10萬(wàn)噸合成氨脫碳系統(tǒng)MDEA溶液凈化技術(shù)的應(yīng)用

譚小術(shù)

(四川美豐化工股份有限公司,四川德陽(yáng) 618000)

10萬(wàn)噸合成氨脫碳系統(tǒng)MDEA溶液凈化技術(shù)的應(yīng)用

譚小術(shù)

(四川美豐化工股份有限公司,四川德陽(yáng) 618000)

介紹了廢MDEA溶液回收應(yīng)用的情況,達(dá)到了廢物利用節(jié)支降本的效果。關(guān)鍵詞:脫碳系統(tǒng);MDEA溶液;凈化

0 引 言

四川美豐化工股份有限公司化肥分公司年產(chǎn)10萬(wàn)t/a裝置于2000年3月建成投產(chǎn),以天然氣為原料,經(jīng)加壓脫硫、連續(xù)催化轉(zhuǎn)化、變換、凈化制取合成氨,其脫碳凈化裝置采用兩段吸收,兩段再生流程的活化MDEA脫碳工藝,吸收壓力2.65M Pa。自投用以來(lái),運(yùn)行良好,經(jīng)過(guò)不斷調(diào)整和優(yōu)化工藝操作,在較短時(shí)間內(nèi),系統(tǒng)實(shí)際生產(chǎn)能力由設(shè)計(jì)的270t/d增大到330t/d,系統(tǒng)噸氨消耗MDEA達(dá)到僅60g左右,為裝置的節(jié)能降耗、公司的效益快速穩(wěn)定增長(zhǎng)、做強(qiáng)作大做出了重大貢獻(xiàn)。

活化MDEA脫碳工藝是一種物理化學(xué)吸收脫碳法,具有能耗低、氣體凈化度高、溶液穩(wěn)定好、揮發(fā)性低、對(duì)碳鋼設(shè)備無(wú)腐蝕等優(yōu)點(diǎn),因此國(guó)內(nèi)多數(shù)大型合成氨企業(yè)都開(kāi)始引進(jìn)該MDEA脫碳工藝進(jìn)行合成氨氣體的凈化CO2的脫出,盡管MDEA溶液本身對(duì)設(shè)備管道并沒(méi)有什么腐蝕,但由于國(guó)內(nèi)生產(chǎn)工藝和設(shè)備制造技術(shù)上還存在不完善的地方,加上各生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)控制和管理水平不一樣,M EDA溶液始終還是存在對(duì)脫碳設(shè)備管道的腐蝕,在國(guó)內(nèi)就MDEA溶液對(duì)設(shè)備管道的腐蝕機(jī)理眾說(shuō)紛紜,說(shuō)法不一致,還存在分歧,但是腐蝕是已經(jīng)出現(xiàn)和存在。由于MDEA溶液所夾帶雜質(zhì)及凈化裝置運(yùn)行過(guò)程本身所產(chǎn)生腐蝕、降解產(chǎn)物的影響,常會(huì)導(dǎo)致MDEA溶液的污染,通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)一些采用MDEA脫碳工藝的合成氨企業(yè)的調(diào)查發(fā)現(xiàn),已經(jīng)多家出現(xiàn)了因?yàn)镸DEA溶液被鐵離子等雜質(zhì)嚴(yán)重污染后無(wú)法維持生產(chǎn),最終全部報(bào)廢更換,造成生產(chǎn)成本高,嚴(yán)重浪費(fèi)資源,而且污染環(huán)境。因此如何凈化被鐵離子等雜質(zhì)污染的MDEA溶液是一個(gè)技術(shù)上的難題,在2009年我們公司成功實(shí)施了對(duì)鐵離子高達(dá)1 000mg/m3的MDEA溶液凈化處理,為企業(yè)創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

1 運(yùn)行狀況

從2007年以來(lái)開(kāi)始發(fā)現(xiàn)脫碳系統(tǒng)就有一定的腐蝕出現(xiàn),MDEA溶液中的鐵離子比原始開(kāi)車要高一點(diǎn),但最高也只有50mg/m3,不影響生產(chǎn)。在2009年2月中旬開(kāi)始,生產(chǎn)上通過(guò)分析多次發(fā)現(xiàn)脫碳系統(tǒng)MDEA溶液中鐵離子開(kāi)始上漲(見(jiàn)分析數(shù)據(jù)表),雜質(zhì)多,系統(tǒng)阻力增加,特別是貧液泵的進(jìn)口壓力由原來(lái)的0.15～0.2M Pa降到了0.05M Pa,甚至幾乎為負(fù)壓了,經(jīng)過(guò)調(diào)整工藝參數(shù)和相關(guān)的操作技術(shù),加強(qiáng)了溶液的機(jī)械過(guò)濾,由原來(lái)的一個(gè)月過(guò)濾一次,改成了24h連續(xù)過(guò)濾,濾紙每天更換一次,曾一度將溶液中鐵離子穩(wěn)定在了500mg/m3以內(nèi),但好景不長(zhǎng),僅僅維持了半個(gè)多月,在5月初系統(tǒng)的鐵離子上漲的趨勢(shì)越來(lái)越快,一天可以增長(zhǎng)60～70mg/m3,高的時(shí)候達(dá)到了100mg/m3,溶液已經(jīng)變成了深紅色,糨糊狀,溶液換熱器、貧液換熱器等部分設(shè)備阻力進(jìn)一步增大,貧液泵運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始出現(xiàn)嚴(yán)重的抽負(fù)現(xiàn)象,振動(dòng)增加,時(shí)而有尖叫聲,在5月10日鐵離子已經(jīng)到達(dá)了1 000mg/m3,溶液的吸收效果開(kāi)始大幅度下降,凈化氣中CO2含量開(kāi)始上升,最高達(dá)到了0.15%(以前正常情況CO2含量為0.015%),系統(tǒng)已經(jīng)無(wú)法正常運(yùn)行。從溶液來(lái)看,溶液也已經(jīng)無(wú)法再利用,只能報(bào)廢處理,系統(tǒng)被迫停車處理。

