aMDEA法改造300kt／a大型合成氨装置脱碳工艺研究

第4卷2001年第1期口川亿I与腐蚀控制aMDEA~法改造300kt／a大型合成氨装置脱碳工艺研究王绍贵朱家骅虞崇荣(日川太学化学化I学院，成都，610065)(泸天化集团公司，泸州，646300)摘要本文对用aMDEA~工艺改造300kt／a大型合成氨装置本菲尔法脱碳系统的可行性进行了研究初步方案设计表明，改造仅需新增三台换热器和对半贫液泵及其驱动机械进行比例调节。改造后系统操作葡便，脱碳热耗可降低25以上．且可以消除设备腐蚀，综合经济效益良好。关键词：合成氨脱碳装置工}艺改造一、前言脱碳是天然气生产合成氨工艺中继段转化后能量消耗最大的工序。我国七十年flj引进的所有13套、以及八十至九十年代引瑚的大部分大型合成氨装置采用的都是本菲割脱碳工艺。本菲尔工艺有其优点，但由于热崩消耗很大，且脱碳溶液具有较强的腐蚀性，困l此一直在探索新的替代工艺。分析对比新近开发的一些脱碳新工艺，以BASF公司的aMDE／~m工艺具有较明显的优点：吸收温度和再生温度低、溶液热容小，再生能耗低；气体净化度高、CO浓度可低于5ppm~溶液无腐蚀；溶剂蒸汽压低，不降解，溶剂消耗少等。因此目前世界止已有多套大型合成氨装置采用aMDEA法改造了脱碳工艺(表1)。改造后装置一般运行稳定，脱碳效果非瀚好，节能效果明显。如澳大利亚的改造装置，工艺气中CO从700ppm下降到100ppm以1F．节能率则达30。表1之外保加利亚的一个类似改造，使热能消耗减少了46。但国内尚先例。在当前尿素市场疲软和能源涨价的双重压力下，节能降耗、降低合成氨成本具有重要意义。采用aMDEA$法改造脱碳工艺能否奏效，其关键在于：1、与现生产运行装置的总体适配性；2．改造的投入／产出比。本文以国内某300kt／a大型合成氨装置为对象，对上述两方面进行了系统的分析，并提出了具体的改造方案。表1改为州法脱碳的合成氧裴置改造时间生产规模国：家工艺类型1994720t／,t澳大利亚2级工艺199611OOt／d美国2级工艺l99612001[／d荷兰2级工艺1997138ot／d荷兰2级工艺19981~OOt／d加拿大2级工艺二、装置运行现状该装置是七十年代首批引进的13套大型维普资讯http://www.cqvip.com2四川化工与腐蚀控制第4卷2001年第1期合成氨装置之一，脱碳系统采用本菲尔工艺。1989年进行了一次全系统改造，其中脱碳增加了带蒸汽喷射器的内蒸槽，脱碳能耗已有所下降，CO再生热量由5．514MJ／m下降到3．75MJ／m。但仍然存在再生热量足的问题，使得一段炉水碳比必须控制在较高的水平，这样装置的能耗仍然很高。同时由再生温度决定了CO温度高，增加了尿素cO压缩机的负荷，造成高负荷时CO放空，进一步增加了氨的过剩，限制了氨装置的生产负荷且当氨装置停车时，脱碳装置必须保持运行，以免重新开车而必须进行的4—5天钒化蓣膜，以防设备腐蚀，这也增加了装置的能耗。，。三、用aMDEA~改造脱碳系统的可行性该装置的脱碳系统是典型的两缀热碱工艺，吸收和再生都分上下两段。对于吸收塔，一小部分再生贫液被送到塔顶，大部分再生半贫液送到塔的中部。对于再生塔，从唆收塔出来的富液经水力透平膨胀作功后全部选到再生塔顶，在塔的上部，溶液通过闪蒸和汽提再生，从中部抽出大部分溶液到带蒸汽嗪射器的闪蒸槽，进一步闪蒸后进吸收塔中部{小部分溶液到塔的下部进一步加热再生而典型的两级aMDEA0工艺流程配置与它很相似，从这一点来看，对实施改造是有利的。图是该装置脱碳系统流程，图2是典型的两级aDEA工艺流程但是这两种工艺还是存在很大的睦异，主要是操作温度上的不同，以及由此而带来的溶液负荷的改变aMDEA0工艺的特点或者说节能的主要原因，是操作温度要比本菲尔法低很多。表2是两种工艺的主要运行温度。暖收塔再生塔围】现运行装置脱磺漉程吸收塔誓主：汽提塔宙2典型的两级aMD[~A~流程表2两种工艺的主要运行温度(℃)现运行装置aMDEA$~_艺进料气1O57O贫液7050半贫液11074吸收塔底部ll583再生塔顶部9872再生塔底部ll51l2因此要用aMDEA$工艺改造现装置脱碳系统，需要解决阻下一些关键问题。维普资讯http://www.cqvip.com第4卷2001年第1期四Ji『l化I与腐蚀控制3l_热能综合利用为了满足aMDEA0工艺的温度要对司，必须降低进料气温度，由此要重新安排热能标台利用，这是改造成功与否的关键。现装置目前低变出口至吸收塔进口的热能利用情况鲥图3所示：大部分低变气先进1104一C产低压蒸汽作为蒸汽喷射器动力，然后进入1105一C提供溶液再生热源。另一少部分低变气进入1lO6C，预热锅炉给水以回收热量要宴现aMDEA$工艺改造，必须进一步考虑低位热能的回收，降低能耗，为此必须对现有流程配置进行改