，

(中海石油化学股份有限公司，海南 东方 572600)

中海石油化学股份有限公司一期合成氨装置采用ICI-AMV工艺，以天然气为原料气，生产能力为1 000 t/d。装置自1996年10月投产以来，总体运行稳定，能耗低。其脱碳工艺采用本菲尔特低热专利技术，利用热碱法(K2CO3溶液)脱除工艺气中的CO2。CO2经过两次换热后送往尿素装置，作为尿素生产的原料之一。CO2的温度是否达标，会直接影响CO2压缩机的稳定运行及系统的能耗。

1 脱碳单元流程(图1)简介

从再生塔05C002顶部出来的CO2(111 ℃)，经过脱盐水预热器05E004A/B/C降温到98 ℃(TI05019)，冷凝液在05F005中分离，CO2则进一步在冷却器05E005A/B中冷却到40 ℃(TI05020)；冷凝液在05F004分离，分离后的CO2作为中间产品送往尿素装置CO2压缩机，加压后与氨反应生产出最终产品尿素。

2 存在的问题

自2006年以后，脱碳单元送往尿素装置CO2气体温度逐年升高。以TI05020为例，正常生产报表统计如表1所示。

表1 2006～2007年CO2温度季度统计表℃

由表1可以看出，TI05020在2006～2007年，有一个逐渐上升的趋势，超标越来越严重。

脱碳单元送尿素装置CO2气体超温后，最直接的影响就是，CO2压缩机做功效率降低，透平蒸汽消耗量增加，影响CO2压缩机的稳定运行。其次，脱碳单元低压蒸汽消耗量、药品消耗量会升高，外送工艺冷凝液量降低。

3 原因分析

3.1 直接原因

从工艺流程看，从再生塔05C002再生出的CO2经过了板式换热器05E004A/B/C、05E005A/B两次换热。直接原因肯定是其中一个换热器换热效率不佳。

查阅相关报表，统计了2006～2011年05E004A/B/C出口温度(TI05019)的变化情况，如表2。

图1 脱碳单元流程简图

05E004A/B/C出口温度(TI05019)在2006～2011年变化不大，平均值为98 ℃，与设计无异，由此排除掉05E004A/B/C出口温度超标而引起脱碳单元送尿素装置CO2气体超温的可能性。确定是板式换热器05E005A/B换热不佳引起的。

3.2 根本原因

其确认过程，有的是在正常生产时查阅记录报表，有的是在大修或停车时打开换热器查看内部情况予以确认的。

3.2.1换热器老化

锁定CO2超温的直接原因是05E005A/B换热不佳后，查阅05E005A/B使用维护记录，板式换热器使用寿命一般在6～8 a，此换热器已用了16 a之久。查阅历次大修记录，结合板式换热器密封条、换热板本身零件的使用寿命后得出，换热器老化可能是导致CO2超温的主要因素之一。

3.2.2循环水中有杂物

2009年大修，拆开05E005A/B发现，内部存在塑料碎末等杂物。塑料碎末来源于循环水凉水塔填料。由于05E005A/B间隙只有2 mm，这些杂质夹在间隙中不能随循环水带走，必然导致换热器换热效果不佳。

3.2.3换热器结垢

大修时，打开换热器后发现，换热片上结垢。05E005A/B自1996年原始开车运行16 a以来，热端CO2温度为98 ℃，高温使循环水中的钙镁离子析出，在换热片上结垢，导致换热效果不佳。

4 对 策

经历了一个大修周期，我们确定了CO2超温的直接原因和根本原因，并采取了一系列的措施。

4.1 正常生产时的对策

4.1.1增加再生塔塔板冲洗水量

适当增加再生塔塔板冲洗水量，不仅可以降低再生塔顶部出口CO2温度，同时也有利于维持系统水平衡，减少CO2气体中碱液的夹带。但此办法只能在一定程度上降低出口CO2温度，并且需注意两点：① 冲洗水不能过量，否则会影响富液的再生效果；② 保持正常的再生塔塔底温度，从而维持好再生度。

4.1.2适当关小脱盐水预热器旁路

适当关小脱盐水旁路，导致更多的低温脱盐水与热的CO2换热，有效降低CO2最终换热器05E005入口温度，有助于进一步降低送尿素装置CO2气体温度。当然了，也存在操作极限，据工艺流程，关小脱盐水旁路，会提升入吸收塔工艺气温度，影响CO2的吸收。

