MDEA脱碳系统腐蚀原因及溶液净化处理

卢克涛

（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合成氨装置MDEA脱碳系统于1998年4月投运，此后为适应生产需要，MDEA溶液配方改变了2次。2018年7月起，MDEA溶液中铁离子含量开始上涨，设备和管道等腐蚀加剧。经分析，其原因主要为MDEA溶液降解产生氧化性物质和热稳盐酸根离子、脱碳系统过流设备和管道材质等级低、酸气（CO₂）浓度过高、汽提塔再沸器温度控制出现偏差。为此，采取了一系列操作调整措施遏制MDEA溶液中铁离子含量上涨，脱碳系统维持生产至计划停车检修。2019年1月4日，脱碳系统按计划进行MDEA溶液净化处理和检修。2019年1月8日系统重启后，MDEA溶液中铁离子含量稳中有降，系统腐蚀得到有效控制，可能报废的MDEA溶液被再次使用，有效降低了生产成本。

［关键词］脱碳系统；MDEA溶液；铁离子含量；腐蚀；原因分析；净化处理；设备检修

［中图分类号］TQ113.26⁺4   ［文献标志码］B   ［文章编号］1004-9932（2020）02-0041-03

1  概  述

成都玉龙化工有限公司（简称玉龙化工）合成氨装置MDEA脱碳系统于1998年4月投运，设计变换气处理能力为25 000 m³/h，随着造气工艺的改变及系统产能的提高，变换气处理量最高达38 000 m³/h。为适应生产需要，MDEA溶液配方改变了2次：第一次，溶液总胺浓度由最初的30%提高到50%，取消钒-锑体系缓蚀剂；第二次，MDEA溶液改为复配溶液，溶液总胺浓度控制在45%～50%，无需补加缓蚀剂。使用复配溶液后，MDEA溶液中铁离子含量一直稳定在50×10^-6以内，但自2018年7月起，MDEA溶液中铁离子含量开始上涨，表明腐蚀加剧，给设备和管道带来威胁。经原因分析并采取积极的处理措施后，MDEA溶液铁离子含量得到有效控制，避免了MDEA溶液的整体更换，节约了成本，保证了系统的安全、稳定运行。现将有关情况简介如下。

2  MDEA脱碳系统简况及运行情况

2.1  工艺流程及设备概况

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干法脱碳）、甲烷化（净化）后，合成气经氨合成制取液氨；液氨与脱碳系统再生出的CO₂用于生产尿素，尿素再用于生产三聚氰胺及其下游新材料产品。

MDEA脱碳系统采用两段吸收、两段再生工艺：1.9 MPa变换气在吸收塔内通过半贫液和贫液两段吸收达到脱除CO₂的目的；吸收CO₂后的溶液（富液）在常压解吸塔内减压再生得到半贫液（一段），部分半贫液再经汽提塔加热再生得到贫液（二段），再生所需热量由系统回收的低压蒸汽提供；贫液和半贫液回吸收塔循环使用，再生出来的CO₂则送尿素装置。

MDEA脱碳系统中，吸收塔、常压解吸塔和汽提塔均为碳钢设备，除汽提塔上部有少量不锈钢阶梯环填料外，其余皆为碳钢阶梯环填料；半贫液泵、贫液泵和常压泵均选用或后期改用不锈钢材质；所有气、液管道及管件选用碳钢材质，绝大部分阀门选用碳钢材质。

2.2  MDEA溶液使用简况

MDEA溶液主成分为N-甲基二乙醇胺（即MDEA），活性组分主要为哌嗪，以V₂O₅和酒石酸锑钾为缓蚀剂。最初设计时，溶液总胺浓度为30%，随着生产负荷的提升，变换气气量超过设计值，净化气CO₂含量超标，于是对溶液组分进行调整，补加新配方溶液使溶液总胺浓度达50%左右，且不再添加钒-锑缓蚀剂。该溶液体系满足了高负荷生产（变换气气量达35 000 m³/h）的要求，但运行约1 a时，MDEA溶液铁离子含量猛涨，无法控制，设备和管道多处出现穿孔泄漏，系统被迫停车，检修设备和管道，并更换溶液——选用新的复配配方，将溶液总胺浓度控制在45%～50%（不另加缓蚀剂）。2006年后，因变换气气量降至28 000 m³/h，溶液总胺浓度又逐渐降至38%～40%，可保证净化气CO₂含量不超标。采用复配溶液后，MDEA溶液铁离子含量一直稳定在50×10^-6以内，系统内各设备底部会出现一些沉淀物质，每次大修时进行清理即可，其间也出现过设备和管道穿孔，但不严重。

2.3  MDEA溶液异常情况

2018年7月初起，MDEA溶液铁离子含量开始上涨，虽按溶液供应商的要求添加新液，将溶液总胺浓度提至42%，但依然没有遏制住铁离子含量的上涨势头，9月底铁离子含量达到200×10^-6；受加负荷的冲击，10月14日MDEA溶液铁离子含量达到282×10^-6，被迫添加了520 kg缓蚀剂，10月24日MDEA溶液铁离子含量降至185×10^-6；但之后系统负荷一波动MDEA溶液铁离子含量就又开始上涨，11月11日铁离子含量一度达到769×10^-6，又添加了520 kg缓蚀剂；12月6日MDEA溶液铁离子含量降至231×10^-6，但好景不长，之后又开始恶性上涨，至2019年1月4日停车处理时，MDEA溶液铁离子含量最高涨至2 078×10^-6。

3  原因分析

3.1  MDEA溶液发生降解

MDEA溶液长期使用会发生降解，产生氧化性物质和甲酸根、乙酸根、草酸根等热稳盐的酸根离子，使碳钢设备与管道受到腐蚀，表现为溶液中铁离子含量不断上涨，并形成沉淀物而导致溶液换热器堵塞，影响系统循环液量。