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脱碳液换热器入口过滤器堵塞对系统的影响点击：1844 日期：[ 2014-04-26 22:05:55 ] |
| 脱碳液换热器入口过滤器堵塞对系统的影响 胡党鹏 黄东 （中海石油化学公司化肥二部 海南东方 572600） 摘要：介绍中海化学化肥二部因脱碳系统较长时间停车，恢复运行后换热器入口导淋堵塞，对整个系统造成的影响，针对影响提出解决办法。 关键词：换热器导淋堵塞 影响 解决办法 中海石油化学股份有限公司化肥二部 1500MTPD 合成氨装置采用凯洛格 - 布朗路特公 司（简称 KBR）组合合成氨工艺技术。脱碳系统采 用的是两段吸收、两段再生的 BASF aMDEA 工 艺，吸收后工艺气中 CO2 体积分数＜0.10% 。 1 流程简述（见图 1） 从再生塔低压段底部出来的半贫液分成两 股，第一股是主物流由半贫液泵输出被送至吸收 塔。第二股被送往 117J/JA，从 117J/JA 出去的半 贫液又被分成两股，一股由一手动球阀控制送往机械过滤器，滤除杂质后返回再生塔。另一股经 过贫液 / 半贫液换热器（112C）换热后被送至 CO2 再生塔汽提段 122D2。半贫液由上部进入 122D2， 向下流经填料层与向上的热气逆流接触，将溶液 中残留的 CO2 汽提出来。进入塔后，液滴被分离 下来，而气体向上闪蒸出去进一步汽提从 122D2 塔顶落下的液体。再生合格的贫液从 122D2 底部 送出，经过贫液 / 半贫液换热器（112C）和贫液冷 却器（110C）换热后，温度降至 50℃，由 108J/JA 送至吸收塔 121D 的第一填料层之上吸收工艺气中的二氧化碳。 2 换热器堵塞的原因 2007 年 11 月 6 日至 12 月 26 日系统停车， 前后数据表明，脱碳各设备在 11 月 6 日停车前 仍然处于良好的运行状态，在恢复运行后，脱碳 系统没有进行清洗，CM1075-16" 上 112C 入口过 滤器堵塞；分析原因为脱碳系统经过长期运行， 在填料、设备内件及内壁上会形成一种垢层，这 种垢层呈现非水溶性特点；在湿环境下，垢层附 着在填料、设备内件及内壁上，并且非常致密，形成牢固粘合。当湿环境变为大气环境，并进行长 期停车干燥后，由于垢层与金属膨胀系数存在较 大差异，最终出现粘合力下降甚至垢层剥落的情 况。这些垢层由于其大小不同，大的会在 CM1075-16" 上 112C 入口过滤器、112C、110C 入 口过滤器、110C 等位置积累，小的则最终会在机 械过滤器 104L 中除去。 3 112C 换热器堵塞对系统造成的影响 由于 112C 入口过滤器堵塞，造成贫液泵 108J/JA 入口压力降低，从而进入吸收塔的贫液流量减少，二氧化碳脱除不干净，FIC1014 设计为 429 190kg/h。为了满足脱碳出口二氧化塔＜0.10%， 就必须提高贫液的流量。当提高贫液的流量， 108J/JA 出口压力 PI1116 就下降，一般控制 108J 出口压力 PI1116≮4.4MPa。否则，108J/JA 打量太 小，贫液流量 FIC1014 不能满足当时负荷下脱除 二氧化碳的需要，造成脱碳出口二氧化碳含量飞 涨，直接威胁到甲烷化炉安全运行。另外还设计有 PALL1117 联锁，因为密封水正常情况下由 108J 供给，当 108J/JA 出口压力＜3.35MPa 时密封水将 自动切到由洗涤水供给，如果要洗涤水供给，相当 于给系统中补约 7t/h 的水，那么 24h 要向系统补 168t 水，这样溶液会变得越来越稀，形成恶性循 环；如果 108J/JA 出口压力更低时启动备用泵，会 有停车的危险（备用泵自启动的压力为 2.9MPa）。 根 据 实 际 情 况 在 PI1116 压 力 ≮4.40MPa 将 FIC1014 的流量提到 410t/h，这样脱碳出口的 CO2 含量超过了设计值，达到 0.3%￣0.38%。如果遇到 气温高的时候循环水温度高与 110C 换热后的贫 液温度就高，造成脱碳出口的 CO2 含量达到报警 值，系统只好做减负荷处理。另外，工艺气中 CO2含 量高，在甲烷化炉燃烧氢气就多，吨氨能耗增加。 112C 入口过滤器堵塞，108J/JA 泵对从 110C 出来的溶液也有抽吸的作用，造成 108J 入口为负 压（见表 1）。