4.1.3降低最终冷却器05E005入口循环水温度

据气温变化，调整循环水冷却风机开机数量，降低05E005入口冷却水温度，从而降低送尿素装置CO2气体温度。

在正常生产时，通过以上三种工艺调整措施，CO2气体温度有所降低，但效果不明显，尤其是在夏天时，循环水温度较高，造成CO2气体温度相对冬天有明显的回升。

4.2 停车或大修时的对策

4.2.105E005A/B酸洗

在不更换换热器的情况下，对其循环水侧进行酸洗(68%的硝酸加水，硝酸浓度2%左右，并加缓蚀剂)。

酸洗原理为，硝酸与垢层主要物质碳酸钙反应，消除垢层，其废液用氢氧化钠中和后排放。

2007年、2009年和 2012年11月6日，TV03023故障，借着停车的机会，对05E005A/B进行了3次酸洗，其流程如图2所示。

图2 05E005A/B酸洗流程简图

在配药槽中用水配制2%～3%的硝酸溶液，并加适当缓释剂，启动泵进行循环，每小时由中化分析酸度、浊度、铁离子含量，时间控制在6 h左右。循环清洗前在槽内不同部位各挂3个不锈钢挂片和3个碳钢挂片(挂前要称重)，当铁离子含量和浊度稳定在某一值不再下降时认为酸洗结束。酸洗分析数据如表3。

表3 2012年11月10日05E005酸洗分析报告单

随着酸洗的进行，槽内的溶液逐渐变浑，且有块状物出现；结束后挂片称重并计算，腐蚀余度在指标范围内。废液用氢氧化钠中和后达标排放。

酸洗过后，CO2气体温度有所下降，由50 ℃下降到38 ℃。而且能维持1 a左右的时间，效果明显。

4.2.205E005A/B循环水通道进行反冲洗

每次大修或有停车机会，关05E005A/B循环水进出口阀，拆入口短节，打开出口阀，进行反冲洗。每次反冲洗后，CO2气体温度都会下降5 ℃左右。

4.2.3冷却水入口增设机械过滤器

为彻底解决循环水中杂质堵塞板式换热器，提高其换热效率，经咨询厂家，在冷却水入口管线上增设管道过滤器(可在线清洗)可有效解决这一问题。我们于2012年大修期间予以落实。在需要时可随时在线清洗入口过滤器，不影响工况，效果较好。该过滤器采用水平安装，其接管采用法兰联接(接口尺寸12″；1501b，RF ASME B16.5)；由人工定期操作。

其设计参数如下：

过滤介质密度 1 000 kg/m3

过滤精度 8目 设计压力 0.6 MPa

操作压力 0.4 MPa 设计温度 50 ℃

操作温度 33～43 ℃ 设计流量 758 m3/h

过滤流量 800 m3/h 壳体材质 20#

滤网、滤框材质 304

该过滤器可在线运行，无需接旁路，反冲洗时无需停机，过滤及反冲洗效果好；滤筒采用不锈钢楔形条或不锈钢冲孔板制造，进出口水流方向呈直通布置，使用寿命长，可用20 a。

4.2.4更换05E005A/B

因酸洗效果只能维持一段时间，且多次酸洗对设备本身存在伤害，后经技术人员研究分析，决定分两次更换两台换热器，其参数如表4。

表4 更换的05E005A/B设备参数

5 实施效果

(1)加装机械过滤器及更换05E005A/B后，

送尿素装置CO2气体温度降至35 ℃左右(见表5)，优于设计指标40 ℃。本着节能降耗的目的，生产中适当关小冷却水蝶阀，减少冷却水用量。

表5 送尿素装置CO2气体温度

(2)方案完全实施后，CO2压缩机转速下降110 r/min左右、蒸汽消耗降低约1 t/h(见表6)，有效稳定了CO2压缩机的运行，起到了节能降耗的作用。此外，脱碳系统节能降耗也较明显，主要体现在工艺冷凝液的回收、药品的消耗降低等方面。

6 结 语

脱碳单元送尿素装置CO2温度重新满足设计指标，对装置的稳定运行、节能降耗，有着重要的意义。

表6 CO2压缩机功耗统计

CO2气体超温的分析及处理过程，也给我们带来了一些启示：大的隐患是从小的隐患开始的，日积月累，由量变到质变，往往发生质变后才会引起我们的注意；如果一开始就精心操作，防止杂物进入换热器，提前加装机械过滤器，定会延长该换热器的使用寿命，取得更好的经济效益。