液氨颜色发红的原因排查及调整措施

李 能 孙庆宇 龚朝兵 段俊雄

(中海油惠州石化有限公司，广东 惠州516086)

中海油惠州石化有限公司(以下简称惠州石化)现有两套酸性水汽提装置，分为加氢型和非加氢型两个系列，均采用双塔汽提工艺，共用一套氨精制系统。1#污水汽提装置非加氢酸性水设计负荷150 t/h，处理来自常减压蒸馏(Ⅰ)装置、催化裂化(Ⅰ)装置、延迟焦化装置的酸性水；加氢酸性水设计负荷150 t/h，处理来自蜡油加氢裂化装置、煤柴油加氢裂化装置、焦化汽柴油加氢精制装置、重整预加氢(Ⅰ)装置、硫黄回收(Ⅰ)装置、脱硫(Ⅰ)装置排放的酸性水。2#污水汽提装置非加氢酸性水设计负荷150 t/h，处理来自常减压蒸馏(Ⅱ)装置、催化裂化(Ⅱ)装置、硫磺回收(Ⅱ)装置的酸性水；加氢酸性水设计负荷200 t/h，处理来自渣油加氢装置、蜡油加氢装置、柴油加氢装置、重整预加氢(Ⅱ)装置的酸性水。脱氨塔顶的富氨气经两级定压定温冷凝、结晶、脱硫剂精制脱除H2S后，经压缩冷凝成液氨送出装置。氨精制系统投产至今，运行平稳，达到设计目标，但近期出现液氨颜色偏红的问题，影响液氨出厂。在此对液氨显红色的问题进行分析并采取调整措施。

1 氨精制部分工艺流程及原理

在脱氨塔底重沸器提供热源产生的汽提作用下，富氨气自塔顶分出，经脱氨塔顶空冷器冷却至90 ℃进入脱氨塔顶回流罐进行气液分离，液相经脱氨塔顶回流泵送往脱氨塔顶部；分离出的富氨气进入富氨气冷却器冷却至37～40 ℃后，进入二级分凝罐进行气液分离，再经富氨气氨冷却器冷却至20 ℃进入富氨气分液罐，进一步去除富氨气中的H2S，经过富氨气过滤器，由富氨气分液罐顶部送至氨结晶器。富氨气在氨结晶器经结晶法脱除H2S，然后经气氨精制器进一步脱除H2S后经氨压机入口分液罐分油分液后进入氨压机。氨压机压缩冷凝的液氨经压缩机出口的氨油分离器分油后由泵送出装置。

粗气氨进入氨结晶器，利用液氨气化吸热的原理控制结晶器内温度在0 ℃左右，从而将粗氨中的水全部冷凝脱除，并将NH3和H2S结合生成的NH4HS或(NH4)2S溶于水中。脱水后的粗气氨经脱硫精制罐脱除剩余H2S，再经氨压机升压冷却变为液氨送入储罐中。

2 液氨颜色发红原因分析

合格液氨一般为无色透明液体。正常时液氨纯度为99.7%，残留物质量分数为0.3%，满足指标要求。但近期液氨储罐的液氨颜色出现红色的现象，影响产品管输。根据同类企业的经验推断[1]，液氨颜色发红的现象主要有以下几个因素：(1)液氨中的酚含量偏高。刘燕敦等[2]报道，当液氨呈现红色时，液氨中的酚质量浓度经分析最高达到60 mg/L。倪玉兰等[3]的研究显示，液氨中酚类化合物质量浓度为15～86.4 mg/L。酸性水中的酚类化合物被携带入液氨在空气中氧化生成红色的醌类化合物，液氨中酚含量偏高会引起其颜色变红。酸性水自上游带过来的酚类，一般在液氨罐玻璃板观察为无色，采样遇空气后氧化为醌变为红色。(2)液氨中的油含量较高。液氨中含的油主要是氨压机跑损的润滑油及分凝器粗氨气携带的轻质油。(3)液氨中铁含量较高。这主要是受切至长期不用的脱硫罐时携带的氧化铁或铁系脱硫剂粉尘携带的影响，而有的脱硫剂本身就是褐色，如果脱硫剂粉尘携带入液氨后就会有颜色[4]。

2.1 液氨中酚、油含量排查

经过对操作条件的排查，液氨变红期间，氨精制系统操作无异常，具体见表1。酸性水中的酚含量在液氨变色前后无明显变化，且液氨的酚含量分析也正常，说明酚不是液氨颜色偏红的原因。酸性水中的轻质油一般在分凝部分会去除，其携带的部分润滑油会经由液氨储罐脱油包脱除，说明液氨的油含量不是液氨颜色偏红的原因。取1#、2#氨压机系统润滑油分析，1#氨压机润滑油呈红色，2#氨压机润滑油呈无色。

表1 操作条件

2.2 脱硫剂排查

氨精制系统脱硫精制罐编号为D302A/B。1#氨精制系统使用的气氨脱硫剂，B罐型号为JX-1，2011年11月装填；A罐型号为HTS-01，2019年4月装填。2019年4—9月投用A罐，9月切至B罐。2#氨精制系统使用的气氨脱硫剂型号为JX-1，2017年9月投用，一直使用B罐。JX-1脱硫剂是以含铁复合金属化合物为主要活性组分的新型高效脱硫剂[5]，外观为褐色、条状，适用于低温氨系统精脱硫化氢，同时可高精度脱除氨气中含有的少量二氧化碳、氯化氢。

2019年10月23日液氨管输时出现红色现象，说明液氨颜色变化已有一段时间。1#氨精制系统脱硫精制罐于10月23日下午切罐(D302B→D302A)，由于氨压机润滑油也显红色，说明旧脱硫剂存在板结、粉尘携带现象，另外由于久未使用可能存在以铁锈形式存在的铁，引起润滑油变色及液氨显红色。10月25日液氨通过非正式采样管显示颜色正常。

2#氨精制系统液氨于10月24日采样显示红色，于24日晚上完成切罐(D302B→D302A)，24日22∶30颜色仍显示红色，至24日24∶00液氨颜色已恢复正常。脱硫剂JX-1的使用寿命为2年，D302B脱硫剂从2017年9月使用至2019年10月，已超过2年，可能脱硫活性已下降或发生粉化，导致液氨颜色变红。

液氨正常售价为2 700元，红色液氨属于不合格品，其售价为265元。液氨显红色期间共出售不合格的液氨1 000 t，总损失为(2 700-265)×1 000=243.5万元。

3 结语

酸性水汽提氨精制系统采用两级定压定温冷凝、结晶、脱硫剂精制工艺，液氨质量正常。针对近期液氨出现红色的现象，排查了操作参数的变化、液氨中酚、油含量及气氨脱硫剂等的影响，确定主要是脱硫剂活性下降或粉化所致。通过脱硫剂罐切罐，解决了液氨变色的问题。由于1#氨精制系统出口无采样器，建议增加正式采样器以便于异常工况下的分析判断。