液氨顏色發紅的原因排查及調整措施

李 能 孫慶宇 龔朝兵 段俊雄

(中海油惠州石化有限公司，廣東 惠州516086)

中海油惠州石化有限公司(以下簡稱惠州石化)現有兩套酸性水汽提裝置，分為加氫型和非加氫型兩個系列，均采用雙塔汽提工藝，共用一套氨精制系統。1#污水汽提裝置非加氫酸性水設計負荷150 t/h，處理來自常減壓蒸餾(Ⅰ)裝置、催化裂化(Ⅰ)裝置、延遲焦化裝置的酸性水；加氫酸性水設計負荷150 t/h，處理來自蠟油加氫裂化裝置、煤柴油加氫裂化裝置、焦化汽柴油加氫精制裝置、重整預加氫(Ⅰ)裝置、硫黃回收(Ⅰ)裝置、脫硫(Ⅰ)裝置排放的酸性水。2#污水汽提裝置非加氫酸性水設計負荷150 t/h，處理來自常減壓蒸餾(Ⅱ)裝置、催化裂化(Ⅱ)裝置、硫磺回收(Ⅱ)裝置的酸性水；加氫酸性水設計負荷200 t/h，處理來自渣油加氫裝置、蠟油加氫裝置、柴油加氫裝置、重整預加氫(Ⅱ)裝置的酸性水。脫氨塔頂的富氨氣經兩級定壓定溫冷凝、結晶、脫硫劑精制脫除H2S后，經壓縮冷凝成液氨送出裝置。氨精制系統投產至今，運行平穩，達到設計目標，但近期出現液氨顏色偏紅的問題，影響液氨出廠。在此對液氨顯紅色的問題進行分析并采取調整措施。

1 氨精制部分工藝流程及原理

在脫氨塔底重沸器提供熱源產生的汽提作用下，富氨氣自塔頂分出，經脫氨塔頂空冷器冷卻至90 ℃進入脫氨塔頂回流罐進行氣液分離，液相經脫氨塔頂回流泵送往脫氨塔頂部；分離出的富氨氣進入富氨氣冷卻器冷卻至37～40 ℃后，進入二級分凝罐進行氣液分離，再經富氨氣氨冷卻器冷卻至20 ℃進入富氨氣分液罐，進一步去除富氨氣中的H2S，經過富氨氣過濾器，由富氨氣分液罐頂部送至氨結晶器。富氨氣在氨結晶器經結晶法脫除H2S，然后經氣氨精制器進一步脫除H2S后經氨壓機入口分液罐分油分液后進入氨壓機。氨壓機壓縮冷凝的液氨經壓縮機出口的氨油分離器分油后由泵送出裝置。

粗氣氨進入氨結晶器，利用液氨氣化吸熱的原理控制結晶器內溫度在0 ℃左右，從而將粗氨中的水全部冷凝脫除，并將NH3和H2S結合生成的NH4HS或(NH4)2S溶于水中。脫水后的粗氣氨經脫硫精制罐脫除剩余H2S，再經氨壓機升壓冷卻變為液氨送入儲罐中。

2 液氨顏色發紅原因分析

合格液氨一般為無色透明液體。正常時液氨純度為99.7%，殘留物質量分數為0.3%，滿足指標要求。但近期液氨儲罐的液氨顏色出現紅色的現象，影響產品管輸。根據同類企業的經驗推斷[1]，液氨顏色發紅的現象主要有以下幾個因素：(1)液氨中的酚含量偏高。劉燕敦等[2]報道，當液氨呈現紅色時，液氨中的酚質量濃度經分析最高達到60 mg/L。倪玉蘭等[3]的研究顯示，液氨中酚類化合物質量濃度為15～86.4 mg/L。酸性水中的酚類化合物被攜帶入液氨在空氣中氧化生成紅色的醌類化合物，液氨中酚含量偏高會引起其顏色變紅。酸性水自上游帶過來的酚類，一般在液氨罐玻璃板觀察為無色，采樣遇空氣后氧化為醌變為紅色。(2)液氨中的油含量較高。液氨中含的油主要是氨壓機跑損的潤滑油及分凝器粗氨氣攜帶的輕質油。(3)液氨中鐵含量較高。這主要是受切至長期不用的脫硫罐時攜帶的氧化鐵或鐵系脫硫劑粉塵攜帶的影響，而有的脫硫劑本身就是褐色，如果脫硫劑粉塵攜帶入液氨后就會有顏色[4]。

2.1 液氨中酚、油含量排查

經過對操作條件的排查，液氨變紅期間，氨精制系統操作無異常，具體見表1。酸性水中的酚含量在液氨變色前后無明顯變化，且液氨的酚含量分析也正常，說明酚不是液氨顏色偏紅的原因。酸性水中的輕質油一般在分凝部分會去除，其攜帶的部分潤滑油會經由液氨儲罐脫油包脫除，說明液氨的油含量不是液氨顏色偏紅的原因。取1#、2#氨壓機系統潤滑油分析，1#氨壓機潤滑油呈紅色，2#氨壓機潤滑油呈無色。

表1 操作條件

2.2 脫硫劑排查

氨精制系統脫硫精制罐編號為D302A/B。1#氨精制系統使用的氣氨脫硫劑，B罐型號為JX-1，2011年11月裝填；A罐型號為HTS-01，2019年4月裝填。2019年4—9月投用A罐，9月切至B罐。2#氨精制系統使用的氣氨脫硫劑型號為JX-1，2017年9月投用，一直使用B罐。JX-1脫硫劑是以含鐵復合金屬化合物為主要活性組分的新型高效脫硫劑[5]，外觀為褐色、條狀，適用于低溫氨系統精脫硫化氫，同時可高精度脫除氨氣中含有的少量二氧化碳、氯化氫。

2019年10月23日液氨管輸時出現紅色現象，說明液氨顏色變化已有一段時間。1#氨精制系統脫硫精制罐于10月23日下午切罐(D302B→D302A)，由于氨壓機潤滑油也顯紅色，說明舊脫硫劑存在板結、粉塵攜帶現象，另外由于久未使用可能存在以鐵銹形式存在的鐵，引起潤滑油變色及液氨顯紅色。10月25日液氨通過非正式采樣管顯示顏色正常。

2#氨精制系統液氨于10月24日采樣顯示紅色，于24日晚上完成切罐(D302B→D302A)，24日22∶30顏色仍顯示紅色，至24日24∶00液氨顏色已恢復正常。脫硫劑JX-1的使用壽命為2年，D302B脫硫劑從2017年9月使用至2019年10月，已超過2年，可能脫硫活性已下降或發生粉化，導致液氨顏色變紅。

液氨正常售價為2 700元，紅色液氨屬于不合格品，其售價為265元。液氨顯紅色期間共出售不合格的液氨1 000 t，總損失為(2 700-265)×1 000=243.5萬元。

3 結語

酸性水汽提氨精制系統采用兩級定壓定溫冷凝、結晶、脫硫劑精制工藝，液氨質量正常。針對近期液氨出現紅色的現象，排查了操作參數的變化、液氨中酚、油含量及氣氨脫硫劑等的影響，確定主要是脫硫劑活性下降或粉化所致。通過脫硫劑罐切罐，解決了液氨變色的問題。由于1#氨精制系統出口無采樣器，建議增加正式采樣器以便于異常工況下的分析判斷。