206新型活化剂在我公司的应用

张英龙

（甘肃刘化（集团）有限责任公司，甘肃永靖 731603）

合成氨

206新型活化剂在我公司的应用

张英龙

（甘肃刘化（集团）有限责任公司，甘肃永靖 731603）

甘肃刘化（集团）有限责任公司2014年2月在B套脱碳系统试用206新型活化剂替代原活化剂二乙醇胺，试用取得一定效果后，在新净化脱碳系统和A套脱碳系统进行了推广使用。206新型活化剂能够较好地控制溶液对设备及管线的腐蚀，有效提高溶液的吸收和再生效果，提高气体质量。

206；DEA；腐蚀；吸收效果；气体质量

甘肃刘化（集团）有限责任公司是以天然气为原料生产合成氨、尿素的氮肥企业，目前生产能力为年产合成氨40万t，尿素70万t。造气系统有三套，分别年产合成氨为10万t、10万t、20万t，脱碳系统采用苯菲尔热钾碱法脱除CO2，采用两段吸收两段再生工艺，活化剂为二乙醇胺（DEA）。为了进一步提高脱碳装置的脱碳效果，降低吸收塔出口气体中的二氧化碳浓度，降低脱碳系统的能耗，2014年分别在B套脱碳、新净化脱碳、A套脱碳系统使用了国内知名脱硫脱碳溶剂生产商——江苏太湖新材料控股有限公司生产的206新型活化剂代替原活化剂二乙醇胺，取得了明显的效果。

1 206新型活化剂的特性

苯菲尔热钾碱法脱碳工艺中，通过向脱碳溶液中加入少量的活化剂二乙醇胺（DEA），使其对CO2的吸收起到强化作用。206新型活化剂与DEA的机理相同，能更进一歩改善提高传质速率，尤其是在吸收塔顶部CO2分压较低的情况下，改善效果更为显著。206新型活化剂是以乙二胺为主要原料经催化精制合成的活化剂，其具有以下特点：

1.1 优良的传质效果

只要加入一定浓度的新型活化剂，就会使吸收塔出口气体中的二氧化碳浓度降彽60%左右，可使有效气损失减少，降彽装置消耗。

1.2 使气—液平衡效果更佳

对气液平衡特性的改进较为明显，其强化速率比DEA高，达到同样的吸收效果所需的溶液量相对较少，对降低脱碳系统的腐蚀、单位脱碳能耗等均有积极意义。

1.3 优良的化学稳定性

随着脱碳系统运行周期的延长，溶液中的DEA会逐渐降解，为保证吸收效果，须不断补加，降解使溶液中的杂质增多，对钒缓蚀作用产生不良影响，206新型活化剂化学稳定性优于DEA，降解速率较低。

2 206新型活化剂投用、控制过程

在脱碳溶液活化剂的换型中，不少公司的做法是将溶液全部更换，新溶液中活化剂不加DEA而直接改加新型活化剂，此方案效果无疑是最好的。但脱碳溶液若全部更换有两个难点：一是废液存放与处理难度较大，二是溶液更换费用高。结合业内部分厂家使用经验，本方案选为在保证脱碳效果不变前提下，向现有脱碳溶液中逐步加入新型活化剂，停止补加DEA，使DEA浓度逐渐降低。我公司三套脱碳系统的溶液循环量、保有量情况见下表1：

表1 三套脱碳系统溶液循环量保有量表

三套脱碳系统的溶液成分控制情况见下表2：

表2 三套脱碳系统的溶液成分控制情况表

为确保试用工作顺利进行，确定投加先在B套脱碳一、二次脱碳试用，对比效果后推广使用至新净化脱碳系统和A套脱碳系统。

2.1 B套脱碳系统

2.1.1 投加前做以下准备工作

①为维持系统水平衡，降低消耗，减少溶液组分随CO2冷凝液流失，将B套低变蒸汽加热器冷凝液排入B套脱碳CO2冷凝液槽改为直排地沟，不再进入CO2冷凝液槽。②在B套脱碳系统中设置消泡剂计量补加装置，可以适时根据溶液状况分别向一、二次苯菲尔溶液中补加消泡剂。③消泡剂投加时，配比成一定比例且效果明显的水溶液，通过计量泵打到一、二次再生塔CO2冷凝液补水管线进入系统。④在B套脱碳一、二次苯菲尔溶液系统中分别设置活性炭和微孔过滤装置，以满足溶液过滤需要；⑤进一步完善溶液制备系统，消除跑、冒、滴、漏现象，降低损耗。

