活化MDEA脱碳技术在我公司的应用

活化M D EA 脱碳技术在我公司的应用
黄鉴水
(柳州化学工业集团有限公司,广西柳州　545002)
[摘　要]介绍该公司利用活化M D EA 脱碳技术对苯菲尔脱碳系统进行改造的情况。

改造后装置运行表明,活化M D EA 脱碳技术具有蒸汽、电、溶剂消耗低,净化度高,溶液稳定等优点。

[关键词]M D EA 脱碳;活化剂;苯菲尔脱碳;改造
[中图分类号]TQ 113126+413　[文献标识码]B [文章编号]100429932(2001)0120038203
Application of active MD EA CO 2rem oval
techn ique i n our com pany
HU AN G J ian 2shu i
(L iuz hou Che m ical Ind ustry G roup Corp .L td ,L iuz hou 545002,Ch ina )
Abstract :M odificati on of B enfield CO 2rem oval w ith active M D EA CO 2rem oval techn ique is p resen ted .P lan t operati on after m odificati on show s that active M D EA CO 2rem oval techn ique has advan tages such as low con sum p ti on of steam ,electricity and so lven t ;h igh pu rificati on and good so lven t stab ility .
Key words :M D EA CO 2rem oval ;activato r ;B enfield CO 2rem oval ;m odificati on
[收稿日期]2000205217
[作者简介]黄鉴水(1968-),男,广西藤县人,1991
年毕业于广西大学化工系,工程师。

0　前　言
我公司是采用无烟块煤为原料生产合成氨的
中氮企业,经过多次扩建,已达到年产总氨18万t 的生产能力。

脱碳分为两套系统:一套为改良苯菲尔脱碳,一套为碳酸丙烯酯(PC )脱碳。

改良苯菲尔脱碳系统由原化工部第四设计院设计,1992年建成投产,规模为年产9万t 合成氨,采用二段吸收、二段再生,带喷射闪蒸能量回收技术。

投产8年来,生产一直正常,吨氨消耗蒸汽1800～2000kg 。

1　改造方案选择
由于原料煤来源困难,成本高,降低合成氨成本是企业求发展的必然之举。

我公司经过考察,并结合苯菲尔脱碳实际流程,决定采用活化M D EA 脱碳技术。

M D EA 即N 2甲基二乙醇胺。

一般情况下,N 2甲基二乙醇胺与CO 2反应很慢,但加入活化剂后,改变了M D EA 吸收CO 2的历程,活化剂起到了传递CO 2的作用,加快了反应速度。

活化剂在表面吸收CO 2,然后向液相(M D EA )传递CO 2后又被再生。

而且在各种醇胺溶液中,CO 2在M D EA 中反应热最小,吸收与再生之间温差小,
能耗低。

M D EA 还有良好的化学稳定性,不易降解。

我公司在1998年11月大修期间,半个月时间就完成了苯菲尔脱碳系统的改造。

现已运行一年多,运转正常,效益显著,是全国中氮企业首家由改良苯菲尔脱碳改为活化M D EA 获得成功的厂家,特别是有效利用改良苯菲尔脱碳原有设备,节省了大量资金。

现将改造情况总结如下。

2　改造内容211　工艺流程改造
气体流程:变换气(119M Pa 、38℃)直接进入CO 2吸收塔下部,与自上而下的M D EA 溶
第1期2001年1月
中　氮　肥
M 2Sized N itrogenou s Fertilizer P rogress N o 11Jan 12001
液逆流接触,CO2在吸收塔中被M D EA溶液二段吸收,含CO2011%～012%的净化气经冷却、分离,送压缩机四段。

液体流程:吸收CO2的M D EA溶液经塔底减压排出进入第一闪蒸塔顶部,闪蒸压力控制为015M Pa左右,使溶液中吸收的大部分H2、N2和部分CO2解吸,经分离后,到碳铵工段。

