淺談mdea溶液脫碳系統的優化

馬文鄭 杜佳敏

摘 要：對典型的MDEA吸收流程進行分析表明，MDEA溶液再生能耗較大，過程物流能量未得到充分利用。介紹 MDEA脫碳裝置消泡劑添加方法和量的優化以及改進情況， 換熱器結垢和堵塞的處理措施， 系統優化運行的方法以及注意事項。

關鍵詞：MDEA脫碳； 消泡劑； 結垢； 優化運行

我公司合成氨裝置 MDEA脫碳系統采用德國 BASF 公司的活化 MDEA專利脫碳技術， 該工藝技術是低能耗的脫碳工藝， 為兩段吸收、 兩段再生流程。

1 工藝流程

變換氣進入二氧化碳吸收塔下段， 大量的二氧化碳在此段被 MDEA 半貧液吸收， 剩余二氧化碳在上段用 MDEA貧液吸收。 出吸收塔的工藝氣二氧化碳含量小于 1 000 .10- 6。 在吸收塔底部引出的吸收了二氧化碳的富液， 經半貧液泵透平回收能量后， 降壓到 0 .7 M Pa 送到中壓解吸塔， 在此解吸出大部分氫氣和少量的二氧化碳，解吸氣從塔頂引出， 作為燃料送到蒸汽轉化爐。出中壓塔的溶液進入低壓解吸塔， 利用來自再生塔的二氧化碳氣汽提溶液中的二氧化碳， 出低壓塔的二氧化碳經冷卻分離后作為產品外送。

低壓解吸塔出來未完全再生的 MDEA半貧液分為兩部分： 一部分（ 作為脫碳主要部分） 送入吸收塔循環脫碳， 另一部分送再生塔再生后， 以貧液的形式送吸收塔頂部吸收 CO 2。

2 活化 MDEA 脫碳工藝的優點

（ 1） MDEA 溶液具有較強的選擇吸收能力。

（ 2） 對 CO2 等酸性氣的吸收好， 兼有物理和化學吸收的作用， 溶液負載量大， 凈化度高。

（ 3） CO 2 與該溶液的溶解熱低， 再生溫度低， 所以綜合能耗低。

（ 4） 穩定性好， 不易降解。

3 加消泡劑方法的改進和優化

泡沫是導致塔載液的主要原因。 裝置設計是利用泵向系統注入消泡劑的方法消泡， 但由于消泡劑不易溶于水、 粘度大， 操作很不方便。 利用既有動力（ 貧液泵） ， 另外增設了一個小容器， 通過開關各手動閥加消泡劑。 優點是節能、 快捷、便于安裝， 可以有選擇地連接消泡劑加入點。優化程序 事先將消泡劑定量灌裝小容器若干， 為防止消泡劑化合物分解， 規定加消泡劑前進行搖動攪拌， 使有效成分充分互溶。

4 消泡劑加入劑量和優化

據有關資料介紹， 消泡劑是一種有機溶劑， 它的使用會導致 MDEA 粘度增加， 給溶液帶來負面影響。 裝置設計為每 1 ～ 2 d 加入消泡劑 1 ～2 ml/ m 3。 基于以上原因， 實際生產中不建議頻繁加入消泡劑。 操作人員日積月累總結出一套物理消泡的方法： 溶液發泡最先表征為低壓解吸塔壓降的變化（ 通常是變大） ， 此時可采取降低低壓解吸塔壓力的方法進行消泡。

5 凈化系統換熱器的問題及優化措施

本裝置脫碳工藝中采用了三組板式換熱器，分別為貧液/ 半貧液熱交換器 （ E1413） 、 貧液水冷器（ E1414） 、 二氧化碳水冷器（ E1415） 。 其中，貧液/ 半貧液熱交換器和貧液水冷器都有結垢和堵塞的問題。 造成 T I14089 在 60 以上（ 指標溫度是 45 ） ， 貧液流量不能達標和貧液泵發生氣蝕， 使泵損壞等， 影響脫碳運行。針對以上結垢及堵塞現象， 采取了一系列措施： 將貧液水冷器由板式換熱器更換為列管式，換熱面積由 89 m2 增大到 640 m2 ； 貧液半貧液熱交換器采用拆裝清洗法， 用高壓清洗設備徹底清除板片上的結垢物及遺留在設備內部的雜物。

以上措施有效防止了 MDEA脫碳裝置中板式換熱器的堵塞問題。 TI14089 由 60 降低到35 ， 貧液流量從 23 000 kg/ h 達到了指標范圍內（ 60 000 kg/ h） ， 貧液泵氣蝕現象也不再出現，滿足了生產需要。 換熱面積的增加， 降低了貧液的溫度和溶液的流量， 提高了溶液的負載量。

6 系統優化運行措施

（ 1） 針對液位計波動及卡澀問題， 在液位計與塔體法蘭間臨時安裝了金屬濾網， 定期對液位計浮子進行清理。

（ 2） 加大溶液的旁濾量， 同時加大 S1451～S1453 機械過濾器濾芯的清洗、 更換頻次。

（ 3） 檢查處理再沸器 E1412 內漏， 解決再生塔塔頂與塔底無溫差的問題。

（ 4） 優化調整溶液系統的熱負荷， 調整入再沸器 E1412 工藝氣量和溫度， 優化控制轉化入爐水碳比， 改善溶液系統的熱平衡。

（ 5） 優化穩定與系統相關的自動調節控制，確保溶液系統液位、流量、壓力、溫度等參數穩定。

（ 6） 投用吸收塔出口富液水力透平， 回收并降低富液動能， 促進溶液系統穩定運行。

（ 7） 針對系統起泡趨勢， 根據系統起泡易發生在低壓塔的實際情況， 通過低壓塔壓差變化定期調整中壓塔壓力， 采用降低壓力的方式消泡。

7 溶液系統優化運行注意事項

（ 1） 避免操作波動大。 若系統加減負荷過快、 系統壓力波動過大特別是低壓塔塔頂壓力波動、 再沸器供熱過大， 會造成氣液接觸速度過快， 溶液攪動過分激烈， 造成起泡。

（ 2） 合理調節參數， 確保在設計指標之內。

（ 3） 保持系統和溶液的清潔， 避免機械雜質及油污帶入系統。

（ 4） 溶液濃度不應低于 30%， 否則系統將出現腐蝕。

（ 5） 保證溶液濃度與活化劑濃度的比例合適， 活化劑濃度應控制在 3% ～ 5%， 偏差過大不利于控制起泡。

8 結 語

加強現場管理， 優化工藝， 優化消泡劑的加入方法、 頻率， 是保證合成氨 MDEA脫碳系統穩定運行的必要措施。 必要時清洗換熱器， 尋找系統規律， 零排放， 減小能耗也是保證裝置高效運行的必要途徑。

節能降耗顯著， 運行費用明顯降低， 工藝流程簡化， 作為更新換代新技術具有更強的競爭力。

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