苟正强，胡德件，贺正礼，杜杰
（成都玉龙化工有限公司，四川 成都610300）
［摘 要］成都玉龙化工有限公司200 kt/a合成氨装置+50 kt/a三聚氰胺装置含氨尾气送尾气洗氨系统卧式鼓泡洗氨器（三级串联）将气氨洗涤吸收成氨水用于生产碳酸氢铵。2022年合成氨厂进行安全环保升级改造，原冰机、小氨罐区气氨洗涤系统取消，尾气洗氨系统入口尾气中氨含量大幅增加而不能满足环保生产需求；另外，还存在三胺装置送尾气洗氨系统尾气管道易结垢堵塞、尾气洗氨系统送出氨水管道易碳铵结晶堵塞等问题。分析问题的症结所在，采取新增1台立式双层洗氨塔、增设1台三胺尾气粉尘吸附器（利旧）、增设1台不锈钢离心泵、改造氨水送出阀等一系列优化改造措施后，尾气洗氨系统运行情况良好，环保效益与经济效益俱佳，为系统的长周期、稳定、环保、优质运行奠定了基础。
［关键词］合成氨/三胺装置；尾气洗氨系统；卧式鼓泡洗氨器；运行问题；原因分析；优化改造；双层洗氨塔；效益分析
［中图分类号］X786 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2024）06-0018-04
0 引 言
成都玉龙化工有限公司（简称玉龙化工）成立于1958年，前身为四川省小型氮肥示范厂，下设合成氨厂、化肥厂、三胺厂及三胺厂碳化分厂，目前主产品产能为200 kt/a合成氨、550 kt/a化肥（其中，尿素实际产能为250 kt/a、碳酸氢铵实际产能为300 kt/a）、50 kt/a三聚氰胺（简称三胺），系成都市21家重点新材料企业之一。玉龙化工合成氨装置以天然气为原料，经双一段直接转化、中低温变换、脱碳（MDEA脱碳+PSA脱碳）、甲烷化后，合成气由中压氨合成系统制取液氨；液氨与脱碳系统再生出的CO2用于生产尿素（尿素装置采用水溶液全循环工艺），尿素（一部分尿素作为农用尿素外售）再用于生产三胺（三胺装置采用低压气相淬冷工艺）及其下游新材料产品。其中，合成氨厂、三胺厂生产过程中产生的含氨尾气送含氨尾气洗涤系统（简称尾气洗氨系统，属于环保设施，隶属于三胺厂碳化分厂管理——三胺与碳酸氢铵联产）卧式鼓泡洗氨器（三级串联），用氨合成弛放气膜分离氢回收系统送来的稀氨水进行洗涤，采用逆流鼓泡吸收模式，将气氨洗涤吸收成氨水（吸收后的净化气送碳化系统大洗氨器前气水分离器），稀氨水[浓度约50～80 tt（1 mol/L=20 tt）]送往氨水储槽，再送至碳化系统制备成浓氨水（浓度约200～230 tt），用于生产农用碳酸氢铵（习称碳铵）。为控制企业气氨排放总量，要求卧式鼓泡洗氨器出口尾气氨含量≤500 mg/m3。
2022年，玉龙化工合成氨厂进行安全环保升级改造，实施氨罐区安全升级改造和氨水罐区工艺优化，原冰机、小氨罐区气氨洗涤系统（简称气氨洗涤系统）因设备老旧被淘汰，原设备安装区域因氨水罐区改造被占用，合成氨厂尾气未经初步洗涤（即气氨洗涤系统取消后）就直接送至尾气洗氨系统，尾气中气氨含量增加，卧式鼓泡洗氨器洗氨能力已不能满足环保生产需求；另外，还存在三胺厂尾气送至尾气洗氨系统管道易结垢堵塞、尾气洗氨系统送出氨水管道易结晶堵塞等问题。为此，玉龙化工决定对尾气洗氨系统进行优化改造，以满足日常生产及环保等方面的需求。以下对有关情况作一介绍。
1 尾气洗氨系统运行问题
