NHD脱碳系统阻力增加原因及消除方法

李小玲(青岛科技大学 山东 青岛)

一、NHD脱碳系统介绍

1.产品及生产原理

我公司年产24万吨合成氨净化装置采用德士古气化压力为3.8MPa水煤气气头，采用中变串低变全变换、NHD脱硫、脱碳、甲烷化精制的工艺流程。其中脱碳系统采用NHD物理吸收法，利用NHD溶液(聚乙二醇二甲醚溶液)在-10℃左右时对CO2的选择性吸收，使脱硫气中的CO2浓度由35.7%降到0.3%以下。

2.流程简介

来自脱硫工段的脱硫气分两路并联进入气体换热器A、B管程,与壳程气体换热后，温度降至2℃左右进入脱碳塔，气体自下而上与从塔顶来的NHD溶剂逆流接触，气体中的CO2被溶剂吸收。从塔顶出来的净化气含CO2%0.3%(V)经分离器除去少量雾沫夹带的NHD后，净化气进入气体换热器A壳程，温度升至25℃左右，净化气去甲烷化工段。脱碳低压闪蒸气(≥98.5%的二氧化碳)进入气体换热器B壳程与管程脱硫气换热升温后送尿素。

二、NHD脱碳系统阻力增加原因分析及危害

1.原因分析

(1)流程设置不合理。系统自开车以来，脱硫气量达到100000m3/h时，脱碳系统阻力高达0.2MPa。经现场测量分析，发现脱碳系统阻力主要集中在气体换热器。利用检修机会对两台气体换热器封头拆下后发现，列管及管箱内，大面积结冰。

(2)气量分配不均。由于气体换热器A为脱硫气与脱碳气换热、气体换热器B为脱硫气与二氧化碳气进行换热，脱硫气温度为30℃左右，脱碳气及二氧化碳气温度均在-14℃左右。由于气量及气体成分差异，通过脱硫气进两台气体换热器入口阀进行换热气量控制。若其中一台温度低于0℃，导致列管内水逐渐结冰，直至列管堵死，阻力增加。

(3)操作原因 。系统在大减量低气量运行中,负荷降低但是氨冷冻制冷效果较好，NHD贫液温度温度过低至-17℃，长时间造成气体换热器A、B出口脱硫气温度都低于0℃，造成气体换热器管程结冰，阻力增加。

2.危害

(1)换热管堵塞造成阻力增加，气体换热器换热面积减少，影响产能。

(2)同时，出脱硫的气体温度在30℃左右，由于换热器列管堵塞，经气体换热器换热后的脱硫气温度较高，导致进塔气分离器分离出的水较少，而直接代入脱碳系统，进而造成脱碳水含量高，溶液水平衡失调，严重影响系统加量，及脱碳指标。

(3)脱碳系统水含量严格控制在3%左右，由于水平衡失调，脱碳水含量明显增高。脱碳系统多为为碳钢设备，脱碳塔填料亦为碳钢扁环。气体中含有硫化物，在过多水的作用下，严重腐蚀碳钢设备、管线及填料。

三、解决NHD脱碳系统阻力大的方法

(1)实施一：改变气体流程，预防列管内积水

①将气体换热器出口封头旋转180°，使脱硫气出口由原来的上进上出，改为上进下出。

②流程改变后，将气体换热器管程进口一端适当抬高，预防列管内积水结冰。

(2)实施二：严格操作，制定操作方案。

气量正常时，气提塔底贫液温度控制在-12～ -14℃之间，用E6401 B入口脱硫气阀调节，使气体换热器A及B出口脱硫气温度均在0℃以上，同时温差小于2.5℃，定时排放脱碳塔前分离器，提高脱碳气提氮气流量，保证脱碳溶液水含量稳定。

(3)实施三、系统不停车，在线疏通。

利用系统大减量的情况进行气体换热器在线疏通。系统大减量后，用现场气氨阀逐渐提高气氨压力，提高脱碳系统温度。当脱碳气温度提高至0℃以上，具备疏通效果，气体换热器前后压差明显降低，说明疏通成功，当压差降到一定程度不再下降，说明疏通完毕。可以恢复系统正常生产负荷。

四、效益分析

改造费用：全部利用现有材料，施工费：6000元

脱碳系统阻力消除：改造后系统阻力由原来的0.23MPa，降低至0.11MPa，系统可多加量6000m3/h，每小时约增加3.3吨合成氨。每吨氨的效益按100元计，则正常满负荷生产，生产满负荷天数按150天计，则年效益为118万元。