合成氨二部张永华
摘要：脱碳系统因为脱碳液浓度降低，造成出口工艺气中CO2含量升高。本文对脱碳液浓度降低的原因及处理措施进行了分析。 关键词：脱碳液浓度CO2含量溶液循环量
由我公司负责开车技术援助的缅甸第四化肥厂，开车期间前后两次（11月3日和12月8日）发生因为脱碳系统的MDEA溶液浓度低，造成出脱碳系统的工艺气CO2含量高，后续的甲烷化工段不能正常投运，延误了全厂的开车进度。11月3日的事故，脱碳系统进行脱水操作大约8天，严重影响了开车进度。12月8日，同样的问题再次发生，脱碳系统脱水操作进行了3天，也影响了装置的开车进度。短时间内发生两次相同的事故，固然有业主的操作人员操作、维护不周有关，但也暴露出一些技术管理和设计上的不足。本文将对造成脱碳液浓度降低的原因进行分析并提出相应的处理措施。
一：流程叙述
热再生出低变的工艺气进入锅炉水换热器E1503后工艺气温度降到172°C，先进入再沸器E1601（加热、再生脱碳液）、富液加热器E1606、脱盐水预热器E1609，温度降到75°C后进入分离罐V1603。分离掉其中的
伏秒特性的绘制方法和含义
工艺冷凝液后，工艺气从底部进入吸收塔C1601，自下而上和从吸收塔顶部进入的贫液及吸收塔中部进入的半贫液逆流接触，工艺气中所含的CO2气体被脱碳液中的MDEA吸收从而得到净化。净化后的工艺气从吸收塔顶部出来，要求CO2气体含量小于0.1%，然后进入分离罐V1605，分离掉冷凝液后进后续工段甲烷化炉做进一步净化处理。从吸收塔底部出来的吸收了CO2的脱碳液（富液），经水力透平回收能量后进E1606被加热，然后进入高压解吸塔C1603，C1603顶部出来的气相闪蒸气进入C1605，用半贫液洗涤回收掉CO2气体后进入燃气系统（主要成分是氢气）。从C1603底部出来的分离掉闪蒸气的富液进入再生塔C1602上部。在再生塔上部继续进行解吸，解吸后的脱碳液称为半贫液。半贫液分成两股，一股经换热器和半贫液泵加压后进入吸收塔中部。另外一股经换热器和泵加压后进入再生塔的下部，利用再沸器的热量进行汽提再生。再生后的脱碳液称为贫液，贫液经过换热器和贫液泵加压进入吸收塔的顶部。从再生塔顶部出来的CO2气体经换热器换热和分离罐分离冷凝液后送到尿素装置。
二: 原因分析
在这两次事故中，脱碳液浓度从正常的50%左右逐渐降低到20%左右，脱碳液的吸收效果显著下降，造成吸收塔出口的工艺气中CO2含量高达6%，这样净化不合格的工艺气一旦引入甲烷化炉就会造成甲烷化炉床层温度超温，严重时甚至烧毁甲烷化炉的催化剂。而且影响、滞缓后续合成工段的开车进度。分析造成脱碳液浓度降低的原因主要有以下几个方面的因素。
1、装置开、停车次数频繁。脱碳系统两次因为脱碳液浓度降低导致脱碳系统不能正常运行的事故发生之前，装置都因为停电、跳车等原因开、停车多次。而按照设计要求，每次脱碳系统停车前，先要保持脱碳系统热循环2-3小时，目的是将脱碳液再生合格。但是在缅甸因为供电原因，多数停车都是断电后的紧急停车，根本就满足不了脱碳系统停车前维持运行2-3小时，加热再生脱碳液的要求。如此一来就造成工艺气中的水汽冷凝并积聚在脱碳系统中，造成脱碳液溶液浓度降低。此外因为每次开车，前系统的工艺气刚引入脱碳系统，此时再生塔再生温度还达不到要求，从脱碳系统中蒸发出去的水量较少，因此工艺气带入脱碳系统的水量大于CO2气体带出脱碳系统和出吸收塔工艺气带出的水量之和，同样可造成脱碳
液浓度降低。在实际操作中，这种现象很明显，每次停车后恢复开车，脱碳系统的脱碳液液位都会有所上升，脱碳液浓度会有所下降。
2、工艺气进吸收塔C1601前的分离罐V1603液位控制不好。分离罐V1603的液位因为没有及时排液或仪表显示错误，造成分离罐的实际液位过高，工艺气带液，将工艺冷凝液带入脱碳系统，从而造成脱碳系统的液位上涨，脱碳液浓度下降。12月8号的脱碳液浓度下降的原因主要就是由此造成的。
3、脱碳系统加热再生的热负荷不足。因为设备及其他原因，整个合成氨装置从原始开车以来一直没有达到满负荷生产过，但是脱碳系统的溶液循环量因为出口微量的要求一直控制的比较高，因此大量的
