NHD脱碳系统阻力增加原因及消除方法

一、NHD脱碳系统介绍

1. 产品及生产原理

我公司年产24万吨合成氨净化装置采用德士古气化压力为3.8MPa水煤气气头, 采用中变串低变全变换、NHD脱硫、脱碳、甲烷化精制的工艺流程。其中脱碳系统采用NHD物理吸收法, 利用NHD溶液 (聚乙二醇二甲醚溶液) 在-10℃左右时对CO2的选择性吸收, 使脱硫气中的CO2浓度由35.7%降到0.3%以下。

2. 流程简介

来自脱硫工段的脱硫气分两路并联进入气体换热器A、B管程, 与壳程气体换热后, 温度降至2℃左右进入脱碳塔, 气体自下而上与从塔顶来的NHD溶剂逆流接触, 气体中的CO2被溶剂吸收。从塔顶出来的净化气含CO2<0.3% (V) 经分离器除去少量雾沫夹带的NHD后, 净化气进入气体换热器A壳程, 温度升至25℃左右, 净化气去甲烷化工段。脱碳低压闪蒸气 (≥98.5%的二氧化碳) 进入气体换热器B壳程与管程脱硫气换热升温后送尿素。

二、NHD脱碳系统阻力增加原因分析及危害

1. 原因分析

(1) 流程设置不合理。系统自开车以来, 脱硫气量达到100000m3/h时, 脱碳系统阻力高达0.2MPa。经现场测量分析, 发现脱碳系统阻力主要集中在气体换热器。利用检修机会对两台气体换热器封头拆下后发现, 列管及管箱内, 大面积结冰。

(2) 气量分配不均。由于气体换热器A为脱硫气与脱碳气换热、气体换热器B为脱硫气与二氧化碳气进行换热, 脱硫气温度为30℃左右, 脱碳气及二氧化碳气温度均在-14℃左右。由于气量及气体成分差异, 通过脱硫气进两台气体换热器入口阀进行换热气量控制。若其中一台温度低于0℃, 导致列管内水逐渐结冰, 直至列管堵死, 阻力增加。

(3) 操作原因。系统在大减量低气量运行中, 负荷降低但是氨冷冻制冷效果较好, NHD贫液温度温度过低至-17℃, 长时间造成气体换热器A、B出口脱硫气温度都低于0℃, 造成气体换热器管程结冰, 阻力增加。

2. 危害

(1) 换热管堵塞造成阻力增加, 气体换热器换热面积减少, 影响产能。

(2) 同时, 出脱硫的气体温度在30℃左右, 由于换热器列管堵塞, 经气体换热器换热后的脱硫气温度较高, 导致进塔气分离器分离出的水较少, 而直接代入脱碳系统, 进而造成脱碳水含量高, 溶液水平衡失调, 严重影响系统加量, 及脱碳指标。

(3) 脱碳系统水含量严格控制在3%左右, 由于水平衡失调, 脱碳水含量明显增高。脱碳系统多为为碳钢设备, 脱碳塔填料亦为碳钢扁环。气体中含有硫化物, 在过多水的作用下, 严重腐蚀碳钢设备、管线及填料。

三、解决NHD脱碳系统阻力大的方法

(1) 实施一:改变气体流程, 预防列管内积水

①将气体换热器出口封头旋转180°, 使脱硫气出口由原来的上进上出, 改为上进下出。

②流程改变后, 将气体换热器管程进口一端适当抬高, 预防列管内积水结冰。

(2) 实施二:严格操作, 制定操作方案。

气量正常时, 气提塔底贫液温度控制在-12~-14℃之间, 用E6401 B入口脱硫气阀调节, 使气体换热器A及B出口脱硫气温度均在0℃以上, 同时温差小于2.5℃, 定时排放脱碳塔前分离器, 提高脱碳气提氮气流量, 保证脱碳溶液水含量稳定。

(3) 实施三、系统不停车, 在线疏通。

利用系统大减量的情况进行气体换热器在线疏通。系统大减量后, 用现场气氨阀逐渐提高气氨压力, 提高脱碳系统温度。当脱碳气温度提高至0℃以上, 具备疏通效果, 气体换热器前后压差明显降低, 说明疏通成功, 当压差降到一定程度不再下降, 说明疏通完毕。可以恢复系统正常生产负荷。

四、效益分析

改造费用:全部利用现有材料, 施工费:6000元

脱碳系统阻力消除:改造后系统阻力由原来的0.23MPa, 降低至0.11MPa, 系统可多加量6000m3/h, 每小时约增加3.3吨合成氨。每吨氨的效益按100元计, 则正常满负荷生产, 生产满负荷天数按150天计, 则年效益为118万元。

摘要：针对氨净化装置NHD脱碳系统阻力大的问题进行分析

关键词：NHD脱碳,阻力增加