NHD脫碳系統阻力增加原因及消除方法

李小玲(青島科技大學 山東 青島)

一、NHD脫碳系統介紹

1.產品及生產原理

我公司年產24萬噸合成氨凈化裝置采用德士古氣化壓力為3.8MPa水煤氣氣頭，采用中變串低變全變換、NHD脫硫、脫碳、甲烷化精制的工藝流程。其中脫碳系統采用NHD物理吸收法，利用NHD溶液(聚乙二醇二甲醚溶液)在-10℃左右時對CO2的選擇性吸收，使脫硫氣中的CO2濃度由35.7%降到0.3%以下。

2.流程簡介

來自脫硫工段的脫硫氣分兩路并聯進入氣體換熱器A、B管程,與殼程氣體換熱后，溫度降至2℃左右進入脫碳塔，氣體自下而上與從塔頂來的NHD溶劑逆流接觸，氣體中的CO2被溶劑吸收。從塔頂出來的凈化氣含CO2%0.3%(V)經分離器除去少量霧沫夾帶的NHD后，凈化氣進入氣體換熱器A殼程，溫度升至25℃左右，凈化氣去甲烷化工段。脫碳低壓閃蒸氣(≥98.5%的二氧化碳)進入氣體換熱器B殼程與管程脫硫氣換熱升溫后送尿素。

二、NHD脫碳系統阻力增加原因分析及危害

1.原因分析

(1)流程設置不合理。系統自開車以來，脫硫氣量達到100000m3/h時，脫碳系統阻力高達0.2MPa。經現場測量分析，發現脫碳系統阻力主要集中在氣體換熱器。利用檢修機會對兩臺氣體換熱器封頭拆下后發現，列管及管箱內，大面積結冰。

(2)氣量分配不均。由于氣體換熱器A為脫硫氣與脫碳氣換熱、氣體換熱器B為脫硫氣與二氧化碳氣進行換熱，脫硫氣溫度為30℃左右，脫碳氣及二氧化碳氣溫度均在-14℃左右。由于氣量及氣體成分差異，通過脫硫氣進兩臺氣體換熱器入口閥進行換熱氣量控制。若其中一臺溫度低于0℃，導致列管內水逐漸結冰，直至列管堵死，阻力增加。

(3)操作原因 。系統在大減量低氣量運行中,負荷降低但是氨冷凍制冷效果較好，NHD貧液溫度溫度過低至-17℃，長時間造成氣體換熱器A、B出口脫硫氣溫度都低于0℃，造成氣體換熱器管程結冰，阻力增加。

2.危害

(1)換熱管堵塞造成阻力增加，氣體換熱器換熱面積減少，影響產能。

(2)同時，出脫硫的氣體溫度在30℃左右，由于換熱器列管堵塞，經氣體換熱器換熱后的脫硫氣溫度較高，導致進塔氣分離器分離出的水較少，而直接代入脫碳系統，進而造成脫碳水含量高，溶液水平衡失調，嚴重影響系統加量，及脫碳指標。

(3)脫碳系統水含量嚴格控制在3%左右，由于水平衡失調，脫碳水含量明顯增高。脫碳系統多為為碳鋼設備，脫碳塔填料亦為碳鋼扁環。氣體中含有硫化物，在過多水的作用下，嚴重腐蝕碳鋼設備、管線及填料。

三、解決NHD脫碳系統阻力大的方法

(1)實施一：改變氣體流程，預防列管內積水

①將氣體換熱器出口封頭旋轉180°，使脫硫氣出口由原來的上進上出，改為上進下出。

②流程改變后，將氣體換熱器管程進口一端適當抬高，預防列管內積水結冰。

(2)實施二：嚴格操作，制定操作方案。

氣量正常時，氣提塔底貧液溫度控制在-12～ -14℃之間，用E6401 B入口脫硫氣閥調節，使氣體換熱器A及B出口脫硫氣溫度均在0℃以上，同時溫差小于2.5℃，定時排放脫碳塔前分離器，提高脫碳氣提氮氣流量，保證脫碳溶液水含量穩定。

(3)實施三、系統不停車，在線疏通。

利用系統大減量的情況進行氣體換熱器在線疏通。系統大減量后，用現場氣氨閥逐漸提高氣氨壓力，提高脫碳系統溫度。當脫碳氣溫度提高至0℃以上，具備疏通效果，氣體換熱器前后壓差明顯降低，說明疏通成功，當壓差降到一定程度不再下降，說明疏通完畢。可以恢復系統正常生產負荷。

四、效益分析

改造費用：全部利用現有材料，施工費：6000元

脫碳系統阻力消除：改造后系統阻力由原來的0.23MPa，降低至0.11MPa，系統可多加量6000m3/h，每小時約增加3.3噸合成氨。每噸氨的效益按100元計，則正常滿負荷生產，生產滿負荷天數按150天計，則年效益為118萬元。