热量从再生塔带出，造成再生塔再生温度达不到设计要求，脱碳系统中的水量蒸发出来的少。因此整个脱碳系统的水量是不平衡的，带入系统的水量大于带出系统的水量，造成脱碳系统的脱碳液被逐渐稀释，浓度逐渐降低，MDEA吸收CO2能力下降并最终导致吸收塔出口工艺气中的CO2含量上升，进而影响到脱碳系统的安全稳定运行。此外在设计上，整个再生系统只有E1601一台再沸器用来加热再生脱碳液，再没有其他再生加热热源，一旦发生脱碳系统水量过多，脱碳液浓度降低，脱碳系统的脱水操作将会很慢，所需时间较长。
4、化验室分析数据不准确，影响到工艺人员对脱碳液浓度变化的关注和警惕。因为业主的分析操作人员多为刚毕业的学生，实际操作技能和经验都很有限，分析数据的准确性较差。每天送给工艺人员的分析数据，前一个分析班组与后一个分析班组之间的分析数据差别很大，因此工艺人员没办法依此来分析、判断和操作。时间一长，就会对分析数据视而不见，漠不关心。此外吸收塔出口的自动在线分析仪因为分析仪标气的原因也是显示不准。这些因素造成工艺人员对脱碳液浓度的变化，缺乏有效地分析、判断依据，同时也失去了应有的警惕性。
5、地下槽向脱碳系统补液的补液泵，使用的密封水是脱盐水。业主操作人员停补液泵时经常忘记关密封水水阀，造成脱盐水通过密封水管线漏到地下槽，而一旦地下槽液位高了，现场操作人员就会直接启动补液泵将地下槽溶液送到脱碳系统，造成脱碳系统的液位高且脱碳液浓度降低。
6、业主的日常工艺管理缺失，没有具体的技术管理人员对相应的岗位负责。车间所有技术管理都有车间主任负责，摊子大，事情多，工作上难免会有所遗失。所以纵然有一些迹象表明脱碳液浓度下降了，但是因为没有专门的人员负责，班组人员又缺乏必要的技术经验和责任心，从而不能及时判断和处理，导致了事故的扩大化。
三：处理措施
在事故发生后，开车组领导组织相关人员进行分析、讨论，对可能造成事故的各种原因进行了认真的分析、判断，并根据分析结果制订出以下的处理措施，一方面要防止类似事故的重复发生，另一方面要将脱碳系统中的水分尽可能多的、尽可能快的蒸发出去，以提高脱碳溶液的溶液浓度，进而提高溶液的吸收效果，降低吸收塔出口工艺气中的CO2含量。为后续工段的开车创造良好条件。
1、降低再生塔的出口压力，亦即降低蒸发压力，提高再生塔脱碳液中水分的蒸发量，以尽快提高脱碳液的浓度。
2、提高再生塔塔底的再生温度，亦可以增加脱碳系统中水分的蒸发量。但同样的工况下提高再生温度和降低再生压力之间存在矛盾，蒸发压力高则塔底的再生温度相应较高。反之亦然；因此提高再生温度要从增加前系统带到脱碳系统的热量入手。
3、增加前系统工艺气带到脱碳系统的热量，将工艺气进锅炉水预热器E1503的旁路阀全开，然后将工艺气进E1503的进气阀缓缓全关，这样出低变的工艺气就不能用来加热进汽包的锅炉水。虽然会造成进汽包的锅炉水温度降低，汽保产蒸汽量会有所下降，但是工艺气
带到脱碳系统的热量会增加很多，可以加快脱碳系统的脱水。
4、增加工艺气进V1603的温度和CO2气体出再生塔C1602的温度之间的温度差。降低工艺气进分离罐V1603的温度，以便尽可能多的分离掉前系统来的工艺气中夹带的水分；与此同时增加CO2气体出再生塔的温度，以便尽可能多的带走脱碳系统中的水分。这两个温度的温差的大小，反映了系统进水量和出水量的多少。
5、在脱碳系统蒸水以提高脱碳液浓度的过程中，前系统是正常运行的，此时可将进脱碳系统的工艺气大部分在吸收塔前的分离罐V1603顶部放空，只保留少量的工艺气进入脱碳系统，以维持脱碳系统的溶液循环可以正常运行所需要的压力。减少进入脱碳系统的工艺气量，亦即减少了工艺气带到脱碳系统的水量。同时因为工艺气不是在低变出口放空而是在脱碳系统的分离罐V1603顶部放空，因此工艺气中的热量经过再沸器E1601全部用来加热、再生脱碳系统的脱碳液，从而增加了从脱碳系统蒸发出去的蒸发水量。但考虑到利用CO2湿气体带出系统的水量也是比较可观的，因此导入脱碳系统的工艺气量也不能太少。故而在分离罐V1603顶部放空的工艺气量要根据再生塔的再生温度和脱碳系统的蒸发水量大小实时调节。