第一闪蒸塔溶液进入二闪塔 再生塔顶部,被由塔下部引入的从再生塔来的CO2、水蒸气汽提,大部分CO2在此被解吸出来,CO2经塔顶洗涤后进入CO2冷却器经冷却分离后送尿素工段。

第二闪蒸塔底出来的即为半贫液,约3 4半贫液经半贫液泵加压后进入吸收塔中部,1 4经溶液换热器进入再生塔顶部,自上而下被蒸汽煮沸器产生的蒸汽再次汽提。

再生塔底部出液即为贫液,经溶液换热器降温后由贫液加压泵送至吸收塔顶部,如此循环,视生产情况适时补充溶液。

212　设备改造
原设计处理气量50000m3 h,改为活化M D EA后可处理气量68800m3 h。

原装置设备共计33台,其中非定型设备16台,机泵17台,改造后,只需增加非定型设备4台,其余均为改造或代用设备。

21211　增加设备
(1)第一闪蒸塔
该设备分为两部分,上部为解吸段,<2000 mm,填料高3000mm(八四内弧环);下部为卧式槽,<2800mm,L=9000mm,是由原喷射闪蒸槽去掉中间隔板和4个蒸汽喷射器改造而成。

(2)一闪塔分离器
为立式设备,规格为<1000mm,H=3000 mm。

(3)冷凝液槽
为全部回收气体冷凝液及补充软水,增设冷凝液槽一个,规格为<1600mm,H=2100mm。

(4)微孔过滤器
为保证溶液清洁度,去掉原活性炭溶液过滤器和机械过滤器,增加一套微孔过滤器。

21212　代用设备
(1)将原变换气煮沸器改为贫液冷却器。

(2)将原贫液冷却器改为溶液换热器。

(3)原吸收塔还作吸收塔。

(4)原贫液泵、半贫液泵、补液泵不变。

21213　改造设备
(1)将再生塔上段改造为第二闪蒸塔。

(2)将再生塔上段底部内件进行改造,使半贫液由塔外引出经溶液换热器后进入再生塔。

(3)将原吸收塔(146m3)、再生塔下段(101 m3)、一闪塔(915m3)碳钢填料改为八四内弧环填料(50×50×018),该填料比表面大,为121 m2 m3,而原鲍尔环(50×50×110)比表面为11213m2 m3,现增大了近10%,使吸收效率增大。

(4)兰州设计院共设计自调仪表11套,我公司改造苯菲尔脱碳系统自调仪表10套,新增加1套。

(5)原再生塔下段改造为新再生塔。

3　改造效果
生产运行基本指标如下:
进煮沸器蒸汽流量 918m3 h;
净化气流量 37500m3 h;
二闪气流量 11850m3 h;
贫液流量 180m3 h;
半贫液流量 405m3 h;
进吸收塔气体温度 33℃;
出吸收塔气体温度 55℃;
进吸收塔贫液温度 52℃;
出再生塔贫液温度 105℃;
出吸收塔富液温度 78℃;
进再生塔半贫液温度 90℃;
CO2出二闪温度 67℃;
吸收塔压力 119M Pa;
净化气压力 1187M Pa;
一闪塔压力 015M Pa;
二闪塔压力 0103M Pa;
进系统蒸汽压力 017M Pa
净化气中CO2 011%
再生气中CO29914%;
变换来CO2 26%;
溶液总碱 36%;
溶液总铁 221m g L
活化剂1 6133%
311　蒸汽耗量显著减少
由于CO2在M D EA溶液中溶解热低,吸收与再生之间温差小,加之M D EA吸收CO2生成
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9
3
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第1期黄鉴水:活化M D EA脱碳技术在我公司的应用　
碳酸氢盐,再生热耗低,因而使脱碳蒸汽消耗大幅度降低(吨氨消耗为950kg)。

312　溶液吸收能力提高,循环量少,电耗下降溶液吸收CO2的能力由原来每m3溶液吸收18m3左右CO2提高到20～22m3左右,加上M D EA溶液比苯菲尔溶液密度小,循环量减少20%,因而电耗下降。