尾气洗氨系统为2001年玉龙化工合成氨装置增设弛放气膜分离氢回收系统、小氨罐及冰机系统改造时同步建成投运的；2009年三胺装置建成投产，三胺装置尾气也并入尾气洗氨系统处理。碳化系统送来的循环（洗涤）液或软水系统送来的脱盐水，从洗氨器各级清洗段上部加入，含氨尾气从洗氨器底部送入，与循环液或软水逆流接触，吸收尾气中的NH3，生成的稀氨水送往氨水储槽，用于碳化系统生产。
1）气氨洗涤系统取消后，合成氨厂含氨尾气未经初步洗涤，尾气氨含量由原来的1 900～2 200 mg/m3升至3 100～3 500 mg/m3（质监部分析数据），卧式鼓泡洗氨器洗氨能力不足，吸收效果不理想，系统满负荷运行状态下洗氨器排放尾气达不到环保要求——排放尾气氨含量由原来的300～500 mg/m3升至1 500～1 800 mg/m3。
2）三胺厂来尾气管道易结垢堵塞，影响三胺装置的安全稳定运行，且尾气管道清理、疏通难度较大，每次清理需反复灌水浸泡后排放，疏通时间长达1～2 d，费时费水。
3）尾气洗氨系统氨水送出管道内有碳铵结晶生成，时常会出现堵塞情况，而该管道因管径较小、布置位置等方面的原因较难清理疏通，影响尾气洗氨系统的安全稳定运行。
4）洗氨器液位调节时波动过大，不易控制。
5）洗氨器净化气（出口气）带液明显，氨含量偏高，不利于后系统（碳化系统大洗氨器等）生产。
2 原因分析
1）原气氨洗涤系统的冰机、小氨罐区气氨洗涤器于2005年建成投运，2022年玉龙化工合成氨厂进行安全环保升级改造，对气氨洗涤器进行检测，壁厚薄弱处为5.1 mm，减薄较多（原设备壁厚10 mm），低于使用值6.3 mm（含腐蚀冗余），且设备外观腐蚀明显。为集中充装车辆管理，将液氨、氨水充装设置在同一区域，原气氨洗涤系统设备区域需改造为新氨水罐区，经技改相关部门联合商议，决定取消气氨洗涤器。取消气氨洗涤系统后，合成氨厂弛放气（膜分离氢回收系统尾气）及冰机/氨罐渗漏气未经初步洗涤直接送至尾气洗氨系统，卧式鼓泡洗氨器洗氨能力不能满足环保生产需求。
2）三胺装置经多年生产调节与优化，负荷逐步加大，运行周期逐渐延长（目前最长运行周期约140 d），检修周期的拉长使得送尾气洗氨系统的管道清理、疏通的机会逐年减少（目前每年约2～3次）；另外，因尾气中含有少量粉尘、气氨、CO2、水，易形成碳铵结晶（NH3+CO2+H2O===NH4HCO3），结晶堆积、吸附粉尘使得管壁形成垢层，难以清理。
3）尾气中含氨及少量CO2，经洗涤后容易在尾气洗氨系统氨水送出管道中产生碳铵结晶，尤其是在氨水浓度偏高时易在阀门等变径处堆积结晶，导致输送不畅、堵塞等情况；且该管道无伴热、保温等措施，冬季环境温度低时结晶加快，管道堵塞情况进一步恶化——据生产部门统计，冬季尾气洗氨系统氨水输出管道疏通后投用至明显出现输送不畅现象约25～40 d（夏季约60 d）。
4）原洗氨器液位主要靠人工控制阀门予以调节，受员工操作习惯、操作方法等因素的影响，液位控制不稳定。
5）洗涤氨水无缓冲装置收集，无法有效循环利用以提高氨水浓度，导致碳化系统稀氨水储槽水量偏大，生产压力大；洗氨器净化气未经初步气液分离，气相带液现象明显。
3 优化改造
3.1 改造思路
1）因合成氨厂界区无空闲区域，考虑在尾气洗氨系统卧式洗氨器旁空地新增1台立式洗氨塔（双层洗氨塔），且设备应尽量减少空间占用；洗氨塔需同时具备洗涤和储液（初步气液分离）功能，以减少净化气带液。
更多内容详见《中氮肥》2024年第6期