NHD脱碳液污染后的几种处理方法

令狐瓦奇

(山西阳煤丰喜肥业〔集团〕有限责任公司临猗分公司山西临猗044100)



NHD脱碳液污染后的几种处理方法

令狐瓦奇

(山西阳煤丰喜肥业〔集团〕有限责任公司临猗分公司山西临猗044100)

0前言

合成氨生产中CO2脱除工艺方法较多，从早先的联产碳酸氢铵到碳酸丙烯酯的脱碳，以及MDEA、NHD脱碳，到现在的低温甲醇洗脱碳等等，但目前很多的固定层造气生产合成氨的老装置仍以使用NHD脱碳工艺居多。随着使用时间的延长，NHD脱碳液不同程度受到污染，净化度越来越差，尤其是吸收压力较低的企业，受到该瓶颈影响而无法正常生产，最终导致造气煤耗升高、吨氨电耗上升及合成氨产量下降，如何解决此问题也是很多企业研究的课题。

1存在的问题及原因分析

山西阳煤丰喜肥业(集团)有限责任公司临猗分公司有2套NHD脱碳装置，分别于2000年和2001年建成投产，运行压力在1.85 MPa左右。自2007年起逐渐出现脱碳净化气中CO2含量超标，φ(CO2)由0.6%逐渐升至1.0%；2009年后，正常工艺条件下，在循环量、贫液温度、贫液残存及运行压力等都不变的情况下，脱碳后净化气中φ(CO2)升至1.7%左右，不仅造成甲醇纯度降低、精馏蒸汽消耗增大，而且造成了造气工段H2控制困难、煤耗上升。为了降低脱碳后CO2含量，被迫增开1台脱碳泵，增大了溶液循环量，使得液气比达15 L/m3，还增加冰机冷量消耗，此项措施最终导致电耗增加；但是，脱碳系统的恶化情况并未停止，在增大溶液循环量以后，净化气中φ(CO2)由开始的0.8%升至1.0%～1.3%。

分析原因：① H2S控制不稳定，带入系统后一部分被氧化成单质硫，另一部分与设备管道发生反应生成FeS等物质；②由于溶液再生时汽提用罗茨鼓风机抽空气再生，而非N2汽提，空气中的部分尘粒被带入溶液系统；③溶液长时间使用后，由于采用溶液加热工艺脱水，造成溶液组分发生变化，各种醚类物质比例达不到最佳状态。虽然日常生产中管理很严格，如抓好溶液过滤、控制H2S含量、汽提空气用海绵滤布过滤等，但脱碳系统仍无法稳定运行，管理极为被动。

2改进措施

(1) 加强日常管理，尤其是细节管理，为此，增加了陶瓷膜超滤器，对溶液进行过滤，加强汽提空气的过滤，但没有明显效果。

(2) 将NHD溶液样品送至有经验的单位进行处理方法研究，曾尝试采用加药剂絮凝过滤、离子树脂过滤等方法，效果均不佳；也多次咨询有关专家，均无果。

(3) 2012年，曾在系统进行了部分溶液加NaOH反应后的过滤试验，运行一段时间后发现没有明显效果，该试验被迫中止。2014年冬季，经反复多次的讨论，再次进行了加NaOH处理方法试验。其原理是FeS+2NaOH=Fe(OH)2+Na2S，其中Na2S易溶于水、微溶于醇、不溶于醚。为此，在2套系统专门制作了容器盛液，将脱水后的高温溶液配入一定量的NaOH片剂(据实验室多次试验数据，用量为5 g/L)，反应后降温至常温，再用细滤布过滤，许多黏稠的物质被过滤掉，清液返回生产系统，试验持续了近2个月。每套系统各处理了40 m3左右的溶液，但由于自然过滤速度太慢，效果不明显。对过滤后的清液组分进行分析，各种组分基本合格，没有被破坏，杂质质量浓度由7.0 mg/L降至0.7 mg/L。

(4) 2014年冬季，在采取多种方法处理未果的情况下，又与NHD生产厂家联系，并实地考察了鲁南化肥公司自制的1套蒸馏装置及NHD生产厂家的蒸馏装置，在实验室组装了1套蒸馏装置，进行了几次蒸馏操作试验并记录试验数据，对蒸馏出的淡黄色溶液进行组分分析，结果基本正常，残留物为黑色物质。2015年1月，开始利用其他单位1套闲置的蒸馏装置进行工业化NHD溶液蒸馏试验，蒸馏后溶液呈淡黄色，并对该产品液组分进行分析，基本上没有破坏，组分合格，溶液收率在85%左右。其简单工艺流程：铅锑合金蒸馏釜→冷凝器→视镜→接收罐→缓冲罐→水环式真空泵→放空设施，所使用的热源是合成氨系统氢回收的解吸废气，主要是CH4和H2。其主要操作参数：真空度-80～-90 kPa，出产品初始温度210～220 ℃，终结温度300～320 ℃，铅锑合金蒸馏釜操作温度150～180 ℃。

操作注意事项：①每蒸一釜时卸压排渣，用蒸汽吹扫，然后用N2置换保护；②二次入液时，温度应控制好，不宜太高，防止迅速汽化；③蒸馏釜内液位不应太高，防止共沸时将溶液带入产品罐；④二次入液时，应绝对保证空气被吸入釜中，用N2置换后，再抽真空将溶液抽入釜中；⑤真空度必须控制得合适。

3效果评价

用蒸馏方法处理NHD脱碳液是一种行业内公认的较为彻底的方法。经过一段时间处理后，2套系统(每套系统溶液量为300 m3液)各累计处理70 m3左右NHD溶液。因为合成氨系统是正常生产的，所以NHD溶液是在处理后补入系统，然后再从系统抽出一部分溶液，循环处理。从脱碳后净化气φ(CO2)分析数据看，仅有0.1%～0.2%的变化，效果不是很明显；另外一点变化是溶液黏度有所降低、汽提风量增大，但离最初的设想相差过大，多开的1台泵也未能停运。其原因是处理的溶液量太少，从理论上讲，溶液组分没破坏、杂质已被除掉、溶液黏度降低，填料塔内吸收和再生的效果都会改善，所以应该坚持处理，为受污染的NHD溶液找到一个彻底解决的办法。

(收稿日期2015-06-10)