0  前  言

    熱鉀堿脫碳工藝中溶液是關(guān)鍵，脫碳效率不僅與溶液的成分有關(guān)，而且還與溶液中機(jī)械雜質(zhì)含量及溶液中各物質(zhì)的穩(wěn)定狀態(tài)有關(guān)。實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于溶液中的V^5＋常常被還原為低價(jià)釩，導(dǎo)致溶液中V^5＋濃度急劇下降，而一旦溶液中的n（V^5＋）／n（V^4＋）≤1，會(huì)造成系統(tǒng)的腐蝕。腐蝕后系統(tǒng)中的鐵離子濃度急劇上升，形成釩鐵共沉淀，導(dǎo)致管道和設(shè)備堵塞，使系統(tǒng)無法正常運(yùn)行；還會(huì)出現(xiàn)溶液發(fā)泡，再生塔、堿洗塔攔液、帶液，機(jī)泵打量不好等現(xiàn)象；同時(shí)溶液中的腐蝕雜質(zhì)增多也會(huì)造成塔內(nèi)填料、冷換設(shè)備結(jié)垢等。為了確保脫碳系統(tǒng)長周期滿負(fù)荷運(yùn)行，在調(diào)整好脫碳溶液組分的前提下，必須對相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)（如總鐵、釩比、二乙醇胺等）進(jìn)行嚴(yán)格控制，也就是對溶液進(jìn)行強(qiáng)質(zhì)過濾、氧化。現(xiàn)將我公司熱鉀堿脫碳溶液過濾、氧化部分近期的改造情況總結(jié)如下。

1  改造前的情況

    原溶液過濾、氧化流程見圖1。再生塔部分溶液（約5 m³/h）依靠位差進(jìn)入水冷器，冷卻后的溶液經(jīng)過濾泵加壓后進(jìn)入過濾器頂部，過濾后的溶液返回再生塔。從再生塔底部通入一定量的工藝空氣以氧化溶液。

 

    過濾器在運(yùn)行中存在以下問題：由于溶液中雜質(zhì)顆粒非常小，過濾效果差，過濾器出入口雜質(zhì)含量變化不是很明顯；清洗濾布時(shí)需要將過濾器大封頭拆卸，工作強(qiáng)度大。該裝置持續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間后，由于原料路線改變使得工藝條件發(fā)生了根本變化，停用了脫硫系統(tǒng)，氣體帶入溶液中的雜質(zhì)減少了，故停用了機(jī)械過濾裝置，改為靜態(tài)沉淀，即每周將系統(tǒng)中10m³左右的溶液壓入貯槽，靜置1周后再打入系統(tǒng)。由于溶液中雜質(zhì)顆粒小，沉淀效果差，加之脫碳系統(tǒng)只有2個(gè)貯槽可供溶液沉淀，無法定期進(jìn)行清理，沉淀時(shí)間也有限，故沉淀后溶液中的機(jī)械雜質(zhì)含量仍然較高。

    再生塔加工藝空氣氧化釩后，雖然系統(tǒng)腐蝕得到了緩解，但又出現(xiàn)了新的問題：再生二氧化碳?xì)饧兌认陆�，由原來�?8％以上降為96.5％左右；再生氣中氧含量增加，溶液脫氫能力增大，再生二氧化碳?xì)庵袣錃�、氮�(dú)獾群�量增加，造成尿素系統(tǒng)惰性氣放空量增大，安全風(fēng)險(xiǎn)成倍增加；二乙醇胺快速降解［NH（CH₂CH₂OH）₂＋O₂＝4HCHO＋NH₃］，使脫碳原材料消耗增加。

