CO变换汽提系统腐蚀问题及技改措施

CO变换汽提系统腐蚀问题及技改措施

刘玉铃 刘然 刘猛 李娜

联泓（山东）化学有限公司 山东滕州 277500

摘要：变换汽提系统的铵盐结晶及管道设备腐蚀等问题造成系统频繁开停车，增加了企业的运行成本，对日常安全生产带来了隐患。经过技术改造变换汽提系统腐蚀结晶等问题得到了很大的改善，变换装置逐步实现了安全稳定的长周期运行。

关键词：变换冷凝液汽提系统;腐蚀泄漏

引言

以煤为原料经过气化、气体净化后合成甲醇，净化装置变换汽提系统主要作用为处理CO变换单元低温工艺冷凝液，将工艺冷凝液中的NH3汽提出去，保证气化外排水中NH3含量达标。由于冷凝液中溶有NH3，H2S，CO2等气体和煤中其他元素，在运行过程中变换冷凝液汽提系统腐蚀特别严重，对下游硫回收装置稳定运行造成较大影响，给现场安全生产和环保排放造成较大压力。

1、冷凝液汽提系统工艺流程

企业中分层单元的工艺被定为“2套全层+ 1套部分层+热回收”，用于处理水煤浆气化产生的水气。两组全位移剥离系统均采用双塔法，上层塔为二氧化碳剥离器，在工艺过程中去除二氧化碳；下部塔是一种氨汽提模具，在工艺过程中脱氨组分。从氨化油器底部分离出来的延迟低温凝结水进入凝结水预热器，在与氨化油器底部的液体热交换后进入CO2蒸发器顶部。从氨柜绝缘子的上部，提取出一条氨茶碱蒸汽作为CO2剥离器的热源。二氧化碳分离器顶部的酸性气体由二氧化碳冷却器冷却至80℃后进入汽提式气水分离器。无污染气体经冷却分离后进入非冷凝式气体加热器，并以0.6 MPa(g)的低气压强加热至170℃以上。采用凝析泵II加压分离出的凝结水，然后输送到层状凝结水槽中。二氧化碳剥离器底部的凝结水回流到氨剥离器顶部。氨汽提塔采用0.6 MPa(g)-萨塔蒸汽从塔底进入空化状态。从塔顶冷却汽提塔，由氨汽提电容器和氨汽提缓冲罐分离，然后将不凝气体送入锅炉室进行处理。从氨柜绝缘子缓冲区分离出来的凝结水通过凝结水回流泵强化，作为氨柜绝缘子回流。氨柜绝缘子底部的凝结水通过凝结水预热器回收热量，凝结水泵II增加压力，并将其发送到层状凝结水槽。

2、变换冷凝液汽提系统运行问题

煤化变换冷凝液汽提系统采用“一体式”汽提塔(简称汽提塔)，汽提塔顶部设置塔顶换热器，其目的是分离出变换冷凝液中的NH3等影响系统运行的气体。变换冷凝液在汽提塔(T2003)塔顶换热器内与高温汽提气换热，冷凝液温度由40℃升至60℃后从汽提塔上部进料，汽提气则降温至75℃后送硫回收系统焚烧炉燃烧;此过程中，汽提塔通过控制塔顶温度来控制回流量。自2012年投运以来，变换冷凝液汽提系统运行过程中存在汽提塔塔顶换热器腐蚀穿孔、汽提塔系统管线铵盐结晶、汽提塔塔底腐蚀物堆积堵塞影响釜液排放、少部分含氨不凝气不得不现场放空等问题，造成变换冷凝液汽提系统不能正常运行，给安全生产和环保工作造成较大压力。其中，塔顶换热器腐蚀泄漏问题尤为突出，塔顶换热器一般运行6个月左右就会出现泄漏，最长运行周期不超过12个月，通常2～3个月就要清理1次回流泵入口腐蚀脱落物，汽提塔系统管线和阀门1个月左右就要进行1次带压堵漏，频繁检修造成变换冷凝液汽提系统在线运行率低、不凝气现场放空、冷凝液汽提效果不好，继而导致气化外排废水氨氮超标，并对硫回收系统焚烧炉运行造成不利影响，现场生产环境差且安全环保工作很被动;2012—2018年。

