10万吨合成氨脱碳系统MDEA溶液净化技术的应用

谭小术

(四川美丰化工股份有限公司,四川德阳 618000)

10万吨合成氨脱碳系统MDEA溶液净化技术的应用

谭小术

(四川美丰化工股份有限公司,四川德阳 618000)

介绍了废MDEA溶液回收应用的情况,达到了废物利用节支降本的效果。关键词:脱碳系统;MDEA溶液;净化

0 引 言

四川美丰化工股份有限公司化肥分公司年产10万t/a装置于2000年3月建成投产,以天然气为原料,经加压脱硫、连续催化转化、变换、净化制取合成氨,其脱碳净化装置采用两段吸收,两段再生流程的活化MDEA脱碳工艺,吸收压力2.65M Pa。自投用以来,运行良好,经过不断调整和优化工艺操作,在较短时间内,系统实际生产能力由设计的270t/d增大到330t/d,系统吨氨消耗MDEA达到仅60g左右,为装置的节能降耗、公司的效益快速稳定增长、做强作大做出了重大贡献。

活化MDEA脱碳工艺是一种物理化学吸收脱碳法,具有能耗低、气体净化度高、溶液稳定好、挥发性低、对碳钢设备无腐蚀等优点,因此国内多数大型合成氨企业都开始引进该MDEA脱碳工艺进行合成氨气体的净化CO2的脱出,尽管MDEA溶液本身对设备管道并没有什么腐蚀,但由于国内生产工艺和设备制造技术上还存在不完善的地方,加上各生产企业的生产控制和管理水平不一样,M EDA溶液始终还是存在对脱碳设备管道的腐蚀,在国内就MDEA溶液对设备管道的腐蚀机理众说纷纭,说法不一致,还存在分歧,但是腐蚀是已经出现和存在。由于MDEA溶液所夹带杂质及净化装置运行过程本身所产生腐蚀、降解产物的影响,常会导致MDEA溶液的污染,通过对国内一些采用MDEA脱碳工艺的合成氨企业的调查发现,已经多家出现了因为MDEA溶液被铁离子等杂质严重污染后无法维持生产,最终全部报废更换,造成生产成本高,严重浪费资源,而且污染环境。因此如何净化被铁离子等杂质污染的MDEA溶液是一个技术上的难题,在2009年我们公司成功实施了对铁离子高达1 000mg/m3的MDEA溶液净化处理,为企业创造了较好的经济效益。

1 运行状况

从2007年以来开始发现脱碳系统就有一定的腐蚀出现,MDEA溶液中的铁离子比原始开车要高一点,但最高也只有50mg/m3,不影响生产。在2009年2月中旬开始,生产上通过分析多次发现脱碳系统MDEA溶液中铁离子开始上涨(见分析数据表),杂质多,系统阻力增加,特别是贫液泵的进口压力由原来的0.15～0.2M Pa降到了0.05M Pa,甚至几乎为负压了,经过调整工艺参数和相关的操作技术,加强了溶液的机械过滤,由原来的一个月过滤一次,改成了24h连续过滤,滤纸每天更换一次,曾一度将溶液中铁离子稳定在了500mg/m3以内,但好景不长,仅仅维持了半个多月,在5月初系统的铁离子上涨的趋势越来越快,一天可以增长60～70mg/m3,高的时候达到了100mg/m3,溶液已经变成了深红色,糨糊状,溶液换热器、贫液换热器等部分设备阻力进一步增大,贫液泵运转开始出现严重的抽负现象,振动增加,时而有尖叫声,在5月10日铁离子已经到达了1 000mg/m3,溶液的吸收效果开始大幅度下降,净化气中CO2含量开始上升,最高达到了0.15%(以前正常情况CO2含量为0.015%),系统已经无法正常运行。从溶液来看,溶液也已经无法再利用,只能报废处理,系统被迫停车处理。

表1 MDEA溶液中成份分析数据表

2 净化技术的介绍

根据污染后的MDEA溶液特性和成份分析,我们技术人员提出了废MDEA溶液回收的技术思路和可行性方案,通过多方考察,引进了川内一家专门处理净化MDEA溶液的企业。他们主要采用减压蒸馏、催化和吸附混合技术对废MDEA溶液进行回收处理,回收率可达到80%以上,已经在国内成功处理过了一两家企业,据考察该技术处理效果非常好,净化后的各项指标能优于新买的溶液,完全可以重新利用。下面就对该技术进行简单介绍:

2.1 溶液处理工艺流程

图1 溶液处理工艺流程框图

2.2 主要设备

包括处理塔、冷凝器、真空泵、缓冲储槽、计量储槽、转换储槽、交换器、各类仪表、分析仪器等。

2.3 MDEA溶液使用厂家具备的条件

(1)场地:20～30m2

(2)蒸汽:>1.3M Pa 0.5～0.8t/h

(3)蒸汽管线管径:DN 45

(4)电源:380V 3～5kW

(5)冷却水:(25℃)>0.4M Pa 10～15t/h

(6)冷却水管径:DN57

(7)压缩空气:0.4M Pa以上

(8)回收溶液的储存设施

(9)甲方负责溶液的中控分析

(10)380V电

3 净化情况的介绍

我公司MDEA脱碳处理前,通过MDEA溶液样品进行分析,从分析结果发现:

N-甲基二乙醇胺含量:35.1%,N-甲基一乙醇胺含量:0.9%,溶液总胺:39.3%;水分含量:62.1%, MDEA溶液中降解物已累积较高,且铁离子含量达1 000×10-6以上,尤其是以前快报废的MDEA溶液中还含有100×10-6的CL-,除去甲基单乙醇胺1.1%外其它降解物都达2.6%,溶液已属严重污染,对系统安全稳定运行非常不利。

经过15d对MDEA溶液集,一共处理溶液140t左右,处理后经过权威分析机构:

处理后溶液达相关指标

1)处理后总胺浓度:90.5%;

2)总胺收率:75%;回收率:90%以上;

3)铁离子(Fe2+)浓度:8×10-6;

4)溶液颜色透明,不混浊、不发泡,无任何杂质;

5)根据技术协议,该技术厂家免费为我们调整处理后溶液的活化剂,确保达到了正常工况条件,从目前运行情况来看,溶液吸收效果好。

4 净化处理后的效益

处理140t MDEA溶液各种成本合计:18万多元,回收纯的MDEA溶液共计:50.5t,按现在MDEA溶液市场价1.7元/t,为企业节约费用:67.85万元。

5 其他方面建议

由于处理后的废弃物(釜液)成分主要为有机降解物、硫化物、无机盐和积碳填料固体杂质等,不能直接排放,处理起来非常困难,在处理过程中有一定的恶臭味,非常刺鼻。因此建议:处理地点尽量在比较空旷的地方,通风良好,处理后的废弃物(釜液)企业可以用铁制容器装,因为温度高,不能用塑料制品。最后的废弃物可考虑采取深埋、焚烧或联系公路建设单位用于沥青路,这样既节约生产成本又确保了环保。

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1003-6490(2010)02-0008-03

2010-03-01

谭小术(1970-),男,重庆市人,工程师,1996年毕业于四川轻化工学院无机化工专业,四川大学MBA研究生,现工作于四川美丰化工股份有限公司化肥分公司,主要从事合成氨生产管理。E-mail:xiaoxiaotantan@163.com。