2  改造情況

2.1  改造方案

    為徹底解決溶液系統(tǒng)的問題，經(jīng)多方技術(shù)調(diào)研和技術(shù)論證，決定選用溶液微孔過濾、塔外低溫氧化流程。

    微孔過濾器由浙江溫州東甌微孔過濾有限公司提供，其關(guān)鍵元件微孔管是一種特殊塑料管，以超高分子量的聚乙烯塑料作為主要材料，再配以多種添加劑，經(jīng)活化、改性、復(fù)合等特殊工藝制成。微孔管管徑為38mm，管壁上均勻布滿了超細(xì)微孔（孔徑0.3～1.0 μm）。脫碳液進(jìn)入過濾器后，依靠壓力差迫使濾液流向微孔管。粒徑小于微孔的物質(zhì)穿越管壁后匯集到過濾液出口流出，粒徑大于微孔的雜質(zhì)被阻擋在管外，由渣料出口定期排出，從而實(shí)現(xiàn)溶液的過濾分離。微孔管工作一段時(shí)間后，管外壁上附著許多濾渣，導(dǎo)致阻力增大，過濾效率降低，此時(shí)可從反向沖洗口通入沖洗物（工藝空氣或軟水）反向沖洗，去除附著物，使微孔管得到再生。

    該流程為旁路過濾方式，脫碳液處理量只占系統(tǒng)溶液量的3％左右，連續(xù)循環(huán)即可滿足生產(chǎn)要求。微孔過濾也屬機(jī)械過濾，不改變?nèi)芤涸�有成分，過濾管再生操作簡單、快捷，過濾渣料可及時(shí)排出，能保證系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。

    在高溫下通入空氣氧化會(huì)造成二乙醇胺降解。采用塔外低溫氧化，在氧化槽內(nèi)溶液溫度由 110℃降為50℃后再通入空氣氧化，溶液氧化效果好，二乙醇胺不易降解，氧化后的釋放氣直接放空，不帶入生產(chǎn)系統(tǒng)。

2.2  實(shí)施情況

    公司先對A套二次溶液增設(shè)塔外低溫氧化、微孔過濾系統(tǒng)。改造后溶液過濾、氧化流程如圖2。

 

    二次再生塔出口部分溶液（二次溶液總循環(huán)量的2％～3％）經(jīng)溶液冷卻器冷卻、溶液過濾泵加壓后進(jìn)入微孔過濾器。過濾后的溶液一部分直接送往堿泵入口管；另一部分至氧化槽。氧化槽內(nèi)液面維持在一定高度，工藝空氣直接通入氧化槽內(nèi)的空氣分布器進(jìn)行溶液氧化，氧化釋放氣經(jīng)氧化槽頂部放空，氧化好的溶液經(jīng)氧化泵送往堿泵入口。

    微孔過濾器  PGK-60C型，P型微孔管，微孔過濾面積50m²，操作壓力0.2MPa，操作溫度＜110℃，過濾量10 m3/h，過濾器直徑 1200 mm，過濾器高度4100mm。

    低溫氧化槽  φ2200mm×12mm，高度 6000mm，空氣分布器由φ38mm管制作，直徑1200mm，管上鉆φ3mm的孔，孔間距為35mm。

    溶液冷卻器  入口溶液溫度105～110℃，出口溶液溫度≤50℃，壓力≤0.25MPa，換熱面積12m²。

3  改造后的運(yùn)行效果

    （1）微孔管過濾器操作溫度雖小于110℃，入過濾器溶液溫度降為50℃后，過濾泵、過濾器運(yùn)行周期延長，過濾效果更佳。

    （2）塔外低溫氧化、過濾系統(tǒng)投運(yùn)后，二次溶液顏色恢復(fù)正常，釩及二乙醇胺的消耗明顯減少，溶液中總鐵含量降低，二次再生氣純度大幅提高。

    改造前后部分參數(shù)對比見表1。

 

4  結(jié)  語

    半年多的運(yùn)行情況表明，脫碳溶液采用塔外低溫氧化、微孔過濾流程能保證脫碳系統(tǒng)長周期滿負(fù)荷生產(chǎn)，且脫碳材料消耗大大降低。1套低溫氧化、過濾裝置投資約15萬元，僅減少脫碳材料消耗一項(xiàng)，2a內(nèi)就可收回投資成本；并且裝置投運(yùn)后帶來的隱形效益亦非�？捎^。我公司決定對A套一次溶液及B套溶液系統(tǒng)也增設(shè)塔外低溫氧化、過濾裝置，以徹底解決脫碳溶液系統(tǒng)存在的隱患。筆者認(rèn)為：塔外低溫氧化、微孔過濾裝置值得在合成氨凈化技術(shù)改造中推廣。