NHD脫碳液污染后的幾種處理方法

令狐瓦奇

(山西陽煤豐喜肥業〔集團〕有限責任公司臨猗分公司山西臨猗044100)

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NHD脫碳液污染后的幾種處理方法

令狐瓦奇

(山西陽煤豐喜肥業〔集團〕有限責任公司臨猗分公司山西臨猗044100)

0前言

合成氨生產中CO2脫除工藝方法較多，從早先的聯產碳酸氫銨到碳酸丙烯酯的脫碳，以及MDEA、NHD脫碳，到現在的低溫甲醇洗脫碳等等，但目前很多的固定層造氣生產合成氨的老裝置仍以使用NHD脫碳工藝居多。隨著使用時間的延長，NHD脫碳液不同程度受到污染，凈化度越來越差，尤其是吸收壓力較低的企業，受到該瓶頸影響而無法正常生產，最終導致造氣煤耗升高、噸氨電耗上升及合成氨產量下降，如何解決此問題也是很多企業研究的課題。

1存在的問題及原因分析

山西陽煤豐喜肥業(集團)有限責任公司臨猗分公司有2套NHD脫碳裝置，分別于2000年和2001年建成投產，運行壓力在1.85 MPa左右。自2007年起逐漸出現脫碳凈化氣中CO2含量超標，φ(CO2)由0.6%逐漸升至1.0%；2009年后，正常工藝條件下，在循環量、貧液溫度、貧液殘存及運行壓力等都不變的情況下，脫碳后凈化氣中φ(CO2)升至1.7%左右，不僅造成甲醇純度降低、精餾蒸汽消耗增大，而且造成了造氣工段H2控制困難、煤耗上升。為了降低脫碳后CO2含量，被迫增開1臺脫碳泵，增大了溶液循環量，使得液氣比達15 L/m3，還增加冰機冷量消耗，此項措施最終導致電耗增加；但是，脫碳系統的惡化情況并未停止，在增大溶液循環量以后，凈化氣中φ(CO2)由開始的0.8%升至1.0%～1.3%。

分析原因：① H2S控制不穩定，帶入系統后一部分被氧化成單質硫，另一部分與設備管道發生反應生成FeS等物質；②由于溶液再生時汽提用羅茨鼓風機抽空氣再生，而非N2汽提，空氣中的部分塵粒被帶入溶液系統；③溶液長時間使用后，由于采用溶液加熱工藝脫水，造成溶液組分發生變化，各種醚類物質比例達不到最佳狀態。雖然日常生產中管理很嚴格，如抓好溶液過濾、控制H2S含量、汽提空氣用海綿濾布過濾等，但脫碳系統仍無法穩定運行，管理極為被動。

2改進措施

(1) 加強日常管理，尤其是細節管理，為此，增加了陶瓷膜超濾器，對溶液進行過濾，加強汽提空氣的過濾，但沒有明顯效果。

(2) 將NHD溶液樣品送至有經驗的單位進行處理方法研究，曾嘗試采用加藥劑絮凝過濾、離子樹脂過濾等方法，效果均不佳；也多次咨詢有關專家，均無果。

(3) 2012年，曾在系統進行了部分溶液加NaOH反應后的過濾試驗，運行一段時間后發現沒有明顯效果，該試驗被迫中止。2014年冬季，經反復多次的討論，再次進行了加NaOH處理方法試驗。其原理是FeS+2NaOH=Fe(OH)2+Na2S，其中Na2S易溶于水、微溶于醇、不溶于醚。為此，在2套系統專門制作了容器盛液，將脫水后的高溫溶液配入一定量的NaOH片劑(據實驗室多次試驗數據，用量為5 g/L)，反應后降溫至常溫，再用細濾布過濾，許多黏稠的物質被過濾掉，清液返回生產系統，試驗持續了近2個月。每套系統各處理了40 m3左右的溶液，但由于自然過濾速度太慢，效果不明顯。對過濾后的清液組分進行分析，各種組分基本合格，沒有被破壞，雜質質量濃度由7.0 mg/L降至0.7 mg/L。

(4) 2014年冬季，在采取多種方法處理未果的情況下，又與NHD生產廠家聯系，并實地考察了魯南化肥公司自制的1套蒸餾裝置及NHD生產廠家的蒸餾裝置，在實驗室組裝了1套蒸餾裝置，進行了幾次蒸餾操作試驗并記錄試驗數據，對蒸餾出的淡黃色溶液進行組分分析，結果基本正常，殘留物為黑色物質。2015年1月，開始利用其他單位1套閑置的蒸餾裝置進行工業化NHD溶液蒸餾試驗，蒸餾后溶液呈淡黃色，并對該產品液組分進行分析，基本上沒有破壞，組分合格，溶液收率在85%左右。其簡單工藝流程：鉛銻合金蒸餾釜→冷凝器→視鏡→接收罐→緩沖罐→水環式真空泵→放空設施，所使用的熱源是合成氨系統氫回收的解吸廢氣，主要是CH4和H2。其主要操作參數：真空度-80～-90 kPa，出產品初始溫度210～220 ℃，終結溫度300～320 ℃，鉛銻合金蒸餾釜操作溫度150～180 ℃。

操作注意事項：①每蒸一釜時卸壓排渣，用蒸汽吹掃，然后用N2置換保護；②二次入液時，溫度應控制好，不宜太高，防止迅速汽化；③蒸餾釜內液位不應太高，防止共沸時將溶液帶入產品罐；④二次入液時，應絕對保證空氣被吸入釜中，用N2置換后，再抽真空將溶液抽入釜中；⑤真空度必須控制得合適。

3效果評價

用蒸餾方法處理NHD脫碳液是一種行業內公認的較為徹底的方法。經過一段時間處理后，2套系統(每套系統溶液量為300 m3液)各累計處理70 m3左右NHD溶液。因為合成氨系統是正常生產的，所以NHD溶液是在處理后補入系統，然后再從系統抽出一部分溶液，循環處理。從脫碳后凈化氣φ(CO2)分析數據看，僅有0.1%～0.2%的變化，效果不是很明顯；另外一點變化是溶液黏度有所降低、汽提風量增大，但離最初的設想相差過大，多開的1臺泵也未能停運。其原因是處理的溶液量太少，從理論上講，溶液組分沒破壞、雜質已被除掉、溶液黏度降低，填料塔內吸收和再生的效果都會改善，所以應該堅持處理，為受污染的NHD溶液找到一個徹底解決的辦法。

(收稿日期2015-06-10)