6、增加再生塔上塔到再生塔下塔的溶液循环流量，亦即增加贫液循环量，减少半贫液循环量。这样就减少了半贫液从再生塔带走过多热量，亦即再生塔的热量损失减少，可增加再生塔塔底的再生温度。因为半贫液循环将热量从再生塔带出，经过换热器换热造成再生塔的热量损失。半贫液循环量大，则带出再生塔的热量就多，再生塔下塔的温度就会降低。
7、减少系统溶液循环量亦即贫液循环量和半贫液循环量。减少溶液循环量也就减少了脱碳液从再生塔带走的热量，亦即减少了再生塔的热量损失。这样就可以保持再生塔塔底的再生温度较高，可以增加脱碳系统的蒸发水量。
8、在地下槽V1601中配置新鲜的MDEA溶液，通过溶液泵补充到脱碳系统，从而提高脱碳系统中的脱碳液浓度，增加脱碳液的吸收能力。
消防支架
立体绣花9、降低再生塔下塔的液位，增加再生塔下塔的脱碳液的蒸发空间，提高蒸发效率，尽可能的提高脱碳液的浓度。同时如果再生塔下塔的液位过高，将会使再沸器E1601的上部气液相出口淹没，从而降低了再沸器的工作效率。降低再生塔下塔液位的方法一是适当降低再生塔上塔到再生塔下塔的溶液循环量FV-1616（如果降低过多，亦即增加了半贫液循环量，这样会增加再生塔的热量损失）；二是提高脱碳系统其他设备的液位如吸收塔C1601的液位LICA-1603、高压解吸塔C1605的液位LICA-1607、再生塔上塔的液位LIA-1616等；三是通过退液线将部分脱碳液送到储液罐V1606中，等脱碳系统中的脱碳液浓度正常后再逐渐补充到脱碳系统中。
10、严格溶液泵P1608的操作管理，停泵后必须停止泵密封水的供给，防止脱盐水通过泵的密封水线进入到脱碳系统。同时对地下槽溶液严格管理，现场启动溶液泵必须根据中控人员的要求输送到脱碳系统中或储液罐中，不得私自向脱碳系统补液。
伞齿轮传动11、对脱碳系统的液位、流量显示仪表，定期检查、校对。工艺人员一旦发现仪表显示异常，立即通知仪表人员检查，维护。
打猎机12、对分析数据专人负责检查、收集，发现异常，及时通知分析人员加样分析比对，并及时汇报、处理，把事故尽可能消灭在萌芽状态。
四: 实际效果
经过以上措施的实施，脱碳系统因脱碳液浓度低导致吸收塔出口的CO2含量高的问题得到了较快的解决。第一次事故中，脱碳系统脱水提高脱碳液浓度的操作用了8天，第二次同样的事故只用了3天，缩短了事故处理时间，为后续工段的开车创造了良好条件。再此之后的日常操作中，业主人员也对此类问题有了清醒的认识，加之各项措施的落实，从
12月份到现在，再也没有出现过脱碳液浓度过低的现象。而且在不断的摸索和实践中，也总结出了一些有益的经验。
1、转化蒸汽升温期间，可以将工艺气放空由低变出口放空切换至V1603顶部放空，这样即可以提前建立脱碳系统的溶液循环（此时只保持少量工艺气进入脱碳系统，进行充压、建循环），同时可以利用低变出口的工艺气来加热脱碳系统的脱碳液，提高脱碳再生塔的温度，提前再生脱碳溶液。这样等转化系统正常后，脱碳系统加热、再生已基本合格，就可以将工艺气全部引入脱碳系统，即缩短了开车时间，也保证了脱碳系统的高效、稳定运行。
2、每次脱碳系统停车，如果是正常停车，应先保持脱碳系统的加热再生，循环2-3小时后再停脱碳系统。如果是紧急停车，脱碳系统也不需要保压，尽可能的将工艺气放空，防止工艺气里面的水分冷凝在系统中，造成每次开、停车，脱碳系统液位都高，脱碳液浓度降低。
3、转化系统开车正常后，适当降低水碳比，减少工艺气带到系统的水量。
4、正常运行期间，保持工艺气进吸收塔进口前的分离罐V1603的温度低于再生塔塔顶出口的CO2气体温度在10°C以上，这样基本上可以保持脱碳系统的水平衡，即进脱碳系统的工艺气所带的水量和再生塔的CO2气体带出的水量与出吸收塔工艺气带出系统的水量之和大致相当，脱碳系统的脱碳液浓度不会发生大的改变。
结束语：
脱碳系统在整个合成氨厂中属于比较重要的岗位，即承上启下、连接合成氨装置的造气工序和合成氨工序，同时也担负着为尿素岗位制取合格原料的重要任务。脱碳系统的高效、稳定运行，对合成氨装置和尿素装置的连续运行至关重要，因此加强对脱碳系统的维护和监控，提高脱碳系统的运行效率，对于整个合成氨厂的安全、稳定、高效运行都是有益的。
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