表1 MDEA溶液中成份分析數(shù)據(jù)表

2 凈化技術(shù)的介紹

根據(jù)污染后的MDEA溶液特性和成份分析,我們技術(shù)人員提出了廢MDEA溶液回收的技術(shù)思路和可行性方案,通過(guò)多方考察,引進(jìn)了川內(nèi)一家專門處理凈化MDEA溶液的企業(yè)。他們主要采用減壓蒸餾、催化和吸附混合技術(shù)對(duì)廢MDEA溶液進(jìn)行回收處理,回收率可達(dá)到80%以上,已經(jīng)在國(guó)內(nèi)成功處理過(guò)了一兩家企業(yè),據(jù)考察該技術(shù)處理效果非常好,凈化后的各項(xiàng)指標(biāo)能優(yōu)于新買的溶液,完全可以重新利用。下面就對(duì)該技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹:

2.1 溶液處理工藝流程

圖1 溶液處理工藝流程框圖

2.2 主要設(shè)備

包括處理塔、冷凝器、真空泵、緩沖儲(chǔ)槽、計(jì)量?jī)?chǔ)槽、轉(zhuǎn)換儲(chǔ)槽、交換器、各類儀表、分析儀器等。

2.3 MDEA溶液使用廠家具備的條件

(1)場(chǎng)地:20～30m2

(2)蒸汽:>1.3M Pa 0.5～0.8t/h

(3)蒸汽管線管徑:DN 45

(4)電源:380V 3～5kW

(5)冷卻水:(25℃)>0.4M Pa 10～15t/h

(6)冷卻水管徑:DN57

(7)壓縮空氣:0.4M Pa以上

(8)回收溶液的儲(chǔ)存設(shè)施

(9)甲方負(fù)責(zé)溶液的中控分析

(10)380V電

3 凈化情況的介紹

我公司MDEA脫碳處理前,通過(guò)MDEA溶液樣品進(jìn)行分析,從分析結(jié)果發(fā)現(xiàn):

N-甲基二乙醇胺含量:35.1%,N-甲基一乙醇胺含量:0.9%,溶液總胺:39.3%;水分含量:62.1%, MDEA溶液中降解物已累積較高,且鐵離子含量達(dá)1 000×10-6以上,尤其是以前快報(bào)廢的MDEA溶液中還含有100×10-6的CL-,除去甲基單乙醇胺1.1%外其它降解物都達(dá)2.6%,溶液已屬嚴(yán)重污染,對(duì)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行非常不利。

經(jīng)過(guò)15d對(duì)MDEA溶液集,一共處理溶液140t左右,處理后經(jīng)過(guò)權(quán)威分析機(jī)構(gòu):

處理后溶液達(dá)相關(guān)指標(biāo)

1)處理后總胺濃度:90.5%;

2)總胺收率:75%;回收率:90%以上;

3)鐵離子(Fe2+)濃度:8×10-6;

4)溶液顏色透明,不混濁、不發(fā)泡,無(wú)任何雜質(zhì);

5)根據(jù)技術(shù)協(xié)議,該技術(shù)廠家免費(fèi)為我們調(diào)整處理后溶液的活化劑,確保達(dá)到了正常工況條件,從目前運(yùn)行情況來(lái)看,溶液吸收效果好。

4 凈化處理后的效益

處理140t MDEA溶液各種成本合計(jì):18萬(wàn)多元,回收純的MDEA溶液共計(jì):50.5t,按現(xiàn)在MDEA溶液市場(chǎng)價(jià)1.7元/t,為企業(yè)節(jié)約費(fèi)用:67.85萬(wàn)元。

5 其他方面建議

由于處理后的廢棄物(釜液)成分主要為有機(jī)降解物、硫化物、無(wú)機(jī)鹽和積碳填料固體雜質(zhì)等,不能直接排放,處理起來(lái)非常困難,在處理過(guò)程中有一定的惡臭味,非常刺鼻。因此建議:處理地點(diǎn)盡量在比較空曠的地方,通風(fēng)良好,處理后的廢棄物(釜液)企業(yè)可以用鐵制容器裝,因?yàn)闇囟雀?不能用塑料制品。最后的廢棄物可考慮采取深埋、焚燒或聯(lián)系公路建設(shè)單位用于瀝青路,這樣既節(jié)約生產(chǎn)成本又確保了環(huán)保。

TQ113.26+.2

A

1003-6490(2010)02-0008-03

2010-03-01

譚小術(shù)(1970-),男,重慶市人,工程師,1996年畢業(yè)于四川輕化工學(xué)院無(wú)機(jī)化工專業(yè),四川大學(xué)MBA研究生,現(xiàn)工作于四川美豐化工股份有限公司化肥分公司,主要從事合成氨生產(chǎn)管理。E-mail:xiaoxiaotantan@163.com。