10萬噸合成氨脫碳系統MDEA溶液凈化技術的應用

譚小術

(四川美豐化工股份有限公司,四川德陽 618000)

10萬噸合成氨脫碳系統MDEA溶液凈化技術的應用

譚小術

(四川美豐化工股份有限公司,四川德陽 618000)

介紹了廢MDEA溶液回收應用的情況,達到了廢物利用節支降本的效果。關鍵詞:脫碳系統;MDEA溶液;凈化

0 引 言

四川美豐化工股份有限公司化肥分公司年產10萬t/a裝置于2000年3月建成投產,以天然氣為原料,經加壓脫硫、連續催化轉化、變換、凈化制取合成氨,其脫碳凈化裝置采用兩段吸收,兩段再生流程的活化MDEA脫碳工藝,吸收壓力2.65M Pa。自投用以來,運行良好,經過不斷調整和優化工藝操作,在較短時間內,系統實際生產能力由設計的270t/d增大到330t/d,系統噸氨消耗MDEA達到僅60g左右,為裝置的節能降耗、公司的效益快速穩定增長、做強作大做出了重大貢獻。

活化MDEA脫碳工藝是一種物理化學吸收脫碳法,具有能耗低、氣體凈化度高、溶液穩定好、揮發性低、對碳鋼設備無腐蝕等優點,因此國內多數大型合成氨企業都開始引進該MDEA脫碳工藝進行合成氨氣體的凈化CO2的脫出,盡管MDEA溶液本身對設備管道并沒有什么腐蝕,但由于國內生產工藝和設備制造技術上還存在不完善的地方,加上各生產企業的生產控制和管理水平不一樣,M EDA溶液始終還是存在對脫碳設備管道的腐蝕,在國內就MDEA溶液對設備管道的腐蝕機理眾說紛紜,說法不一致,還存在分歧,但是腐蝕是已經出現和存在。由于MDEA溶液所夾帶雜質及凈化裝置運行過程本身所產生腐蝕、降解產物的影響,常會導致MDEA溶液的污染,通過對國內一些采用MDEA脫碳工藝的合成氨企業的調查發現,已經多家出現了因為MDEA溶液被鐵離子等雜質嚴重污染后無法維持生產,最終全部報廢更換,造成生產成本高,嚴重浪費資源,而且污染環境。因此如何凈化被鐵離子等雜質污染的MDEA溶液是一個技術上的難題,在2009年我們公司成功實施了對鐵離子高達1 000mg/m3的MDEA溶液凈化處理,為企業創造了較好的經濟效益。

1 運行狀況

從2007年以來開始發現脫碳系統就有一定的腐蝕出現,MDEA溶液中的鐵離子比原始開車要高一點,但最高也只有50mg/m3,不影響生產。在2009年2月中旬開始,生產上通過分析多次發現脫碳系統MDEA溶液中鐵離子開始上漲(見分析數據表),雜質多,系統阻力增加,特別是貧液泵的進口壓力由原來的0.15～0.2M Pa降到了0.05M Pa,甚至幾乎為負壓了,經過調整工藝參數和相關的操作技術,加強了溶液的機械過濾,由原來的一個月過濾一次,改成了24h連續過濾,濾紙每天更換一次,曾一度將溶液中鐵離子穩定在了500mg/m3以內,但好景不長,僅僅維持了半個多月,在5月初系統的鐵離子上漲的趨勢越來越快,一天可以增長60～70mg/m3,高的時候達到了100mg/m3,溶液已經變成了深紅色,糨糊狀,溶液換熱器、貧液換熱器等部分設備阻力進一步增大,貧液泵運轉開始出現嚴重的抽負現象,振動增加,時而有尖叫聲,在5月10日鐵離子已經到達了1 000mg/m3,溶液的吸收效果開始大幅度下降,凈化氣中CO2含量開始上升,最高達到了0.15%(以前正常情況CO2含量為0.015%),系統已經無法正常運行。從溶液來看,溶液也已經無法再利用,只能報廢處理,系統被迫停車處理。

表1 MDEA溶液中成份分析數據表

2 凈化技術的介紹

根據污染后的MDEA溶液特性和成份分析,我們技術人員提出了廢MDEA溶液回收的技術思路和可行性方案,通過多方考察,引進了川內一家專門處理凈化MDEA溶液的企業。他們主要采用減壓蒸餾、催化和吸附混合技術對廢MDEA溶液進行回收處理,回收率可達到80%以上,已經在國內成功處理過了一兩家企業,據考察該技術處理效果非常好,凈化后的各項指標能優于新買的溶液,完全可以重新利用。下面就對該技術進行簡單介紹:

2.1 溶液處理工藝流程

圖1 溶液處理工藝流程框圖

2.2 主要設備

包括處理塔、冷凝器、真空泵、緩沖儲槽、計量儲槽、轉換儲槽、交換器、各類儀表、分析儀器等。

2.3 MDEA溶液使用廠家具備的條件

(1)場地:20～30m2

(2)蒸汽:>1.3M Pa 0.5～0.8t/h

(3)蒸汽管線管徑:DN 45

(4)電源:380V 3～5kW

(5)冷卻水:(25℃)>0.4M Pa 10～15t/h

(6)冷卻水管徑:DN57

(7)壓縮空氣:0.4M Pa以上

(8)回收溶液的儲存設施

(9)甲方負責溶液的中控分析

(10)380V電

3 凈化情況的介紹

我公司MDEA脫碳處理前,通過MDEA溶液樣品進行分析,從分析結果發現:

N-甲基二乙醇胺含量:35.1%,N-甲基一乙醇胺含量:0.9%,溶液總胺:39.3%;水分含量:62.1%, MDEA溶液中降解物已累積較高,且鐵離子含量達1 000×10-6以上,尤其是以前快報廢的MDEA溶液中還含有100×10-6的CL-,除去甲基單乙醇胺1.1%外其它降解物都達2.6%,溶液已屬嚴重污染,對系統安全穩定運行非常不利。

經過15d對MDEA溶液集,一共處理溶液140t左右,處理后經過權威分析機構:

處理后溶液達相關指標

1)處理后總胺濃度:90.5%;

2)總胺收率:75%;回收率:90%以上;

3)鐵離子(Fe2+)濃度:8×10-6;

4)溶液顏色透明,不混濁、不發泡,無任何雜質;

5)根據技術協議,該技術廠家免費為我們調整處理后溶液的活化劑,確保達到了正常工況條件,從目前運行情況來看,溶液吸收效果好。

4 凈化處理后的效益

處理140t MDEA溶液各種成本合計:18萬多元,回收純的MDEA溶液共計:50.5t,按現在MDEA溶液市場價1.7元/t,為企業節約費用:67.85萬元。

5 其他方面建議

由于處理后的廢棄物(釜液)成分主要為有機降解物、硫化物、無機鹽和積碳填料固體雜質等,不能直接排放,處理起來非常困難,在處理過程中有一定的惡臭味,非常刺鼻。因此建議:處理地點盡量在比較空曠的地方,通風良好,處理后的廢棄物(釜液)企業可以用鐵制容器裝,因為溫度高,不能用塑料制品。最后的廢棄物可考慮采取深埋、焚燒或聯系公路建設單位用于瀝青路,這樣既節約生產成本又確保了環保。

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1003-6490(2010)02-0008-03

2010-03-01

譚小術(1970-),男,重慶市人,工程師,1996年畢業于四川輕化工學院無機化工專業,四川大學MBA研究生,現工作于四川美豐化工股份有限公司化肥分公司,主要從事合成氨生產管理。E-mail:xiaoxiaotantan@163.com。