張英龍

（甘肅劉化（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，甘肅永靖 731603）

合成氨

206新型活化劑在我公司的應(yīng)用

張英龍

（甘肅劉化（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，甘肅永靖 731603）

甘肅劉化（集團(tuán)）有限責(zé)任公司2014年2月在B套脫碳系統(tǒng)試用206新型活化劑替代原活化劑二乙醇胺，試用取得一定效果后，在新凈化脫碳系統(tǒng)和A套脫碳系統(tǒng)進(jìn)行了推廣使用。206新型活化劑能夠較好地控制溶液對設(shè)備及管線的腐蝕，有效提高溶液的吸收和再生效果，提高氣體質(zhì)量。

206；DEA；腐蝕；吸收效果；氣體質(zhì)量

甘肅劉化（集團(tuán)）有限責(zé)任公司是以天然氣為原料生產(chǎn)合成氨、尿素的氮肥企業(yè)，目前生產(chǎn)能力為年產(chǎn)合成氨40萬t，尿素70萬t。造氣系統(tǒng)有三套，分別年產(chǎn)合成氨為10萬t、10萬t、20萬t，脫碳系統(tǒng)采用苯菲爾熱鉀堿法脫除CO2，采用兩段吸收兩段再生工藝，活化劑為二乙醇胺（DEA）。為了進(jìn)一步提高脫碳裝置的脫碳效果，降低吸收塔出口氣體中的二氧化碳濃度，降低脫碳系統(tǒng)的能耗，2014年分別在B套脫碳、新凈化脫碳、A套脫碳系統(tǒng)使用了國內(nèi)知名脫硫脫碳溶劑生產(chǎn)商——江蘇太湖新材料控股有限公司生產(chǎn)的206新型活化劑代替原活化劑二乙醇胺，取得了明顯的效果。

1 206新型活化劑的特性

苯菲爾熱鉀堿法脫碳工藝中，通過向脫碳溶液中加入少量的活化劑二乙醇胺（DEA），使其對CO2的吸收起到強(qiáng)化作用。206新型活化劑與DEA的機(jī)理相同，能更進(jìn)一歩改善提高傳質(zhì)速率，尤其是在吸收塔頂部CO2分壓較低的情況下，改善效果更為顯著。206新型活化劑是以乙二胺為主要原料經(jīng)催化精制合成的活化劑，其具有以下特點(diǎn)：

1.1 優(yōu)良的傳質(zhì)效果

只要加入一定濃度的新型活化劑，就會(huì)使吸收塔出口氣體中的二氧化碳濃度降彽60%左右，可使有效氣損失減少，降彽裝置消耗。

1.2 使氣—液平衡效果更佳

對氣液平衡特性的改進(jìn)較為明顯，其強(qiáng)化速率比DEA高，達(dá)到同樣的吸收效果所需的溶液量相對較少，對降低脫碳系統(tǒng)的腐蝕、單位脫碳能耗等均有積極意義。

1.3 優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性

隨著脫碳系統(tǒng)運(yùn)行周期的延長，溶液中的DEA會(huì)逐漸降解，為保證吸收效果，須不斷補(bǔ)加，降解使溶液中的雜質(zhì)增多，對釩緩蝕作用產(chǎn)生不良影響，206新型活化劑化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)于DEA，降解速率較低。

2 206新型活化劑投用、控制過程

在脫碳溶液活化劑的換型中，不少公司的做法是將溶液全部更換，新溶液中活化劑不加DEA而直接改加新型活化劑，此方案效果無疑是最好的。但脫碳溶液若全部更換有兩個(gè)難點(diǎn)：一是廢液存放與處理難度較大，二是溶液更換費(fèi)用高。結(jié)合業(yè)內(nèi)部分廠家使用經(jīng)驗(yàn)，本方案選為在保證脫碳效果不變前提下，向現(xiàn)有脫碳溶液中逐步加入新型活化劑，停止補(bǔ)加DEA，使DEA濃度逐漸降低。我公司三套脫碳系統(tǒng)的溶液循環(huán)量、保有量情況見下表1：