2.1.2 投加过程的控制操作

B套脱碳溶液206新型活化剂试用工作是在保证一、二次脱碳气质的前提下，通过向现有苯菲尔溶液中停止补加DEA，使DEA在正常生产过程中逐步降解、消耗，浓度逐步降低，同时参照脱碳气质和DEA浓度分析，直接向现有溶液中补加新型活化剂的方法来实现。

2.1.3 补加新型活化剂

考虑到现有溶液中DEA的存在，方案确定初次新型活化剂量控制不低于0.25%，并维持相对稳定的状态，按一次溶液100 m3（约合126 t）、二次溶液80 m3（约合100 t）计，一次系统补入400 kg，二次系统补入300 kg；以后随着溶液中DEA的逐步降解、消耗，以及脱碳气质的变化，逐步补加新型活化剂。

2.1.4 仅投用微孔过滤器

考虑到活性炭对新型活化剂的吸附作用，所以补加高浓度活化剂溶液时，活性炭过滤装置暂时切除，仅投用微孔过滤。避免高浓度活化剂溶液通过活性炭过滤装置被吸附，待溶液组分稳定后投用活性炭过滤装置。

按照投加方案2014年2月25日开始向B套脱碳一、二次系统投加新型活化剂206。B套脱碳一、二次溶液在一个月内分三次投加，206新型活化剂含量一次溶液中达到0.67%，二次溶液中达到0.57%。之后根据生产中溶液组分和气体质量变化做调整投加。

2.2 新净化脱碳系统

B套脱碳系统投加试用206新型活化剂取得一定经验后，向新净化脱碳系统推广应用。5月8日，按照既定方案向新净化脱碳系统分批量投加206活化剂，半贫液、贫液中206新型活化剂含量调整至0.48%左右。之后根据生产中溶液组分和气体质量变化做调整投加。

2.3 A套脱碳系统

2013年7月14日按照既定方案向A套脱碳系统分批量投加206活化剂，一次、二次溶液中新型活化剂206含量调整至0.3%左右。

3 投加前后数据比较及分析

3.1 B套脱碳系统

B套脱碳系统206投加后，2014年2月25日至3月5日此段时间与投加前数据进行比较，见下表3：在B脱碳系统投加后表现出来的情况是：总铁下降、再生气纯度提高、脱碳气质量提高。

表3 B套脱碳系统与投加前数据比较表

3.2 新净化脱碳

5月8日新净化脱碳系统开始投加206活化剂，投加前后脱碳工况对比见下表4：

表4 新净化脱碳系统投加前后工况对比表

（1）206新型活化剂投加后满负荷情况下半贫液量为640 m3／h，贫液量为84 m3／h。半贫液循环量较投加前相同负荷下降低约40 m3／h。

（2）新净化脱碳系统206新型活化剂投加后，部分工艺参数有较大幅度的变化，吸收塔出口CO2从700×10－6下降至7 500×10－6左右，气体净化度有较大幅度的提高。气体净化度的提高，使甲烷化反应中有效气的消耗降低，甲烷化触媒床层高点温度由310℃下降至300℃，平均下降了10℃。按照每1%CO2与H2进行甲烷化反应会造成绝热温升60℃计算，下降10℃即近似CO2下降了1 600×10－6，少耗氢6 400×10－6。此效果可从新净化精制气甲烷含量的变化反映出来：新型活化剂206投加前新净化精制气甲烷含量（满负荷情况下）平均为0.68%～0.72%；投加后新净化精制气甲烷含量平均为0.51%，精制气甲烷含量下降了约0.17%。

