苯菲尔脱碳系统冷凝液再沸器运行条件的改进

（锦西天然气化工有限责任公司，辽宁葫芦岛125001）

锦天化公司大化肥装置自投产后，合成氨的脱碳系统存在一个明显的瓶颈问题，冷凝液再沸器低液位控制操作，排污效果不好，运行到一定周期后内漏，严重影响了装置长周期安全运行。本文对问题进行了分析，并提出改进方案。

1 苯菲尔脱碳再生系统流程

脱碳溶液再生系统流程如图1。

图1 脱碳溶液再生系统流程

如图1所示，再生塔T2顶部闪蒸出的CO2气体和水蒸气，经循环水冷却器E68、E17冷却至40℃，其中大量的水蒸汽被冷凝，在分离罐V11中进行气液分离出冷凝水后，CO2气体被送往尿素作原料。在分离器V11中分离出来的冷凝液经回流泵P7大部分回流至再生塔，剩余的被排出系统。回流至再生塔顶的冷凝液经三层洗涤塔盘后被送至E12，作为冷凝液再沸器E12的给水。低变出口气首先经过冷凝液再沸器E12，温度从230℃降至156℃，产生310 kPa的饱和蒸汽，供闪蒸槽喷射器用[1]。然后经过溶液再沸器E13进一步回收热量加热再生塔底部的苯菲尔溶液。

2 存在的问题及对系统的影响

苯菲尔冷凝液再沸器E12是脱碳溶液再生系统的一台重要设备，它回收低变出口工艺气余热，但由于锦天化脱碳再生热量不足，特别是在系统开停车时更为明显，为了保证脱碳系统稳定运行，将E12液位控制在30%操作，有一半的U型管没有浸在冷凝液中，这样操作后，低变出口工艺气热量后移，溶液再沸器E13多吸收热量，保证再生热量充足。这样调整后，开始系统运行一直平稳，但随着运行时间的延长，发现送往尿素车间的CO2中H2含量偏高，达到了0.7%，而锦天化公司CO2控制指标中H2含量＜0.5%，正常生产时，如果CO2气体中H2含量超出控制指标将影响尿素装置的安全运行[2]。

经过分析造成再生塔T2顶部出口工艺气中H2含量升高的原因有三个：

1)吸收塔T1底部产生涡流，造成碳酸钾溶液对合成气的夹带；2)E12内部泄露；3)E13内部泄露。

通过分析排查确定是E12内部泄露造成的。因此，冷凝液再沸器E12内漏已成为合成氨装置安全运行的一大隐患。

3 原因分析

装置停车后，拆下冷凝液再沸器E12封头，对E12进行试漏，发现漏点集中在气液交汇处，检查损坏的管子，发现管子受到了严重的腐蚀，以致最终被腐蚀穿孔而产生泄漏。

E12内的水来自V11冷凝液，而V11冷凝液中碱度一般在1%左右，在实际运行中，来自再生塔T2顶部洗涤后的冷凝液夹带少量碱液，又因我公司E12液位一直控制在30%操作，造成排污效果不理想，对排污液进行成分分析，发现碱液浓度高达20%左右，使得E12长期在碳酸钾溶液中运行。

E12是U型管换热器，实际上也是一台低压蒸汽锅炉，正常运行时要求液位控制在60%左右，而锦天化公司液位控制在30%左右，致使排污效果不好，E12长期在碳酸钾溶液中运行，碳酸钾溶液中有氯化物存在，从而产生腐蚀，尤其在水和蒸汽的交织界面液位一线，因氯根浓缩而产生应力腐蚀。

4 改造措施

根据冷凝液再沸器E12产生腐蚀的具体情况，考虑保持换热器材质和结构不变，为了彻底解决E12内漏问题，在大修时将E12内芯更换，并通过改变其工艺运行条件来解决这一问题。

将液位由原来的30%提高到60%操作，又增加一条8″旁路横跨E12换热器，[3]如下图2所示，在开车时将8″旁路上阀门打开少许，将工艺气所带的热量后移，保证脱碳系统热量充足，防止脱碳溶液变稀，保证系统运行稳定。[4]

又将E12排污位置进行调整，由原来的底部排污调至液面排污，保证了排污效果，通过分析确认E12内的碱液浓度一般维持在1%左右。

图2 再沸器E12工艺流程

5 效果

1)对于冷凝液再沸器E12存在的问题，提出了相应的改进方案，改变了工艺操作，增加了一个开车旁路，技术改造投入较少，消除了E12腐蚀问题，产生的经济效益可观，为装置的安全稳定长周期运行创造了条件。实现了装置达标达产和节能降耗。

2)冷凝液再沸器改造后运行至今，未发生泄漏，去尿素装置的CO2纯度一直稳定正常。

因此，E12泄露问题的解决，对装置的安全稳定运行，提高装置的运转率减少装置停车损失有重大的意义。

[1]陈五平.日产千吨氨厂合成氨 [M].大连:理工大学出版,1989.

[2]顾志诚.布朗工艺的发展即在中国的现状[J].大氮肥,1998.

[3]陈五平.无机化工工艺学[J].北京:化学工业出版社,2000.

[4]赵永清.合成氨脱碳系统稳定与优化[J].四川大学,2008.