张林
（中海石油化学股份有限公司，海南 东方572600）
［摘 要］海洋石油富岛有限公司450 kt/a合成氨装置采用KBR合成氨工艺，生产中产生的工艺冷凝液需在汽提塔（130-D）中汽提至电导率＜30 μS/cm并回收至公用工程系统循环利用。实际生产中，2015年开始出现低变催化剂更换后运行初期工艺冷凝液电导率严重超标而无法回收的问题，2020年开始出现长周期运行工况下工艺冷凝液电导率逐渐超标而无法回收的问题。为此，对生产运行数据进行收集及计算，认为原因在于工艺冷凝液汽提塔汽提能力不足和长周期运行后汽提塔汽提效率下降，通过研究并实施相应的技改后，汽提塔汽提效率大幅提升，满足了生产所需，实现了工艺冷凝液的有效回收利用。
［关键词］合成氨装置；汽提塔；工艺冷凝液电导率超标；原因分析；阶梯环填料；比表面积；技术改造；效益分析
［中图分类号］TQ113.25+5 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2022）01-0034-04
0 引 言
海洋石油富岛有限公司（简称富岛公司）是中海石油化学股份有限公司最大的生产基地，富岛公司化肥二部气头合成氨装置采用KBR合成氨工艺，以南海海底天然气为原料，设计产能为450 kt/a。本合成氨装置生产中产生的工艺冷凝液需在汽提塔（130-D）中与中压蒸汽逆流接触而被汽提，以将工艺冷凝液中的NH3、甲醇和甲醛等杂质除去，使工艺冷凝液电导率达到设计值（设计出口工艺冷凝液电导率＜30 μS/cm），汽提合格后的工艺冷凝液回收至公用工程系统（脱盐水系统）循环利用。
实际生产中，2015年开始合成氨装置出现低变催化剂更换后运行初期工艺冷凝液电导率严重超标而无法回收的问题，2020年开始又出现长周期运行工况下工艺冷凝液电导率逐渐超标而无法回收的问题。富岛公司化肥二部通过对生产运行数据的收集及计算，认为原因在于汽提塔汽提能力不足和长周期运行后汽提塔汽提效率下降，通过研究并实施相应的技术改造后，汽提塔的汽提能力满足了生产所需，实现了工艺冷凝液的有效回收利用。以下对有关情况作一总结。
1 汽提塔系统工艺流程简介
汽提塔系统工艺流程简图见图1。工艺冷凝液（设计流量66 899 kg/h，温度约70 ℃）经汽提塔（130-D）进出口换热器（188-C1/C2/C3）管侧预热至234 ℃（188-C1/C2/C3管侧的流量由FI-1063测量并指示），然后经分布器进入130-D顶部。用于汽提的4.6 MPa中压蒸汽从130-D底部进入，中压蒸汽设计流量为20 063 kg/h（中压蒸汽流量由FV-1019控制），在与工艺冷凝液逆流接触的过程中将冷凝液中的NH3、甲醇和甲醛等汽提出来。汽提塔顶部设置有1个除雾器，除去液滴后的汽提气去往一段炉原料气系统；汽提后的工艺冷凝液流量为65 248 kg/h、温度为260 ℃，其电导率由在线电导分析仪（AI-1017）测量，离开汽提塔后的工艺冷凝液流经188-C1/C2/C3壳侧被冷却至81 ℃，之后在循环水冷却器（174-C1/C2）中进一步降温至46 ℃，最终工艺冷凝液流量经FI-1064指示后送往公用工程系统。
汽提塔（130-D）有上下2个床层，每层上面都有1个液体分布板；每一层均由1层不锈钢环安装在1个底部不锈钢气体分布板上组成，不锈钢环由不锈钢压板将其固定在固定格栅上。130-D底部液体出口处安装有1个破涡流装置，130-D液位由塔底部的调节阀（LV-1025）来控制，LV-1025控制流经188-C1/C2/C3后又经由水冷器（174-C1/C2）壳侧流出的汽提后工艺冷凝液的流量。
2 汽提塔系统运行中存在的问题
2.1 低变催化剂更换后运行初期工艺冷凝液电导率严重超标
2015年以前，合成氨装置更换低变催化剂后，也会出现汽提塔出口工艺冷凝液电导率偏高的现象，但工艺冷凝液电导率尚能控制在指标范围以内；但2015年4月26日、2017年9月30日、2019年5月2日合成氨装置3次更换低变催化剂后，装置开车正常运行初期汽提塔出口工艺冷凝液电导率均超设计值，多次达到甚至超过50 μS/cm，3次更换低变催化剂后短时间内汽提塔出口工艺冷凝液电导率均有1个峰值出现，导致公用工程系统无法回收工艺冷凝液，只能采取就地排放至污水处理系统的方式处理，且不合格工艺冷凝液就地排至污水处理系统的排放时间逐年增加——2015年排放3 d、2017年排放5 d、2019年排放高达20 d。
2.2 合成氨装置长周期运行工况下工艺冷凝液电导率逐渐超标
合成氨装置在经过了450多天的长周期运行后，2020年7月下旬开始，正常生产过程中汽提塔出口工艺冷凝液电导率持续升高，2020年7月23日汽提塔出口工艺冷凝液电导率约24 μS/cm，2020年8月1日汽提塔出口工艺冷凝液电导率已达29 μS/cm；汽提塔出口工艺冷凝液电导率从2020年8月初开始超过设计值，2020年8月3—15日大致在30～37 μS/cm，导致工艺冷凝液无法正常回收。
3 原因分析
3.1 低变催化剂更换后运行初期副产物增多
甲醇、甲醛等副产物主要来源于低变系统，本套合成氨装置设计低变工艺冷凝液中甲醇、高级醇类物、甲醛含量合计约（0.30±0.05）%。2015年以后，考虑低变催化剂的使用寿命，变换系统低变炉选用了节能型催化剂，该催化剂的特点是物理水含量少、易还原、低温活性时间长、反应活性强。因新催化剂含有一定量的粉尘以及反应活性较强，短时间内低变反应后工艺气中的甲醇、甲醛含量会大幅增加，这些副产物溶解于工艺冷凝液中后，将会大幅提高工艺冷凝液的醇醛类组分含量，手动分析结果表现为低变工艺冷凝液电导率大幅升高；在入口工艺冷凝液流量不变的情况下，汽提塔入口工艺冷凝液中醇醛类组分的大幅升高意味着变相增加了汽提塔的负荷，当超过汽提塔处理能力时，未能汽提出的甲醛、甲醇等残留物就会引起出口工艺冷凝液电导率超标。
富岛公司化肥二部合成氨装置最近两次低变催化剂更换分别在2017年9月30日和2019年5月2日，2017年低变催化剂更换时装填量为72 m3，2019年低变催化剂更换时装填量为74 m3，收集这两次低变催化剂更换后不同运行阶段汽提塔入口工艺冷凝液分析数据，具体见表1。
更多内容详见《中氮肥》2022年第1期