摘要：随着国家经济的不断发展，我国化工企业得到了长足的进步。现今的化工企业在有机化工产品的生产过程中，对于甲醇的需求量是巨大的，因而这就促进了煤制化工企业的高度发展。在煤制液氨/甲醇的安全生产工艺中，净化装置是其主要的设备，液氨/甲醇只有被净化装置净化过后才能提升其质量和品质，进而才会被应用到有机化工产品的生产中，进而促进产品的质量提升。而在煤制液氨/甲醇生产工艺过程中，极易产生氨气体，它对净化装置的影响非常巨大，我们若是不对其进行控制处理，将容易导致发生生产事故。基于此，本文会对氨对净化装置的影响进行详细的分析和探究，希望可以有效的促进煤制液氨/甲醇质量水平的提升。
关键词：氨；净化装置；影响
近几年来，国家对于煤炭资源的应用率开始逐年的增长，尤其是在化工行业的产品生产中，急需煤制甲醇的加入。在煤制氨/甲醇联合生产的过程中，需要运用净化装置将原料气中酸性气体 H 2 S、CO、CO 2 等脱除，同时净化装置主要是由低温甲醇洗、低温液氮洗、硫回收三种技术组成，其中的硫回收技术还可以将脱除的 H 2 S 转换为硫磺。由于氨与甲醇都为极性分子，所以氨在甲醇中的溶解度非常高，且随着温度降低，氨的溶解度也随之增大，这就会是得氨在低温甲醇洗系统中很难被带出，长此以往下去，低温甲醇洗系统中氨的浓度会越来越高，进而影响到净化装置的正常运行。
1、氨的来源与影响
1.1 氨的来源
氨的出现主要是由于作为主要气化原料的煤中含有氮元素，当其进入到气化炉内、变换金属催化剂上遇到氢气就会发生反应进而生成氨。而在安全生产工艺流程设计中，要求原料气中氨含量要小于 1ppmv，所以就需要运用净化装置，将其在洗涤塔中通过水洗脱除出去。但是在实际的生产过程中，氨含量往往高出设计值，会出现这种情况的原因为：
1）变换洗涤塔洗氨水加入量过少，不能将原料气中 NH 3 完全洗涤。2）变化洗涤塔所用脱盐水在调节 PH 值过程中加入过多的 NH 3，导致在洗涤塔内气提出氨，进入变换气中带入后系统。3）气化煤质原因，煤质中氨的有机物含量较高，导致出气化炉的粗煤气中氨含量超过设计值，在系统正常操作过程中氨不能被完全洗涤。4）洗涤塔塔盘故障、除沫器故障等设备方面原因。
1.2 氨对装置运行的影响
前文提到，氨在低温甲醇洗甲醇中是一个累积的过程，因低温甲醇洗循环甲醇吸收 H 2 S、CO、CO 2 等酸性气体，且循环甲醇中水含量一般在0.2 ～0.5%，故若无氨的存在，低温甲醇洗设备长期在酸性条件下会出现腐蚀加剧的情况，林德公司提出当贫甲醇氨含量低于 20 × 10－6，PH 控制在 8 ～10 的时候，能使低温甲醇洗设备腐蚀程度得到明显改善，同时，甲醇中氨的存在也能降低低温甲醇洗甲醇/水分离塔 NaOH 加入量。但循环甲醇中氨含量上涨至一定程度时，就会对整个净化装置系统安全运行造成威胁，主要表现在以下几个方面：
1.2.1 对低温甲醇洗的影响
含氨循环甲醇在热再生塔底加热解析，甲醇蒸汽、CO 2、NH 3、H 2 S 混合气体进入热再生塔冷凝系统，其中大部分 NH 3 经过水冷器、H 2 S 馏分换热器、氨冷器降至 －35℃后复溶于甲醇中，经过分离罐送入 H 2 S 浓缩塔，造成系统氨含量重复累计上升。同时，一部分未溶解于甲醇中的氨与 CO 2、H 2 S 等在氨冷器列管内形成铵盐结晶，造成热再生塔冷凝系统压差增高，只能提高氨冷器出口温度至 35℃以上，使铵盐受热分解，但此举会造成大量甲醇蒸汽未冷凝回收，最终进入硫回收系统，造成后系统运行困难。同时，当氨含量升高时，循环甲醇中的 NH 3与酸性气体也易形成铵盐，在原料气洗涤塔塔顶解析有可能造成净化气中 H 2 S 不合格。
1.2.2 对液氮洗的影响
当低温甲醇洗出口氨含量过高时，氨将进入液氮洗系统。因分子筛出口仍有少部分 CO 2 存在（小于 2 × 10－6），在冷箱低温板式换热器内产生铵盐，造成冷箱内板换通道堵塞，换热器前后压差增大，影响设备安全运行、造成系统负荷下降，因铵盐需在 0℃ 以上才能逐步分解，故当换热器压差无法控制时只能停车复热处理，造成巨额经济损失。
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1.2.3 对硫回收的影响
