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文章以NHD脱硫脱碳装置生产问题及改造策略为中心话题,首先分析了NHD溶剂的脱硫脱碳机理、NHD溶剂的工业应用特点,接着较为全面的分析了NHD脱硫脱碳装置生产问题,组合根据存在的问题提出了相应的改造策略,希望能够引起人们对这一问题的进一步关注,能够对NHD脱硫脱碳装置的改造发挥借鉴指导作用。
聚乙二醇二甲醚是一种新型的、高效的脱硫脱碳溶剂。其运用实践表明,该工艺技术的操作流程简单,操作弹性大,一次性净化程度高,总能耗低,受到了化工行业的广泛关注,并得到了广泛运用,取得了良好的经济社会效益。
一、NHD溶剂的脱硫脱碳机理
NHD溶剂是一种优良的物理吸收溶剂,它的脱硫脱碳性能良好,对H2S、CO2、COS等气体具有很强的吸收能力,并且能够有选择性的吸收H2S,还具备一定的脱油、脱水功效。NHD法的脱硫、脱碳过程具有典型的物理吸收特征,H2S、CO2在NHD溶剂中的溶解度能够较好的服从亨利定律,随着压力的升高、温度的降低而增大。所以,对于H2S和CO2的吸收过程,适宜在高压、低温情况下进行。当系统压力降低、温度升高的时候,溶液中溶解的气体释放出来,实现溶剂的再生过程。
二、NHD溶剂的工业应用特点
将NHD溶剂应用到工业生产中,具有多方面的显着特征,具体来说表现在以下几个方面:NHD溶剂具有良好的热稳定性,不氧化,不降解;NHD溶剂蒸汽压很低,在25℃的时候为0.093MPa,挥发损失少,粘度小,流动性好;NHD溶剂操作稳定,运用时不起泡,对金属材料无腐蚀作用,无臭、无毒,能被生物降解,发生泄漏也不会污染环境,综合效益良好。合成氨原料气净化的方法包括改良热钾碱法、碳丙法、NHD法,通过三种方法的对比分析,可以得知,NHD法能耗低、净化度高、溶剂性质稳定。在中小型氮肥厂改造和扩建的时候,应该优先考虑NHD法。
三、NHD脱硫脱碳生产问题分析及改造策略
1.NHD脱硫生产问题分析及改造策略
第一、溶液循环量问题。脱硫指标不好不仅影响后系统的安全生产,还制约了系统高负荷运行。影响脱硫塔出口指标的主要原因是溶液流量计存在问题,发现问题之后,将溶液量加到设计值,脱硫塔出口H2S控制在3.8mg/m3,满足规定要求。
第二、贫液H2S贫度的控制问题。贫液再生度设计值为0.33mg/L,在生产过程中,溶液贫度只需要满足工艺生产就可以。生产表明,脱硫贫液再生度设计值过高,只需要≤10mg/L就能够满足生产要求,如果过高,就会影响脱硫塔出口指标,主要原因是煮沸器热力循环不正常。针对这种情况,对煮沸器溶液入口总管进行加粗,将溶液再生塔液位向上提升,从而保证了煮沸器正常的热力循环,改造之后,溶液再生度出现明显好转,满足工艺生产的要求。
第三、NHD溶液中水含量的控制问题。水含量较低的时候,NHD吸收能力强,有利于脱硫塔吸收,所以在装置设计的时候,需要将NHD贫液水质量分数控制在3%之内。但是,将水质量分数控制在3%之内的时候,往往会造成NHD损耗,引起回流水中H2S污染环境。此外,如果溶液水含量控制过低,会影响溶液的再生度。将水质量分数指标放到5%之后,再生塔底操作温度出现明显的下降,变换热利用率提高,NHD溶液再生度得到了提高,NHD损耗和环境污染得到了控制。然而,含水量并不是越高越好,如果超过5%之后,就会影响对溶液的吸收能力,影响脱硫塔出口指标。此外,含水量的增加,导致溶液的粘度变小,降低了换热器的换热效率。
第四、NHD的污染问题及处理。系统运行一年多之后,NHD溶液出现灰黑色悬浮的微小固体颗粒,通过分析,可以得知这与脱硫采用的碳钢材质设备、管道有关。设备和管道较为松散的氧化层与H2S发生反应,生成灰黑色的硫化物颗粒,导致溶液受到污染。在分支的回流水流程上也设计使用石英砂过滤器,减少了污染物被带入系统当中。此外,还可以将部分溶液移出系统,进行静置沉淀,这样能够彻底除去NHD溶液中的固体颗粒。
第五、材质选择。NHD没有腐蚀性,在工程建设的时候,为了节约成本,大部分设备、管道可以采用碳钢材质,部分高温、高湿设备和管道可以选用不锈钢或者耐腐蚀钢。
第六、板式换热器的使用问题。为了满足换热的需要,该化工厂选用了七台板式换热器。但是效果不太理想,垫片及密封胶容易造成泄漏,需要大检修,并且检修费用很高。经过测试和分析,得知导致泄漏的原因是国产板式换热器材质不过关,其处理方法包括:做好对板式换热器的维护、保养工作,有选择性的进口国外产品,积极开发合格的国产板式换热器,保证质量合理。
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