313　生产规模扩大
原苯菲尔脱碳生产规模只能达到年产9万t 合成氨的脱碳能力,改为M D EA脱碳后,能达到年产12万t合成氨的脱碳能力。

况且溶液组分还没有达到设计要求。

314　溶剂消耗低
因M D EA溶液稳定性好,蒸汽压力低,降解少,M D EA本身的蒸汽分压较低,因而溶剂损失很少。

据一年来生产统计,吨氨损耗溶剂为011 kg左右。

315　净化度高
净化气中的CO2由原来的014%～015%降到目前的011%～012%,解吸出来的CO2由原来98%～99%提高到99%以上。

316　M D EA不仅能脱除CO2,还能脱硫。

317　溶液腐蚀性小
活化M D EA对碳钢腐蚀性很小,故装置改造可以全部用碳钢材料。

通过一年运行及年度大修检查发现,该装置基本没有受到腐蚀。

特别是运转设备,过去泵叶轮和机械密封等部件时有损坏,不仅维修费用大,而且影响生产,改造后维修率大大降低。

改造前后对比如表1。

表1　改造前后对比
项 目改造前改造后
吨氨耗汽量 t118～2100195
吨氨耗电量 k W・h5548
再生气中CO2 %98>99
净化气中CO2 %014～015011～012
溶液吸收CO2能力 m3 m31820～22
4　改造投资及经济效益
411　投资
我公司M D EA脱碳改造,尽量利用原来的苯菲尔脱碳设备,自调仪表基本上是改造旧系统装置,只增加一套自调装置。

考虑到M D EA溶液的特殊性,换掉一部分填料,增加填料比表面。

主要投资为M D EA溶液的配制。

全部改造投资为512万元。

412　经济效益
原苯菲尔吨氨汽耗为1800～2000kg,改造后,吨氨汽耗950kg,降低1000kg,按年产10万t合成氨计,年节省蒸汽10万t,按我公司蒸汽成本约70元 t计,一年可节支700万元;吨氨节电7k W・h,年节电70万k W・h,折合人民币1715万元。

两项合计年经济效益71715万元。

5　总结
国内已有不少企业曾先后采用M D EA脱碳工艺,陆续出现一些问题,我公司通过改造,总结出以下几点经验。

(1)选择经验丰富的单位设计和指导开车;选择合适的溶液配方;活化剂必须性能好、不降解、无腐蚀性。

(2)改造时必须对系统进行彻底清洗。

由于苯菲尔D EA和钒的化合物会导致M D EA溶液污染发黑,影响操作稳定性和溶剂吸收能力,所以,必须对系统进行清洗。

根据兰州设计院指导思想,系统首先经过水洗,然后化学洗涤,化学洗涤包括酸洗、三聚磷酸钠溶液洗、碳酸钾溶液碱洗,最后用热冷凝液清洗,排放系统重复上述步骤,直到分析水中钒的化合物含量10～20m g L为清洗合格。

通常清洗花2～3天时间。

同时要拆开设备、管道死角,去除沉淀。

原来用的碳钢填料必须更换。

(3)M D EA溶液循环量比苯菲尔少了20%,使少量溶液吸收更多的CO2。

塔内的分布器和填料一定要均匀,特别是吸收塔、再生塔分布器安装时一定要水平,须经测试,防止产生壁流。

(4)M D EA溶液和活化剂都是有机物,高温易降解和被O2氧化,生产中应避免高温和O2。

所以生产上蒸汽煮沸器由原来用016M Pa蒸汽改为014M Pa蒸汽。

我公司M D EA溶液由兰州设计院提供配方,技术先进可靠,投资少,节能效果显著。

通过改造,我公司在1999年取得了巨大的经济效益,该项技术在中氮行业属于领先水平,值得推广。

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・中氮肥 第1期。