苯菲爾脫碳系統冷凝液再沸器運行條件的改進

（錦西天然氣化工有限責任公司，遼寧葫蘆島125001）

錦天化公司大化肥裝置自投產后，合成氨的脫碳系統存在一個明顯的瓶頸問題，冷凝液再沸器低液位控制操作，排污效果不好，運行到一定周期后內漏，嚴重影響了裝置長周期安全運行。本文對問題進行了分析，并提出改進方案。

1 苯菲爾脫碳再生系統流程

脫碳溶液再生系統流程如圖1。

圖1 脫碳溶液再生系統流程

如圖1所示，再生塔T2頂部閃蒸出的CO2氣體和水蒸氣，經循環水冷卻器E68、E17冷卻至40℃，其中大量的水蒸汽被冷凝，在分離罐V11中進行氣液分離出冷凝水后，CO2氣體被送往尿素作原料。在分離器V11中分離出來的冷凝液經回流泵P7大部分回流至再生塔，剩余的被排出系統。回流至再生塔頂的冷凝液經三層洗滌塔盤后被送至E12，作為冷凝液再沸器E12的給水。低變出口氣首先經過冷凝液再沸器E12，溫度從230℃降至156℃，產生310 kPa的飽和蒸汽，供閃蒸槽噴射器用[1]。然后經過溶液再沸器E13進一步回收熱量加熱再生塔底部的苯菲爾溶液。

2 存在的問題及對系統的影響

苯菲爾冷凝液再沸器E12是脫碳溶液再生系統的一臺重要設備，它回收低變出口工藝氣余熱，但由于錦天化脫碳再生熱量不足，特別是在系統開停車時更為明顯，為了保證脫碳系統穩定運行，將E12液位控制在30%操作，有一半的U型管沒有浸在冷凝液中，這樣操作后，低變出口工藝氣熱量后移，溶液再沸器E13多吸收熱量，保證再生熱量充足。這樣調整后，開始系統運行一直平穩，但隨著運行時間的延長，發現送往尿素車間的CO2中H2含量偏高，達到了0.7%，而錦天化公司CO2控制指標中H2含量＜0.5%，正常生產時，如果CO2氣體中H2含量超出控制指標將影響尿素裝置的安全運行[2]。

經過分析造成再生塔T2頂部出口工藝氣中H2含量升高的原因有三個：

1)吸收塔T1底部產生渦流，造成碳酸鉀溶液對合成氣的夾帶；2)E12內部泄露；3)E13內部泄露。

通過分析排查確定是E12內部泄露造成的。因此，冷凝液再沸器E12內漏已成為合成氨裝置安全運行的一大隱患。

3 原因分析

裝置停車后，拆下冷凝液再沸器E12封頭，對E12進行試漏，發現漏點集中在氣液交匯處，檢查損壞的管子，發現管子受到了嚴重的腐蝕，以致最終被腐蝕穿孔而產生泄漏。

E12內的水來自V11冷凝液，而V11冷凝液中堿度一般在1%左右，在實際運行中，來自再生塔T2頂部洗滌后的冷凝液夾帶少量堿液，又因我公司E12液位一直控制在30%操作，造成排污效果不理想，對排污液進行成分分析，發現堿液濃度高達20%左右，使得E12長期在碳酸鉀溶液中運行。

E12是U型管換熱器，實際上也是一臺低壓蒸汽鍋爐，正常運行時要求液位控制在60%左右，而錦天化公司液位控制在30%左右，致使排污效果不好，E12長期在碳酸鉀溶液中運行，碳酸鉀溶液中有氯化物存在，從而產生腐蝕，尤其在水和蒸汽的交織界面液位一線，因氯根濃縮而產生應力腐蝕。

4 改造措施

根據冷凝液再沸器E12產生腐蝕的具體情況，考慮保持換熱器材質和結構不變，為了徹底解決E12內漏問題，在大修時將E12內芯更換，并通過改變其工藝運行條件來解決這一問題。

將液位由原來的30%提高到60%操作，又增加一條8″旁路橫跨E12換熱器，[3]如下圖2所示，在開車時將8″旁路上閥門打開少許，將工藝氣所帶的熱量后移，保證脫碳系統熱量充足，防止脫碳溶液變稀，保證系統運行穩定。[4]

又將E12排污位置進行調整，由原來的底部排污調至液面排污，保證了排污效果，通過分析確認E12內的堿液濃度一般維持在1%左右。

圖2 再沸器E12工藝流程

5 效果

1)對于冷凝液再沸器E12存在的問題，提出了相應的改進方案，改變了工藝操作，增加了一個開車旁路，技術改造投入較少，消除了E12腐蝕問題，產生的經濟效益可觀，為裝置的安全穩定長周期運行創造了條件。實現了裝置達標達產和節能降耗。

2)冷凝液再沸器改造后運行至今，未發生泄漏，去尿素裝置的CO2純度一直穩定正常。

因此，E12泄露問題的解決，對裝置的安全穩定運行，提高裝置的運轉率減少裝置停車損失有重大的意義。

[1]陳五平.日產千噸氨廠合成氨 [M].大連:理工大學出版,1989.

[2]顧志誠.布朗工藝的發展即在中國的現狀[J].大氮肥,1998.

[3]陳五平.無機化工工藝學[J].北京:化學工業出版社,2000.

[4]趙永清.合成氨脫碳系統穩定與優化[J].四川大學,2008.