脱碳装置扩产改造后问题分析及对策

张爱华

(兖矿鲁南化工有限公司，山东枣庄277527)

脱碳装置扩产改造后问题分析及对策

张爱华

(兖矿鲁南化工有限公司，山东枣庄277527)

重点介绍了兖矿国泰公司对醋酸系统进行扩产改造后出现的一系列问题，针对这些问题做了详细的分析并采取处理措施，通过工艺管理的改进和技术整改，降低了运行成本，满足醋酸的生产需要。

NHD;脱碳;流程;并塔;气量分布不均;放空管线;NHD回收

1 NHD溶液简介

NHD化学名称为聚乙二醇二甲醚，主要成分是聚乙二醇二甲醚的同系物，是一种浅黄色或无色液体，接近中性，无味，无毒性，无腐蚀性，使用时不起泡，不污染环境，具有沸点高，冰点低，蒸汽压力低的特点，对H2S和CO2及COS等酸性气体具有很强的选择吸收性能，其化学稳定性好、挥发损失小，对碳钢设备亦无腐蚀性，洒落地下时可被生物降解，对人及生物环境无毒害作用，因此NHD气体净化技术是清洁生产工艺，广泛应用在化肥、煤化工等领域。

2 NHD溶液工业特性

①具有良好的脱硫脱碳性能，是一种优良的物理吸收溶剂，对H2S、COS、CO2等气体有很强的吸收能力。同时NHD溶剂解吸条件简单，NHD吸收CO2后，仅需经过两级闪蒸及一次惰性气气提，即可达到彻底解吸条件;吸收H2S的富液亦可根据需要由一至两级闪蒸和一级热再生或惰性气气提而达到满意的贫液度，供循环使用。②在使用或再生过程中不降解、不氧化、具有良好的热稳定性。③蒸汽压极低，蒸发损失少。④对金属不腐蚀，且具有润滑性，使运转泵和配件所受磨损显著减轻，对设备材质无特殊要求，基本上都可以用碳钢制作。⑤黏度小，凝固点低，可以在较低的温度下运行。⑥应用时不起泡，操作稳定，不必用消泡剂、活化剂等。⑦无臭、无味、无毒，可被其他生物降解，一旦泄漏，不至于造成严重环境污染。

综上所述，NHD作为工业应用的一种吸收剂，具有较多的优点，当选择NHD气体净化工艺时，无论在适应性、投资或生产成本等方面，均不失为最理想的溶剂之一。

3 CO净化脱碳系统流程

3.1 气相流程

脱硫气分两路进入脱碳Ⅰ塔、脱碳Ⅱ塔的底部，在脱碳塔中与塔顶流下的NHD脱碳贫液在填料上逆流接触，脱除气体中的CO2和剩余的硫组分。脱碳Ⅰ塔顶排出的脱碳气与脱碳Ⅱ塔排出的脱碳气(总硫≤2×10－6、CO2≤0.3%)汇合后一块流经气体换热器换热，温度升至24℃左右，经净化气分离器分离雾沫中夹带的NHD后，进入增湿槽，由补水泵补入适量的水分，然后将气体打入精脱段Ⅰ、Ⅱ。

图1 气相流程图

3.2 溶液流程

脱硫气从脱碳塔的底部进入，NHD溶液从塔顶向下喷淋，气液逆流接触，CO2被NHD溶液吸收，吸收CO2的NHD溶液经氨冷器冷却降温进入脱碳高压闪蒸槽，减压闪蒸出的闪蒸气与脱硫高压闪蒸气在闪蒸气分离器混合，分离掉雾沫夹带的NHD后去预脱硫工段，回收CO气。溶液直接进入气提塔上部的高位低压闪蒸槽，常压释放出的CO2与脱硫气换热后放空，液相分两路:一路经气提塔液封自流进入气提塔(省去了传统的富液泵往气提塔打液流程，节省了能耗);另一路去氮气冷却器做冷却介质，由液封出口进入气提塔，在塔中至上而下经氮气气提，解吸出溶解气，溶液得以再生。脱碳贫液从气提塔底排出经脱碳贫液泵送到脱碳塔顶部。

图2 脱碳系统溶液流程

3.3 新增设备与原设备主要参数比较

表1 新增设备与原设备主要参数比较表

4 改造后出现的问题

①脱碳Ⅱ塔气相出口原始设计安装了一路独立放空管线，以便于在只有脱碳Ⅰ塔运行时，将脱碳Ⅱ塔并入系统投入使用，但脱碳Ⅰ塔出口原始没有独立的放空管线，致使当脱碳Ⅱ塔运行时，不能并入脱碳Ⅰ塔，因为并塔之前需要对塔进行置换，没有放空管线无法将脱碳Ⅰ塔初始不合格的气体放空。同时当Ⅰ泵跳车时，脱碳Ⅰ塔出来的不合格脱碳气将不能及时放空，只能进入后工段，导致严重后果，此时也只能将正在正常运行的脱碳Ⅱ塔也退出系统，造成整个净化工段系统被迫停车，从而影响后续工段生产。

