NHD液得不到回收，增加了NHD液的損耗，增加了運(yùn)行成本。

5 解決方法

①針對(duì)第一個(gè)問題，解決方法顯而易見，就是在脫碳Ⅰ塔出口再增加一個(gè)獨(dú)立的放空管線，這樣兩個(gè)塔就均可以獨(dú)立使用，互不影響，這時(shí)可以根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷來決定投入使用幾個(gè)塔。當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷低時(shí)，只用Ⅰ個(gè)塔進(jìn)行脫碳，在系統(tǒng)負(fù)荷高時(shí)，可以將一個(gè)塔也并入系統(tǒng)使用。另外，當(dāng)兩塔都運(yùn)行時(shí)，當(dāng)一個(gè)脫碳泵跳車時(shí)，可以單獨(dú)將該泵對(duì)應(yīng)的塔退出系統(tǒng)，將不合格氣體放空，同時(shí)關(guān)閉該塔氣相入口閥，保留另一個(gè)塔維持減量運(yùn)行，而不至于整個(gè)凈化系統(tǒng)被迫停車，從而將損失降到最低。

②針對(duì)兩塔氣量分配不均的問題，在脫碳Ⅱ塔氣相出口管線上新增一道手動(dòng)截止閥，從而限制脫碳Ⅱ塔的氣量，將部分氣量分給脫碳Ⅰ塔進(jìn)行脫碳。這樣在總氣量不變時(shí)，保證脫碳Ⅰ塔凈化氣合格的情況下盡量多分一部分脫硫氣給脫碳Ⅰ塔進(jìn)行脫碳，充分利用脫碳Ⅰ塔的NHD液循環(huán)量，同時(shí)在保證Ⅱ塔凈化氣合格的情況下，降低Ⅱ塔的循環(huán)量，從而節(jié)約脫碳溶液、氨、低壓氮?dú)?、電量等消耗。最終在總氣量滿負(fù)荷的情況下，脫碳Ⅱ塔的循環(huán)量由最高280 m3/h降至最低235 m3/h左右，大大節(jié)約了生產(chǎn)成本。

③針對(duì)第三個(gè)問題，為了回收NHD液，在CO2放空管線上增設(shè)導(dǎo)淋閥門，并定時(shí)排放回收。但在投入生產(chǎn)后發(fā)現(xiàn)雖然可以減少溶液損耗，但排放時(shí)間間隔太短，有時(shí)甚至3次/h，這樣無疑加大了現(xiàn)場巡檢人員的工作量。所以后來在停車期間，將導(dǎo)淋閥門改為CO2分離器對(duì)NHD液進(jìn)行收集，這樣即可減少排放回收次數(shù)，而且分離回收效果更好，徹底解決了CO2氣體帶液問題，明顯降低了NHD損耗。

6 運(yùn)行結(jié)果

兩塔并聯(lián)操作通過工藝管理的改進(jìn)、成熟有效的經(jīng)驗(yàn)和新穎的技術(shù)整改，系統(tǒng)處理的氣量由24 000 m3/h增加到系統(tǒng)滿負(fù)荷29 000 m3/h的量，滿足醋酸生產(chǎn)需要。并且產(chǎn)生的凈化氣中CO2、COS的含量已降至0.16%、1.32×10－6，完全符合工藝指標(biāo)，滿足后續(xù)系統(tǒng)的應(yīng)用要求。系統(tǒng)氣量滿負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)脫碳NHD液總循環(huán)量由280 m3/h降至最低235 m3/h左右，節(jié)省了電耗。對(duì)NHD液的回收也大大降低了NHD液的損耗，降低了運(yùn)行成本，為公司帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。另外兩個(gè)脫碳塔能夠各自獨(dú)立穩(wěn)定運(yùn)行，互不影響，避免了因一臺(tái)貧液泵跳車而導(dǎo)致的整個(gè)系統(tǒng)被迫停車，從而保證了系統(tǒng)的安全長周期穩(wěn)定運(yùn)行。

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1003－3467(2012)14/16－0032－02

2012－05－21

張愛華(1978－)，女，助工，從事化工工藝的技術(shù)研究工作，電話:15906376651。