3、技改及应对措施

3.1工艺操作调整

运行中，氨柜上方电容器的汽提箱温度调节为95 5℃，二氧化碳柜上方冷却器出口处的汽提箱温度调节为85 ~ 100℃，二氧化碳柜和氨柜分离器分别运行。采用技术创新，将氨柜绝缘子通风管阀从DN25mm改为DN50mm，增加了氨汽提装置PV0011B的火炬旁路管路，以增加通风量。氨气锅炉顶面的氨气蒸汽凝结，通过氨气锅炉顶面排出。根据两塔间的压力差，将氨气蒸汽阀HV0015从氨卡宾枪向下旋转至二氧化碳分离器，以减少由氨形成的氨基甲酸铵向二氧化碳分离器和二氧化碳气体移动，并延缓二氧化碳分离器的腐蚀。

3.2增加伴热系统

考虑到测距仪经常位于高侧或低侧的现象，发现仪器人员结晶了铵盐，因此增加了电气配套加热系统。同时，在脱衣舞娘-火炬线PV0010B/0011B的阀门之间的冲洗管路上添加了直接补偿蒸汽冲洗管路，当火炬停止时启动冲洗过程，保证了系统的稳定运行和日常运行。

3.3材质的更换

(1)塔顶蒸汽-液相管材料由316L转变为PTFE内衬管(耐高温耐腐蚀)。PTFE内衬管呈倒角状，液体相手阀和自调节阀均改为陶瓷球阀。2019年9月更换调试以来，不再有泄漏，原不锈钢管316L的使用寿命和效果明显改善。(2)改变凝汽器回流泵的材料和类型选择。其叶轮、膜和蜗壳由双相钢2205组成的原盘泵将升级为HC276单级离心泵(在检查原6台屏蔽泵时，在转子套管和密封中未发现材料所确定的轴承固定位置存在腐蚀现象。离心泵密封的洗涤水是从外面洗的。此外，待机模式下备用泵的进出口阀将关闭，泵体和进口阀将完全清空。阀门前管线中的凝结水通过机器放弃冲洗水供以后使用来填充泵体。自2020年1月安装运行以来，一直没有出现问题，运行数据良好，有效改善了发动机罐装泵早期的频繁维护，并临时使用气动膜泵维持了生产运行的被动状态。(3)二氧化碳冷凝器管壳材料升级，因为循环水封闭，供海水板式换热器换热，循环水自装置运行以来可燃含量高，CO分析超出了整个范围。发现二氧化碳架空电容器E014 / E011的管板通过关闭、检修和检修严重腐蚀(S31603被选为管端材料，壳材料为Q345)。E011电容器管壳的两侧均无腐蚀现象(管壳、管壳和管壳均由TA3组成)。分析材料是一种耐腐蚀的钛换热器。2020年7月12日，二氧化碳塔顶端的电容器E014被316L的TA3取代。

结束语

截至2021年9月，变换冷凝液汽提系统运行稳定，未发现卧式换热器(E1)有腐蚀迹象，变换冷凝液汽提系统换热设备运行周期有效延长，杜绝了技改前塔顶换热器的频繁腐蚀泄漏及检修更换，有效降低了生产运行成本;汽提塔塔底液出口管线改造后，冷凝液泵(P1)运行稳定，因塔底过滤器堵塞而致的出口流量、压力波动现象大幅减少，有效削减了维修成本;系统产生的高氨氮废水全部得以回收利用，减少了一次水的使用，有效降低了污水处理系统的运行压力，因后系统检修等造成的就地放空情况也得到彻底消除，汽提气全部得到回收，杜绝了有毒有害气体的排放，现场作业环境的改善保障了员工的身心健康。总之，变换冷凝液汽提系统改造后，系统存在的部分不足与缺陷得以消除，设备的使用寿命有效延长，保障了系统的安全、环保、稳定、长周期运行，具有明显的环境效益和一定的经济效益;但目前我们对变换冷凝液汽提系统的腐蚀原理还没有彻底了解和掌握，后期会与设计院、科研院校加强沟通交流，彻底摸清腐蚀原因，不断优化变换冷凝液汽提系统的运行，助力整个600kt/a醇氨联产项目的优质、高效运行。

参考文献：

[1]李志,张跃强.CO变换汽提系统腐蚀问题及技改措施[J].氮肥技术,2020,41(06):6-8.

[2]马高永,孟庆庆.变换汽提系统运行问题及解决措施[J].氮肥技术,2018,39(03):27-29.

[3]张金华.变换冷凝液汽提系统腐蚀原因探讨[J].小氮肥,2014,42(08):13-15.