②从表1中可以看出脱碳Ⅰ塔的塔径相对小一点，填料经过使用一段时间后也较旧，导致脱碳Ⅰ塔阻力相对比脱碳Ⅱ塔大，所以在生产时气体通过脱碳Ⅰ塔的的气量小、流速慢，通过脱碳Ⅱ塔的气量大、流速快，即气量分布不均现象。由于脱碳Ⅱ塔气相出口管线上只有一个切断阀，气量大小无法调节。这时在脱碳Ⅱ塔NHD液循环量不变的情况下，脱碳Ⅱ塔气量增加导致脱碳Ⅱ塔脱碳后气样中CO2含量达到0.6%、COS达2.74×10－6，严重超出工艺指标，致使后工序催化剂中毒。为了使脱碳Ⅱ塔出口脱碳气指标合格，不得不增加脱碳Ⅱ塔脱碳循环量，从而增加了脱碳溶液、氨、低压氮气、电量等消耗。而脱碳Ⅰ塔此时也因为气量过小而浪费过多的NHD循环量，同时也增加了电耗、氨、低压氮气等。

③由于脱碳后的CO2、COS含量超标，溶液循环量被迫增加，最高加至280 m3/h，这无疑增加了汽提塔的负荷，这样常压解吸出来的CO2量将大增，CO2气中夹带的NHD液也相应增加，但由于排放CO2的放空管线之前没有导淋，NHD液得不到回收，增加了NHD液的损耗，增加了运行成本。

5 解决方法

①针对第一个问题，解决方法显而易见，就是在脱碳Ⅰ塔出口再增加一个独立的放空管线，这样两个塔就均可以独立使用，互不影响，这时可以根据系统负荷来决定投入使用几个塔。当系统负荷低时，只用Ⅰ个塔进行脱碳，在系统负荷高时，可以将一个塔也并入系统使用。另外，当两塔都运行时，当一个脱碳泵跳车时，可以单独将该泵对应的塔退出系统，将不合格气体放空，同时关闭该塔气相入口阀，保留另一个塔维持减量运行，而不至于整个净化系统被迫停车，从而将损失降到最低。

②针对两塔气量分配不均的问题，在脱碳Ⅱ塔气相出口管线上新增一道手动截止阀，从而限制脱碳Ⅱ塔的气量，将部分气量分给脱碳Ⅰ塔进行脱碳。这样在总气量不变时，保证脱碳Ⅰ塔净化气合格的情况下尽量多分一部分脱硫气给脱碳Ⅰ塔进行脱碳，充分利用脱碳Ⅰ塔的NHD液循环量，同时在保证Ⅱ塔净化气合格的情况下，降低Ⅱ塔的循环量，从而节约脱碳溶液、氨、低压氮气、电量等消耗。最终在总气量满负荷的情况下，脱碳Ⅱ塔的循环量由最高280 m3/h降至最低235 m3/h左右，大大节约了生产成本。

③针对第三个问题，为了回收NHD液，在CO2放空管线上增设导淋阀门，并定时排放回收。但在投入生产后发现虽然可以减少溶液损耗，但排放时间间隔太短，有时甚至3次/h，这样无疑加大了现场巡检人员的工作量。所以后来在停车期间，将导淋阀门改为CO2分离器对NHD液进行收集，这样即可减少排放回收次数，而且分离回收效果更好，彻底解决了CO2气体带液问题，明显降低了NHD损耗。

6 运行结果

两塔并联操作通过工艺管理的改进、成熟有效的经验和新颖的技术整改，系统处理的气量由24 000 m3/h增加到系统满负荷29 000 m3/h的量，满足醋酸生产需要。并且产生的净化气中CO2、COS的含量已降至0.16%、1.32×10－6，完全符合工艺指标，满足后续系统的应用要求。系统气量满负荷稳定运行时脱碳NHD液总循环量由280 m3/h降至最低235 m3/h左右，节省了电耗。对NHD液的回收也大大降低了NHD液的损耗，降低了运行成本，为公司带来巨大的经济效益。另外两个脱碳塔能够各自独立稳定运行，互不影响，避免了因一台贫液泵跳车而导致的整个系统被迫停车，从而保证了系统的安全长周期稳定运行。

TQ050.7

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1003－3467(2012)14/16－0032－02

2012－05－21

张爱华(1978－)，女，助工，从事化工工艺的技术研究工作，电话:15906376651。