KBR 设计的溶液取样点在 108J/JA 入口处，因为是负压，取样时不能取出溶液，所以 就将阀门逐渐开大，导致空气由取样点导淋吸进 108J/JA 入口，然后由 108J/JA 进入吸收塔后再进入甲烷化，造成甲烷化的温度飞涨到报警值 360℃ （联锁值 425℃，每 1%氧气使甲烷化温度升高 159℃），主控立即通知现场关闭此阀。为控制甲烷 化温度上涨，将取样点改到了 108J 出口加消泡剂 的地方（图 1 中虚线部分），问题得到了解决。 贫液流量降低，为了保证脱碳出口的二氧化 碳在＜0.10%厂控指标范围内，加大了半贫液的 循环量到 3.2kt/h,设计半贫液的指标为2.803kt/h， 大大的超过了设计指标，造成贫液和半贫液的配 比失调，半贫液过度循环。半贫液在吸收塔中与 工艺气上下逆向接触，循环量越大，溶解和夹带 在半贫液中的工艺气体就越多，氢气浪费，吨氨 能耗增加。 2008 年 5 月 13 日因 108JT 透平调速器故 障，启动 108JA 运行，108J 检修。检修好以后将 108JA 倒到 108JT 运行（正常工况下，透平运行， 电机备用）。本身泵的入口压力就是负压，如果双 泵运行，很有可能造成溶液在 108J/JA 入口产生 汽蚀现象，FIC1014 流量下降，触发贫液流量低联 锁 FSLL1214 系统停车（联锁值为 175t/h，在倒泵 过程中专人控制FIC1014 的流量不超过 410t/h , PI1116 的压力≮4.4MPa，倒泵顺利进行，没有发 生汽蚀现象。 4 采取的措施 （1） 在 PI1116≮4.4MPa，每班操作人员排放 CM1075-16" 上 112C 入口过滤器导淋三次，每次 不超过 10min，即每 10min 最少关闭 2min，如果遇 到 PI1116 持续下降或＜4.4MPa，则该导淋增加排 放时间与排放量，排到地下槽的溶液及时补回系 统，保持系统溶液浓度与总量稳定。如果 PI1116 持续下降,则可以稍减 FIC1014 的流量（不引起甲 烷化联锁的情况）；还可以微开 CM1080-12" 上的 旁路阀缓解工况，但是 108J/JA 入口温度不能超 过 72℃，防止损坏泵。 （2）提高 122D2 的液位增加 108J/JA 的背压， 以提高 108J/JA 的出口压力，增加贫液的循环量， 降低脱碳出口的二氧化碳含量。 （3）适当的提高溶液的总胺量，厂控指标为 38%￣45%，在实际生产中控制在 42%￣43%，提高 溶液浓度，在能满足脱碳出口二氧化碳不超标的 前提下，尽量降低贫液的循环量，提高 PI1116 的 压力，这也是稳定生产办法之一。 （4）KBR 采用温和的一段炉和过量空气的二段炉，大大降低一段炉的热负荷，二段炉加入过 量 57%的工艺空气，利用空气中的氧气发生燃烧 放出热量以提供转化反应所需的热量，将一段炉 出口甲烷由 22.0%继续转化为 2.13%，多加的空 气中的氮气在后系统冷箱中脱除。一段炉出口温 度设计为＜750℃，现在一直控制在＜723℃，出口 甲烷 23.5%,为了控制二段炉出口的甲烷＜2.13%， 可以提高一段炉的出口温度，让一段炉的负荷来 分担二段炉的负荷，以减轻二段炉加空气的量， 从而减小脱碳系统二氧化碳的分压，使二氧化碳 脱除更彻底，脱碳出口二氧化碳含量降低，以达 到降低贫液的循环量的目的。 （5）加强溶液的过滤，过滤器更换成进口滤 网，增加过滤器溶液的流量，脱碳系统在正常运 行时，还可以将系统内的部分溶液退回到地下 槽，然后将地下槽的溶液经过过滤器 115L 打进 储槽，沉降一段时间后再经过过滤器 104L 补入 系统，以提高溶液的净化率，降低贫液的循环量。 （6）全开凉水塔的风机，降低循环水的温度， 从而降低了贫液的温度，使吸收效果更好，脱碳 出口的二氧化碳更低。 （7） 提高吸收压力可以增加吸收的推动力， 从而减少吸收设备的尺寸、提高气体的净化度， 同时也增加溶液的吸收能力，减少溶液的循环 量。但对化学吸收而言，溶液的最大能力受化学 反应计量数限制，压力提高到一定程度，上述影 响就不明显了。操作人员将合成气压缩机的入口 压力从 2 940kPa 提高到 3 020kPa 时，在其他条件 不变的情况下，脱碳出口的二氧化碳含量从 0.35%下降到 0.26%。 5 结束语 112C 入口过滤器导淋堵塞，贫液调节裕度受 限，直接威胁甲烷化的稳定运行，通过采取积极 的应对措施，稳定了脱碳的运行，装置已经连续 稳定运行了 270d，说明以上措施是有效的。 |
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