表1 三套脫碳系統(tǒng)溶液循環(huán)量保有量表

三套脫碳系統(tǒng)的溶液成分控制情況見下表2：

表2 三套脫碳系統(tǒng)的溶液成分控制情況表

為確保試用工作順利進(jìn)行，確定投加先在B套脫碳一、二次脫碳試用，對比效果后推廣使用至新凈化脫碳系統(tǒng)和A套脫碳系統(tǒng)。

2.1 B套脫碳系統(tǒng)

2.1.1 投加前做以下準(zhǔn)備工作

①為維持系統(tǒng)水平衡，降低消耗，減少溶液組分隨CO2冷凝液流失，將B套低變蒸汽加熱器冷凝液排入B套脫碳CO2冷凝液槽改為直排地溝，不再進(jìn)入CO2冷凝液槽。②在B套脫碳系統(tǒng)中設(shè)置消泡劑計(jì)量補(bǔ)加裝置，可以適時(shí)根據(jù)溶液狀況分別向一、二次苯菲爾溶液中補(bǔ)加消泡劑。③消泡劑投加時(shí)，配比成一定比例且效果明顯的水溶液，通過計(jì)量泵打到一、二次再生塔CO2冷凝液補(bǔ)水管線進(jìn)入系統(tǒng)。④在B套脫碳一、二次苯菲爾溶液系統(tǒng)中分別設(shè)置活性炭和微孔過濾裝置，以滿足溶液過濾需要；⑤進(jìn)一步完善溶液制備系統(tǒng)，消除跑、冒、滴、漏現(xiàn)象，降低損耗。

2.1.2 投加過程的控制操作

B套脫碳溶液206新型活化劑試用工作是在保證一、二次脫碳?xì)赓|(zhì)的前提下，通過向現(xiàn)有苯菲爾溶液中停止補(bǔ)加DEA，使DEA在正常生產(chǎn)過程中逐步降解、消耗，濃度逐步降低，同時(shí)參照脫碳?xì)赓|(zhì)和DEA濃度分析，直接向現(xiàn)有溶液中補(bǔ)加新型活化劑的方法來實(shí)現(xiàn)。

2.1.3 補(bǔ)加新型活化劑

考慮到現(xiàn)有溶液中DEA的存在，方案確定初次新型活化劑量控制不低于0.25%，并維持相對穩(wěn)定的狀態(tài)，按一次溶液100 m3（約合126 t）、二次溶液80 m3（約合100 t）計(jì)，一次系統(tǒng)補(bǔ)入400 kg，二次系統(tǒng)補(bǔ)入300 kg；以后隨著溶液中DEA的逐步降解、消耗，以及脫碳?xì)赓|(zhì)的變化，逐步補(bǔ)加新型活化劑。

2.1.4 僅投用微孔過濾器

考慮到活性炭對新型活化劑的吸附作用，所以補(bǔ)加高濃度活化劑溶液時(shí)，活性炭過濾裝置暫時(shí)切除，僅投用微孔過濾。避免高濃度活化劑溶液通過活性炭過濾裝置被吸附，待溶液組分穩(wěn)定后投用活性炭過濾裝置。

按照投加方案2014年2月25日開始向B套脫碳一、二次系統(tǒng)投加新型活化劑206。B套脫碳一、二次溶液在一個(gè)月內(nèi)分三次投加，206新型活化劑含量一次溶液中達(dá)到0.67%，二次溶液中達(dá)到0.57%。之后根據(jù)生產(chǎn)中溶液組分和氣體質(zhì)量變化做調(diào)整投加。

2.2 新凈化脫碳系統(tǒng)

B套脫碳系統(tǒng)投加試用206新型活化劑取得一定經(jīng)驗(yàn)后，向新凈化脫碳系統(tǒng)推廣應(yīng)用。5月8日，按照既定方案向新凈化脫碳系統(tǒng)分批量投加206活化劑，半貧液、貧液中206新型活化劑含量調(diào)整至0.48%左右。之后根據(jù)生產(chǎn)中溶液組分和氣體質(zhì)量變化做調(diào)整投加。

