化肥企業MDEA脫碳溶劑改良升級與技改

霍忠忠，甄晉念，范華杰

（蘭花科創化工有限公司，山西晉城 048000）

化肥企業MDEA脫碳溶劑改良升級與技改

霍忠忠，甄晉念，范華杰

（蘭花科創化工有限公司，山西晉城 048000）

蘭花科創化工有限責任公司于2016年9月在年產5萬t合成氨脫碳系統進行了“多胺法”脫碳溶劑升級及配套技改，技改效果顯著、經濟效益較為可觀，在“多胺法”脫碳系統中有較好的推廣應用價值。升級后的脫碳溶劑能夠較好地控制溶液對設備及管線的腐蝕，有效提高溶液的吸收和再生效果，提高氣體質量。

多胺法；溶劑；升級；腐蝕；吸收；效果；氣體質量

蘭花科創有限責任公司是以晉城煤為原料生產合成氨、尿素的氮肥企業，目前生產能力為年產合成氨13萬t（8萬t、5萬t各一套），尿素20萬t。脫碳系統兩套，均采用三塔流程、“多胺”法脫除CO2。為了阻止系統腐蝕，提高脫碳裝置的脫碳效果，降低脫碳系統的熱能耗與動力消耗，2016年9月在5萬t合成氨脫碳系統使用了國內知名脫硫脫碳溶劑生產商——江蘇太湖新材料控股有限公司生產的MDEA改良升級脫碳溶劑替代原“多胺”溶劑，并進行了配套技改，運行6個月系統穩定，取得了較為顯著的效果。

國內合成氨廠采用“多胺法”脫碳裝置，在前方濕法脫硫條件下幾乎100%存在胺液降介嚴重、系統腐蝕嚴重、高鐵離子等現象，原因在于進氣含氧（濕法脫硫液為飽和含氧液），脫碳進氣無論是氣相含氧還是前方脫硫液的氣沫挾帶，均會導致循環胺中存在溶介氧，進而引發嚴重的胺液氧化降介所致。

多胺法溶液由MDEA、1#活化劑、2#活化劑、H2O構成。

MDEA三個主要氧化與熱降介反應如下∶

從上述降介反應歷程及中間產物可以看出∶MDEA氧化與熱降介中間產物均有1#活化劑MMEA，MMEA對體系溶劑降介反應速度、后續串級各個降介反應速度及產物（具腐蝕性）濃度、溶劑腐蝕性具有十分重要的影響。在前方濕法脫硫條件下，本身就形成了“良好”的溶劑氧化降介條件基礎上，“多胺法”1#活化劑的運用，客觀上又加速了整個溶劑體系降介反應速度，使裝置溶劑具有腐蝕性，這可能是國內“多胺法”脫碳裝置廣泛存在溶劑腐蝕、降介產物及縛服胺占比較大的真正原因所在。

如何改變這一狀況，使MDEA脫碳優點充分發揮出來，配套活化劑的選用及怎樣長周期穩定溶劑各活性組份濃度，如何切實有效除去溶劑降介產物，均構成技改能否成功的關鍵要點。為此我們要求廠家在認真篩選改良活化劑基礎上，必須運用Aspen Plus軟件模擬新溶劑法分離工藝并結合企業現行裝備狀況，對新溶劑最佳吸收與再生工藝條件進行模擬分析∶通過分析吸收壓力、溫度、填料高度、貧液CO2含量對富液CO2含量、貧液流量的影響以及吸收壓力、解吸壓力、貧液CO2含量對系統解吸能耗的影響，找出了系統最優化工藝條件，并以最小的投入，針對性地對原“多胺法”裝置實施了配套技改。

1 技改前系統運行數據如下

凈化氣CO2含量0.4%～0.6%，見表1。

表1 典型生產數據

進氣40 000 m3/h、1.73MPa、CO225.5%貧液入塔∶殘碳4.2 m3（標）

CO2/m3胺液、150m3/h

半貧液入塔∶殘碳30m3（標）

CO2/m3胺液、556m3/h

吸收能力為9 849/（150+556）=13.95m3（標）

CO2/m3胺液。

系統溶液鐵離子含量不斷走高，至改造前已達3 720mg/L。

2 技改后系統運行數據如下

凈化氣CO2含量0～25×10-6，更多為0，見表2。

表2 典型生產數據

進氣40 000m3/h、1.73MPa、CO225.5%

貧液入塔∶殘碳4.2 m3（標）

CO2/m3胺液、106m3/h

半貧液入塔∶殘碳33 m3（標）

CO2/m3胺液、456m3/h

吸收能力可達10 200/（106+456）=18.15m3（標）

CO2/m3胺液。

系統溶液鐵離子含量因原系統溶劑退出后受地區條件及環保因素、大修時間制約，未按計劃進行有效清洗，使新溶劑投入系統后鐵離子含量即達8mg/L，系統投運6個月系統鐵離子含量依次為∶8 mg/L、8 mg/L、9mg/L、8mg/L、8mg/L、8mg/L。

3 對比技改前后裝置工況變化，技改后裝置變化主要有

1）氧化降介速度明顯下降，鐵離子六個月穩定不變；2）蒸汽消耗由8 000kg/h降為5 500kg/h。系統運行熱能耗降幅30%左右；

3）系統動力消耗（半貧液泵為6kV高壓機，其電流下降約6安培，僅此一項一年節省十五萬電費支出。貧液量也降低了44m3/h，對應著貧液泵與常壓泵運行負荷的顯著下降）、換熱器污垢與循環水消耗等均有積極變化。

4 結語

“多胺法”脫碳溶劑升級改良后在我公司脫碳系統的使用，改善了溶液吸收效果，改良了溶液對設備和管線的腐蝕，提高了氣體質量，減少了甲烷化氫氣的消耗，降低了尿素系統的生產安全風險。在出塔凈化氣CO2在線檢測顯示為零條件下，貧液泵量下降25%、半貧液泵量下降15%，運行6個月系統鐵離子未見任何變化，可稱為一次較為成功的工藝升級技術改造，對穩定系統生產，降低裝置運行費用有積極影響。另為降低技改費用，在江蘇太湖新材料控股有限責任公司幫助下，我們利舊設備改造并建立一套側線小精餾裝置，不僅可對原“多胺”溶液退岀系統后進行MDEA回收再利用，而且可作為胺液側線凈化的強化工藝予以投運。

[1] 沈俊.合成氨[M].北京∶化學工業出版社，2001.

[2] 江蘇太湖新材料控股有限公司.年產5萬噸氨MDEA改良升級脫碳工藝包.

The Chemical Fertilizer Enterprises Upgrade and Technical Improvement of MDEA Decarbonizing Solvent

Huo Zhong-zhong，Zhen Jin-nian，Fan Hua-jie

Lanhuakechuang Chemical Co.，Ltd.in September 2016 of the “multi amine method” decarbonization solvent upgrade and supporting technology in the annual production capacity of 50 thousand T ammonia removal system，technical effect and economic benefit is considerable，in the decarbonization system of polyamine method has good application value.Decarbonizing solvent upgraded to better control the corrosion of equipment and pipeline，effectively improve the absorption and regeneration effect of solution，improve the gas quality.

polyamine；solvent；upgrading；corrosion；absorption；effect；gas quality

TQ113.26

A

1003-6490（2017）02-0002-02

2017-01-18

霍忠忠（1974—），男，山西沁水人，主要從事化肥生產和技術管理工作。