(1.河南理工大学，河南 焦作 454000；2.山西晋煤天源化工有限公司，山西 高平 048400)

山西晋煤天源化工有限公司成立于2004年10月18日。初始设计生产规模为年产合成氨360 kt、甲醇40 kt、大颗粒尿素600 kt。经过几年的发展，生产能力不断提高，现已形成年产420 kt合成氨、40 kt甲醇、700 kt大颗粒尿素的规模。

1 工艺流程简介

我公司合成氨装置造气系统采用常压固定床间歇制气法，半水煤气脱硫和变换气脱硫均采用碱液+NDC法脱硫，变换为全低变钴钼催化法，全套装置工艺流程见图1。其中，脱碳系统为双系列(单系列含1台脱碳塔、1台气提塔)并联运行，脱碳塔φ4 000×57 970 mm、V440 m3，处理气量110 000 m3/h；气提塔φ3 000/φ4 400×55 895 mm、V456 m3，处理气量20 635 m3/h，脱碳流程见图2。

图1 全套装置工艺流程框图

图2 NHD脱碳系统流程框图

脱碳系统设计工艺指标为：① 操作压力3.2 MPa；② 系统入口流量115 km3/h；③ 系统入口总硫小于10 mg/m3；④ 出口脱碳气中CO2小于0.5%；⑤ 低闪气中CO2大于98.5%；⑥ 气提塔NHD溶液中水含量控制在3%～5%。

NHD溶剂具有吸水性，会将原料气和气提空气中的水分吸收而使NHD溶液水含量增高，当NHD溶液含水超过5%(质量分率)时就会降低其吸收CO2的性能，因此需要抽出部分溶液进行脱水处理。

2 脱碳系统运行情况

双系列脱碳系统从2006年5月份开始运行，系统运行平稳。自2012年8月份开始，双系列气提塔NHD溶液平均水含量略有上涨，8月25日至9月25日，系统大修，双系列脱碳系统停车；10月份双系列脱碳系统气提塔NHD溶液水含量持续下降，没有影响系统负荷，相关数据见表1、表2。

表1 一系列脱碳系统运行情况

2013年5月，二系列气提塔NHD溶液平均水含量略有上涨；6月份前系统抢修，双系列脱碳4机运行(满量为7机)，NHD溶液水含量变化不大；7月初，抢修结束，开始加量时，出口CO2超标，加样分析气提塔NHD溶液水含量，双系列暴涨至13%左右，一系列最高达到21.61%(见表1)，二系列最高达到20.78%(见表2)，系统被迫5机运行。

表2 二系列脱碳系统运行情况

3 气提塔NHD溶液水含量高的原因

(1)计划检修不到位，欠账太多。

(2)气提空气带入系统的水量增加。2012年空气换热器检修，导致风机吸入风量增大，抢修期间，系统负荷降低，但风机风量未及时调整；再者，2013年雨水较多，导致气提空气带入水量增加。

(3)前系统带入水量增加。脱碳开车时，入口变脱气温度高，未及时控制。

(4)原料气分离器、空气水分离器分离效果差。原料气分离器分离效果由脱碳入口压力及三台换热器进出口温度，根据道尔顿分压定律算出；空气水分离器分离效果由空气温度、湿度及空气换热器进出口温度，查常压空气密度表算出。

(5)脱水塔脱水效果差。检修时，发现脱水塔挡流板腐蚀损坏。

(6)分析数据偏差大。分析显示，NHD溶液水含量在2013年7月1日前基本在8%以下，7月1日分析值突然涨至13%，此间没有及时对系统作出调整。

4 应对措施

(1)调整空气水分离器排水系统，由人工间断排水改为自动溢流，及时移除分离水，防止带液。

(2)调小引风机风量，减少空气带水量。风量从14 000 m3/h减至8 500 m3/h左右。

(3)降低脱硫出口温度，从45 ℃降至38 ℃，减少前工段带入系统的水量。

(4)脱水蒸汽冷凝液管线由双系列共用φ25 mm管线改为两系列分开，单系列采用φ42 mm的管线。

(5)进水排查。抽干管沟及地槽外水，脱水塔进口过滤器与循环水管线脱开，溶液储槽顶部查漏。

(6)脱水塔检修。更换挡流板、填料挖出清洗并回装、清洗塔壁及再沸器，再沸器试压查漏。

(7)脱碳二系列补NHD溶液200 t。

(8)脱碳原料气分离器、空气水分离器检修。