2.3 A套脫碳系統(tǒng)

2013年7月14日按照既定方案向A套脫碳系統(tǒng)分批量投加206活化劑，一次、二次溶液中新型活化劑206含量調(diào)整至0.3%左右。

3 投加前后數(shù)據(jù)比較及分析

3.1 B套脫碳系統(tǒng)

B套脫碳系統(tǒng)206投加后，2014年2月25日至3月5日此段時(shí)間與投加前數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，見下表3：在B脫碳系統(tǒng)投加后表現(xiàn)出來的情況是：總鐵下降、再生氣純度提高、脫碳?xì)赓|(zhì)量提高。

表3 B套脫碳系統(tǒng)與投加前數(shù)據(jù)比較表

3.2 新凈化脫碳

5月8日新凈化脫碳系統(tǒng)開始投加206活化劑，投加前后脫碳工況對比見下表4：

表4 新凈化脫碳系統(tǒng)投加前后工況對比表

（1）206新型活化劑投加后滿負(fù)荷情況下半貧液量為640 m3／h，貧液量為84 m3／h。半貧液循環(huán)量較投加前相同負(fù)荷下降低約40 m3／h。

（2）新凈化脫碳系統(tǒng)206新型活化劑投加后，部分工藝參數(shù)有較大幅度的變化，吸收塔出口CO2從700×10－6下降至7 500×10－6左右，氣體凈化度有較大幅度的提高。氣體凈化度的提高，使甲烷化反應(yīng)中有效氣的消耗降低，甲烷化觸媒床層高點(diǎn)溫度由310℃下降至300℃，平均下降了10℃。按照每1%CO2與H2進(jìn)行甲烷化反應(yīng)會(huì)造成絕熱溫升60℃計(jì)算，下降10℃即近似CO2下降了1 600×10－6，少耗氫6 400×10－6。此效果可從新凈化精制氣甲烷含量的變化反映出來：新型活化劑206投加前新凈化精制氣甲烷含量（滿負(fù)荷情況下）平均為0.68%～0.72%；投加后新凈化精制氣甲烷含量平均為0.51%，精制氣甲烷含量下降了約0.17%。

（3）半貧液Fe含量由97.5 mg／l下降至71.9 mg／l，貧液中Fe含量也有一個(gè)明顯的變化，從120 mg／l下降至88 mg／l左右。

3.3 A套脫碳系統(tǒng)

A套脫碳系統(tǒng)新型活化劑206投加后，2014年7月15日至7月25日此段時(shí)間與投加前2014年7月1日至7月14日數(shù)據(jù)比較情況見下表5：

表5 A套脫碳系統(tǒng)新型活話劑投加前后數(shù)據(jù)比較表

A套脫碳系統(tǒng)投加206后，明顯的表現(xiàn)是：溶液中鐵含量下降，一次溶液Fe含量由73.6 mg／l下降至54.0 mg／l，二次溶液中Fe含量由63.1mg／l下降至54.8 mg／l；吸收塔出口氣體中CO2含量下降，一次吸收塔出口CO2含量由2.6%下降至1.2%，二次吸收塔出口CO2含量由3252×10－6下降至1860×10－6。

206新型活化劑在我公司三套脫碳系統(tǒng)中使用后，表現(xiàn)出的效果有一定差異，分析原因與我公司三套脫碳系統(tǒng)的設(shè)備結(jié)構(gòu)、塔內(nèi)件形式、工藝先進(jìn)性等有關(guān)，三套系統(tǒng)中，A套脫碳系統(tǒng)為1970年代建設(shè)，B套脫碳系統(tǒng)為1990年代建設(shè)，新凈化脫碳系統(tǒng)為2009年建設(shè)。

4 使用效果優(yōu)缺點(diǎn)分析

4.1 使用過程中表現(xiàn)出的優(yōu)點(diǎn)