（3）半贫液Fe含量由97.5 mg／l下降至71.9 mg／l，贫液中Fe含量也有一个明显的变化，从120 mg／l下降至88 mg／l左右。

3.3 A套脱碳系统

A套脱碳系统新型活化剂206投加后，2014年7月15日至7月25日此段时间与投加前2014年7月1日至7月14日数据比较情况见下表5：

表5 A套脱碳系统新型活话剂投加前后数据比较表

A套脱碳系统投加206后，明显的表现是：溶液中铁含量下降，一次溶液Fe含量由73.6 mg／l下降至54.0 mg／l，二次溶液中Fe含量由63.1mg／l下降至54.8 mg／l；吸收塔出口气体中CO2含量下降，一次吸收塔出口CO2含量由2.6%下降至1.2%，二次吸收塔出口CO2含量由3252×10－6下降至1860×10－6。

206新型活化剂在我公司三套脱碳系统中使用后，表现出的效果有一定差异，分析原因与我公司三套脱碳系统的设备结构、塔内件形式、工艺先进性等有关，三套系统中，A套脱碳系统为1970年代建设，B套脱碳系统为1990年代建设，新净化脱碳系统为2009年建设。

4 使用效果优缺点分析

4.1 使用过程中表现出的优点

（1）206新型活化剂与脱碳溶液中的防腐蚀剂—钒相容性很好，五价钒易控制，对于整个系统腐蚀有减缓作用。

（2）206新型活化剂对于吸收过程中提高传质速率，加快CO2吸收速度尤其在新净化脱碳系统表现明显。可改良溶液酸气负荷，降低单位脱碳能耗，相同进气量情况下新净化脱碳系统半贫液循环量降低了40m3／h。

（3）206新型活化剂对提高脱碳气体质量有明显作用，减少了甲烷化系统的耗氢，CO2纯度的提高，降低了尿素系统的安全风险。

（4）206新型活化剂溶解度高，选择性相对好，可较快溶解于热脱盐水和溶液中，投加方便。

4.2 使用过程中表现出的缺点

（1）206新型活化剂对于溶液起泡抑制作用不明显，消泡剂添加量有一定减少，但不十分明显。

（2）206新型活化剂在B套脱碳二次吸收、新净化脱碳系统运行中浓度下降相对较快，分析与溶液温度高，以及随着气温的升高，二氧化碳冷凝液流失相对增多有关。

5 结语

206新型活化剂在我公司脱碳系统的使用，改善了溶液吸收效果，减缓了溶液对设备和管线的腐蚀，提高了气体质量，减少了甲烷化氢气的消耗，降低了尿素系统的生产安全风险。由于吸收进气温度较高暂未进行相应技改，“三气”温度差异，导致脱碳单元水平衡控制有一定困难从而引发生产过程中206新型活化剂补充量略显偏大，

虽然三套系统CO2冷凝液中对206浓度进行了分析，结果为零，但206随CO2冷凝液的排放而流失是可以肯定的。针对此情况，公司已决定对分散排放的CO2冷凝液进行收集，并补回系统，一方面可减少206的流失，另一方面可有效维持脱碳系统水平衡，减少脱盐水用量。目前此改造工作已接近尾声，相信改造完成后，206的流失会有一定的减缓。

[1]沈俊.合成氨[M].北京：化学工业出版社，2001.

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[3]杨鑫，林华勇，侯晓勇，等.脱碳系统技术改造总结[J].大氮肥，2007（3）：204－206.

[4]林华勇，先中国，朱晓鹏，等.脱碳系统的特点及技术分析[J].大氮肥，2005（4）：250－252.

206 application of new activator in our company

Zhang Ying-long
（Gansu Liujiaxia chemical Refco Group Ltd.，Yongjing Gansu 731603，China）

Gansu Liuhua（Group）limited liability company 2014 February in B set of decarbonization system trial 206 novel activating agent instead of original activated agent diethanol amine，try to obtain a certain effect，in the new purification decarbonization system and a set of decarbonization system were popularized.206 a new type of activator can better control the corrosion of the equipment and pipelines，improve the absorption and regeneration effect of the solution，improve the gas quality.

206；DEA；Corrosion；Absorption effect；Gas quality

TQ423

B

1003-6490（2015）03-001-04

2015－03－24

张英龙（1970－），男，甘肃永靖人，工程师，甘肃刘化（集团）有限责任公司生产部总工艺师。