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合成氨装置工艺冷凝液电导率波动原因分析及处理措施

[日期:2020-10-15] 来源:《中氮肥》2020年第5期  作者: [字体: ]

李洪海

(中国石油天然气股份有限公司塔里木油田石化分公司, 新疆 库尔勒841000

 

       [摘  要] 2017年以来中国石油天然气股份有限公司塔里木油田石化分公司450 kt/a合成氨装置工艺冷凝液汽提塔出口冷凝液电导率不断上涨,超出允许值20 μS/cm,同时伴随工艺冷凝液汽提塔压差上下宽幅波动的现象,造成汽提塔出口冷凝液无法回收至脱盐水系统,只能排入循环水系统。对此,塔石化结合2019年冬季检修发现的问题,对汽提塔出口工艺冷凝液电导率逐年升高的原因进行了分析和探究,在工艺冷凝液汽提塔检修和操作中采取了相应的措施,使汽提塔出口工艺冷凝液电导率稳定在了1517μS/cm,汽提塔压差也恢复至正常的8.09.0 kPa区间,保证了系统的优质运行和工艺冷凝液的有效回收利用。

[关键词]合成氨装置;汽提塔;工艺冷凝液;电导率上涨;原因分析;处理措施

[中图分类号]TQ113.26   [文献标志码]B   [文章编号]1004-9932202005-0036-03

 

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气头合成氨装置需要大量的蒸汽作为甲烷转化反应原料来制取H2CO2,未参加反应的水蒸气在逐渐释放完热量后冷凝成为工艺冷凝液,这些冷凝液中含有较多的化学物质,如果直接回收会增加水处理系统的负荷,而这些化学物质不会对一段转化炉(一段炉)、二段转化炉(二段炉)、低变炉等的催化剂造成损害,因此,利用参与转化反应的工艺蒸汽将工艺冷凝液中的化学物质汽提出来,回收至一段炉继续参与反应,是最经济、环保的方法。

1  装置概况

中国石油天然气股份有限公司塔里木油田石化分公司(简称塔石化)化肥装置采用天然气蒸汽转化制合成气工艺,产能为450 kt/a合成氨、800 kt/a尿素。其中,合成氨工艺冷凝液回收采用中压蒸汽(4.2 MPa)汽提法,在汽提塔内通过蒸汽与工艺冷凝液的充分逆流接触,借助水温升高及各种物质分压的变化,使冷凝液中溶解的大部分NH3CO2、甲醇及H2N2等气体全部转入汽提蒸汽中,作为一段炉的工艺蒸汽随原工艺蒸汽一起进入混合器,再与天然气混合后进入一段炉炉管内参与反应。汽提后的冷凝液经冷凝液预热器(E701-1/2/3)壳程、燃料气预热器(E217)及冷凝液水冷器(E702)降温后送至水处理系统回收,除去杂质后最终成为精制水,循环利用。

中压汽提塔采用立式条形浮阀塔板,内设20层塔板,设计进汽提塔中压蒸汽流量为19.7 t/h,进汽提塔工艺冷凝液流量为53 t/h,要求出汽提塔工艺冷凝液电导率在20 μS/cm以下。

2  工艺流程

工艺冷凝液系统流程简图见图1。合成氨装置工艺冷凝液来源有变换气冷凝液、合成补充气冷凝液、合成气压缩机段间分离器冷凝液(S431/432)和甲烷化气冷凝液,经工艺冷凝液泵(P-308)加压并在冷凝液预热器(E701-1/2/3)管程预热后,送入汽提塔(F701)中汽提。汽提后的冷凝液在汽提塔进出口换热器(E701-1/2/3)壳程预热管程中的入塔工艺冷凝液后,温度降至90 ℃;此冷凝液绝大部分去燃料气预热器(E217)预热一段炉烧嘴燃料气,再由冷凝液水冷器(E702)进一步降温至38 ℃后送至化水站回收利用,另一小部分送至脱碳吸收塔塔顶作为洗涤水洗涤工艺气中的MDEA溶液。

工艺冷凝液汽提塔的操作压力为4.07 MPa,通过汽提塔的汽提,源自二段炉中产生的少量NH3、低温变换炉中产生的少量甲醇以及来自合成气中的CO2被汽提出来,随同汽提蒸汽一起送往一段炉作为工艺蒸汽。汽提过程中,工艺冷凝液发生如下平衡反应:

更多内容详见《中氮肥》2020年第5

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