脱碳系统开车过程中的问题浅析及对策
陈凤壮，舒 祥
（中海石油化学股份有限公司，海南 东方572600）
［中图分类号］TQ 113.26+4 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2015）
中海石油化学股份有限公司海南基地富岛一期合成氨装置设计以天然气为原料，年生产能力为300 kt合成氨。该套装置中，天然气与蒸汽反应产生的CO2在吸收塔中采用水合热钾碱液吸收，吸收了CO2的碱液进入再生塔利用低压蒸汽再生，脱出的CO2送去尿素装置作为生产尿素的原料。2014年1月，装置大修后开车过程中出现碱液中Fe2+长时间超标及吸收塔出口CO2超标等现象。通过分析问题出现的原因，并采取相应的处理措施后，确保了系统的稳定运行。
1 脱碳流程及工艺原理
1.1 脱碳流程
本套装置脱碳工艺选用改良苯菲尔特低热专利技术，由两段吸收、两段再生、四级喷射抽吸闪蒸组成。变换来的工艺气（温度100 ℃，压力3.69 MPa）进入吸收塔中，由贫液及半贫液吸收其中的CO2，脱除CO2的工艺气送往甲烷化工序。吸收了CO2的富液由吸收塔底部出口进入再生塔，利用低压蒸汽（温度200 ℃，压力0.4 MPa）作为再生热源使富液再生，脱出的CO2送去尿素装置，再生后的碱液返回吸收塔循环使用，循环动力由贫液泵和半贫液泵提供。
1.2 工艺原理
本套装置中，经过变换后的工艺气中含有19.02%的CO2，利用热的碳酸钾溶液吸收，反应式如下：K2CO3+CO2+H2O→2KHCO3这是一个可逆过程，脱碳溶液中的K2CO3吸收了CO2生成KHCO3，KHCO3经过蒸汽加热减压后放出CO2，再生后得到K2CO3。由于CO2是合成氨催化剂的毒物，热钾碱液吸收后未能除去的少量CO2再经过甲烷化反应得到彻底除去，反应式如下：CO2+4H2→CH4+2H2O+Q甲烷化反应为强放热反应，温升很大，每1%含量的CO2发生甲烷化反应温升60 ℃左右，因此应严格控制吸收塔出口的CO2含量在指标范围内（本装置控制指标：CO2含量＜0.1%），防止甲烷化炉催化剂床层温度超标。由于热的碳酸钾溶液和潮湿的CO2对碳钢设备及管道具有腐蚀性，因此脱碳溶液中要加入缓蚀剂V2O5，其在碳酸钾溶液中转化为偏钒酸钾，反应式如下：V2O5+K2CO3→2KVO3+CO2偏钒酸钾是一种强氧化剂，能与铁作用，在设备表面形成一层致密的氧化铁保护膜，从而防止溶液对碳钢的腐蚀，反应式如下：4V5++2Fe →4V4++2Fe2+通常装置大修后开车碱液需要静止钒化和循环钒化，钒化时根据碱液分析指标加入V2O5，并在钒化过程中通入空气使V4+氧化成V5+，钒化温度控制在105～108 ℃，通常静止钒化时间在36 h以上，循环钒化时间在4～5 d，当V4+达到指标且不再增加，V5+也不再减少时，钒化合格。本装置碳酸钾溶液各组分指标（除总铁离子含量外，其余含量均为质量分数）：K2CO3 22.11%，KHCO3 9.57%，总钾28.7%，活化剂ACT1 0.5%～0.8%，总钒0.8%～1.2%，V4+ 0.2%～0.6%，V5+ 0.5%～0.8%，总铁10～100 mg/L。……
更多内容请见《中氮肥》2015年第1期