李洪海，牛艳蓉
（中国石油天然气股份有限公司塔里木油田石化分公司，新疆 库尔勒841000）
［摘 要］ 简介中国石油天然气股份有限公司塔里木油田石化分公司450 kt/a合成氨装置脱碳系统的工艺流程；详细介绍2017年10月17日装置开车脱碳系统建溶液循环过程中CO2汽提塔给料泵（P303A）发生气缚导致脱碳系统溶液循环中断这一事故的经过，并通过排除法判断出机泵气缚的症结所在，采取应对措施及操作优化后，克服了调节阀内漏等诸多不利因素，成功解决了P303A的气缚问题，使脱碳系统溶液小循环及大循环得以建立，没有影响系统的开车进度。同时，通过事故的处理提出对半贫液流量调节阀（FV-3021）、泵出口电磁阀和最低流量阀进行研磨维修以及修订脱碳系统建溶液循环操作卡的建议。
［关键词］ 脱碳系统；工艺流程；开车；建溶液循环；CO2汽提塔给料泵气缚；原因分析；应对措施
［中图分类号］ TH311［文献标志码］ B［文章编号］ 1004-9932（2020）01-0011-03
1 装置概况及脱碳系统简介
1.1 装置概况
中国石油天然气股份有限公司塔里木油田石化分公司（简称塔石化）合成氨装置产能为450 kt/a，采用丹麦托普索传统蒸汽转化工艺。2010年3月24日合成氨装置一段炉首次点火，5月5日成功打通流程产出液氨，试车投产一次成功；合成氨装置在2015年创下年产544.30 kt液氨的佳绩，达装置设计产能的121%，吨氨综合能耗降至29.95 GJ，创下历年来最好成绩。
1.2 脱碳系统简介
塔石化合成氨装置脱碳系统采用德国BASF公司的活化MDEA两步法吸收工艺，主要设备有1台两段式CO2吸收塔、1台CO2汽提塔及2台闪蒸塔。脱碳系统的作用是对粗合成气进行处理，脱除其中的CO2，生产出高纯度的氢氮合成气，并通过再生系统将溶液中的CO2闪蒸出来，送往尿素装置作为生产尿素的原料。
离开CO变换系统的粗合成气先后经低变锅炉给水预热器（E213）、CO2汽提塔再沸器（E302）和低变气/脱盐水换热器（E305）换热降温，工艺气中的工艺冷凝液在低变气分离器（B304）中得到分离，冷凝液由汽提塔（F701）汽提出氨、CO2、甲醇等后送化水站回用，B304出口工艺气则进入CO2吸收塔（F302）。
在CO2吸收塔中，CO2分两段从工艺气中被逆流吸收：在吸收塔的下段，闪蒸再生的半贫液吸收了大部分CO2；在吸收塔的上段，经汽提再生的贫液对工艺气进行洗涤，进一步吸收CO2。出吸收塔的工艺气送至甲烷化系统进一步净化。
脱碳富液从CO2吸收塔底部出来，在水力透平（XP301）中减压，回收的能量驱动1台半贫液泵P301A（共3台半贫液泵，其中A泵为电机和水力透平混合驱动，B泵、C泵为电机驱动）；富液通过两步闪蒸再生［高压闪蒸塔（B302）操作压力约7.9 bar，大多数溶解的惰性气体被闪蒸出来，出B302的溶液再进入低压闪蒸塔（B301），在约0.71 bar的压力下进一步闪蒸，富液中的大多数CO2被解吸出来］后获得高纯度的CO2送往尿素装置。从低压闪蒸塔（B301）出来的闪蒸后溶液分成两部分，大部分用半贫液泵（P301A/B/C，正常生产时两开一备)送入CO2吸收塔的下部，其余的通过CO2汽提塔给料泵（P303A/B）送往CO2汽提塔（F301）深度再生。
在CO2汽提塔内，通过CO2汽提塔再沸器（E302）加热的方式将CO2汽提出来送入低压闪蒸塔。从CO2汽提塔底部出来的贫液通过CO2汽提塔进出口换热器（E301）、贫液/脱盐水换热器（E304）和贫液水冷器（E303）冷却至50 ℃，由贫液泵（P302A/B，正常生产时一开一备）送往CO2吸收塔顶部。
塔石化脱碳系统工艺流程见图1。
图1脱碳系统工艺流程简图
2 脱碳系统建溶液循环前的准备
脱碳系统经检修、开工前隐患排查、气密试漏检查以及氮气置换合格后，开始准备进液建溶液循环：将大储槽（T301）内脱碳液导入脱碳液配液槽（T302）内，利用溶液输送泵（P305）将T302内溶液输送至CO2吸收塔和CO2汽提塔内；CO2吸收塔注满脱碳液后，打开水力透平及其旁路管线上阀门，让管线内也充满脱碳液，这样做的目的是在建溶液循环前使系统内保有尽可能多的脱碳液，以避免离心泵启动后发生气缚现象；之后停止进液，用天然气充压将脱碳液压入高压闪蒸塔，再将高压闪蒸塔充氮至0.5 MPa，然后将高压闪蒸塔内部分溶液压进低压闪蒸塔，确保低压闪蒸塔内有一定的安全液位；与此同时，脱碳液补液泵向CO2汽提塔内进行补液至最高液位。如此一来，整个系统内就存有足够多的脱碳液维持基本的溶液循环了。
3 CO2汽提塔给料泵气缚经过及原因分析
3.1 CO2汽提塔给料泵气缚经过
2017年10月17日开车过程中脱碳系统4台塔（CO2吸收塔、高压闪蒸塔、低压闪蒸塔、CO2汽提塔）已经注满足够的脱碳液，当日08:45 CO2吸收塔开始进行天然气充压，15:32建立溶液小循环［由贫液泵（P302A）与CO2汽提塔给料泵（P303A）运行建立起的脱碳液小循环，简称小循环］，16:15 CO2吸收塔压力快速提升至1.97 MPa，19:40 P303A入口压力低，产生气缚，由于溶液循环量过低，被迫中断小循环；20:20经机泵排气后，重启P303A、P302A建立小循环；20:23 P303A入口压力低报警，出口没有流量，P303A再次出现气缚现象，为保护设备，动设备工程师要求立即停泵；当日21:15，系统又一次尝试建立小循环，但运行2 min后P303A再次发生入口压力低而流量中断，小循环建立再次失败。
3.2 原因分析
根据经验，P303A发生气缚的可能原因有：① 启动前灌泵不充分，机泵进出口管线没有充分排气；② 备用泵P303B未进行充分排气；③ 机泵入口管线泄漏，运行过程中气体进入泵体；④ 泵吸入口液位过低造成泵抽空；⑤ 启泵时泵入口管线排气阀没关或没全关；⑥ F302压力过高，溶液大循环［由贫液泵（P302）、CO2汽提塔给料泵（P303）和半贫液泵（P301）建立起的脱碳液大循环，简称大循环］未建立，FV-3021内漏，天然气沿半贫液管线逆流至P303机泵入口。
更多内容详见《中氮肥》2020年第1期