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MDEA脱碳系统腐蚀原因及溶液净化处理

[日期:2020-04-15] 来源:《中氮肥》2020年第2期  作者: [字体: ]

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19984月投运,此后为适应生产需要,MDEA溶液配方改变了2次。20187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。201914日,脱碳系统按计划进行MDEA溶液净化处理和检修。201918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]1004-9932202002-0041-03

 

1   

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19984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20187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

20187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,1014MDEA溶液铁离子含量达到282×10-6,被迫添加了520 kg缓蚀剂,1024MDEA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,1111日铁离子含量一度达到769×10-6,又添加了520 kg缓蚀剂;126MDEA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201914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。

     更多内容详见《中氮肥》2020年第2
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