（1）206新型活化劑與脫碳溶液中的防腐蝕劑—釩相容性很好，五價(jià)釩易控制，對于整個(gè)系統(tǒng)腐蝕有減緩作用。

（2）206新型活化劑對于吸收過程中提高傳質(zhì)速率，加快CO2吸收速度尤其在新凈化脫碳系統(tǒng)表現(xiàn)明顯。可改良溶液酸氣負(fù)荷，降低單位脫碳能耗，相同進(jìn)氣量情況下新凈化脫碳系統(tǒng)半貧液循環(huán)量降低了40m3／h。

（3）206新型活化劑對提高脫碳?xì)怏w質(zhì)量有明顯作用，減少了甲烷化系統(tǒng)的耗氫，CO2純度的提高，降低了尿素系統(tǒng)的安全風(fēng)險(xiǎn)。

（4）206新型活化劑溶解度高，選擇性相對好，可較快溶解于熱脫鹽水和溶液中，投加方便。

4.2 使用過程中表現(xiàn)出的缺點(diǎn)

（1）206新型活化劑對于溶液起泡抑制作用不明顯，消泡劑添加量有一定減少，但不十分明顯。

（2）206新型活化劑在B套脫碳二次吸收、新凈化脫碳系統(tǒng)運(yùn)行中濃度下降相對較快，分析與溶液溫度高，以及隨著氣溫的升高，二氧化碳冷凝液流失相對增多有關(guān)。

5 結(jié)語

206新型活化劑在我公司脫碳系統(tǒng)的使用，改善了溶液吸收效果，減緩了溶液對設(shè)備和管線的腐蝕，提高了氣體質(zhì)量，減少了甲烷化氫氣的消耗，降低了尿素系統(tǒng)的生產(chǎn)安全風(fēng)險(xiǎn)。由于吸收進(jìn)氣溫度較高暫未進(jìn)行相應(yīng)技改，“三氣”溫度差異，導(dǎo)致脫碳單元水平衡控制有一定困難從而引發(fā)生產(chǎn)過程中206新型活化劑補(bǔ)充量略顯偏大，

雖然三套系統(tǒng)CO2冷凝液中對206濃度進(jìn)行了分析，結(jié)果為零，但206隨CO2冷凝液的排放而流失是可以肯定的。針對此情況，公司已決定對分散排放的CO2冷凝液進(jìn)行收集，并補(bǔ)回系統(tǒng)，一方面可減少206的流失，另一方面可有效維持脫碳系統(tǒng)水平衡，減少脫鹽水用量。目前此改造工作已接近尾聲，相信改造完成后，206的流失會(huì)有一定的減緩。

[1]沈俊.合成氨[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001.

[2]唐叢林.脫碳溶液中活化劑逐步換型總結(jié)[J].大氮肥，2010（1）：8－10.

[3]楊鑫，林華勇，侯曉勇，等.脫碳系統(tǒng)技術(shù)改造總結(jié)[J].大氮肥，2007（3）：204－206.

[4]林華勇，先中國，朱曉鵬，等.脫碳系統(tǒng)的特點(diǎn)及技術(shù)分析[J].大氮肥，2005（4）：250－252.

206 application of new activator in our company

Zhang Ying-long
（Gansu Liujiaxia chemical Refco Group Ltd.，Yongjing Gansu 731603，China）

Gansu Liuhua（Group）limited liability company 2014 February in B set of decarbonization system trial 206 novel activating agent instead of original activated agent diethanol amine，try to obtain a certain effect，in the new purification decarbonization system and a set of decarbonization system were popularized.206 a new type of activator can better control the corrosion of the equipment and pipelines，improve the absorption and regeneration effect of the solution，improve the gas quality.

206；DEA；Corrosion；Absorption effect；Gas quality

TQ423

B

1003-6490（2015）03-001-04

2015－03－24

張英龍（1970－），男，甘肅永靖人，工程師，甘肅劉化（集團(tuán)）有限責(zé)任公司生產(chǎn)部總工藝師。