酸性气管线复热时，氨以及大量甲醇进入硫回收。克劳斯硫回收一般采用部分燃烧法进行H 2 S/SO 2 配比，燃烧炉炉膛温度一般在 750 ～850℃之间，而氨需要在 1200 ～ 1300℃ 才能完全分解，故未完全燃烧的 NH 3 与 H 2 S 在硫回收低温区域如换热器内形成硫铵，造成管道堵塞等恶劣后果。同时甲醇等烃内物质进入硫回收系统，因克劳斯硫回收工艺特性无法完全燃烧，产生炭黑等杂质，积存在催化剂床层表面及换热器列管内，影响催化剂的反应活性及废热锅炉的传热效能。另外，低甲热再生冷凝系统复热的过程中，酸性气组分发生较大的变换，对操作人员调整酸性气/空气配比造成极大的困难，调整不当可能造成后续锅炉、氨法脱硫装置运行工况波动。
2、实际运行案例
2.1 冷箱板换铵盐堵塞停车事故
2015 年 3 月 20 日，低温甲醇洗热再生塔冷凝系统压差逐渐升高，系统复热频繁（最高达到 1～2 天/次）；4 月 9 日，液氮洗装置板换前后压差由 40kpa 逐渐开始上升；4 月 21 日，板换前后压差达到 400kpa，系统无法维持负荷，液氮洗停车复热处理；4 月 24 日，拆除原料气进冷箱第二道过滤器时发现大量白色结晶物质堵塞，该白色结晶物质在常温下自然分解，后经分析为铵盐（碳酸铵、碳酸氢铵）。利用中压氮气反吹冷箱板换，吹出大量含氨气体，冷箱整体吹扫复热至 0℃ 以上恢复开车后运行正常。
2015 年 5 月 25 日，系统大幅波动，热再生塔冷凝系统氨冷器复热频繁，气量稳定后冷箱板换压差由 45kpa 上涨至 78kpa；6 月 2 日分析热再生塔冷凝系统甲醇中氨含量在 1 × 10－2，将分离罐内含氨甲醇排至污甲醇地下槽，同时要求变换增加洗涤塔洗涤水量；6 月 5 日，板换压差上涨至280kpa，系统停车检修；6 月 6 日，分析冷箱原料气吹出气体，其中 NH 3：1.81%、CO 2：271 × 10－6，连续吹扫 16 小时后，分析气体中 NH 3 含量为 1 ×10－4，CO 为 3 ×10 －6，系统恢复开车后运行正常。后续停车检修时发现变换洗涤塔塔盘基本损坏，无法起到洗涤氨的作用，印证大量氨带入系统是造成液氮洗冷箱板换堵塞的原因。
2.2 硫回收液硫管道硫铵堵塞
2016 年 4 月 26 日，硫回收装置大修完毕开车，4 月 28 日因系统压差增大、液硫无法正常进入液硫槽，硫回收系统被迫停车。停车后检查发现一级硫冷凝器、二级硫冷凝器、硫分离器底部液硫管线堵塞，堵塞物为黄白相间固体，经过确认判定为硫铵、硫磺混合物，采取人工清理的方式，利用 5 天时间将硫回收系统内硫铵、硫磺混合物清理完毕，5 月 5 日恢复开车运行正常。查找相关数据发现，此次硫回收堵塞事故已有预警：4 月 23 日低温甲醇洗开车时发现热再生系统压差过大（＞100kpa），操作人员打开防碳氨结晶管线复热，分析酸性气中 NH 3 为23000ppmv；
4 月 24 日从 H 2 S 气体分离罐底部将含氨（24000～30000ppmv）甲醇排至地下槽外送处理。上述数据表明硫回收酸性气中氨含量远远超过设计要求（＜0ppmv），大量含氨酸性气进入硫回收系统，未完全燃烧的氨与 H 2 S、SO 2 等生成硫铵后积累在设备、管道低点，导致硫回收运行仅两天就出现压差增大、液硫无法正常回收的现象，最终导致系统停车检修。
结语
总而言之，我们必须要重视氨在煤制甲醇生产中的含量和对净化装置的影响。因而在实际的煤制氨/甲醇安全生产过程中，我们一定要实时的监测或控制好净化装置中的氨含量，将其控制在一定的范围内，这样才能防止净化装置被其腐蚀损坏，延长了设备的使用寿命，除此之外，氨含量的良好控制也可以保证净化装置的正常运行，提升了工作效率，提高了产品质量，进而促进煤制化工企业的高速发展，实现了提高社会经济的目的。
参考文献：
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论文作者:张方涛
论文发表刊物:《基层建设》2019年第17期
论文发表时间:2019/9/11
标签：甲醇论文; 系统论文; 装置论文; 低温论文; 含量论文; 铵盐论文; 酸性论文; 《基层建设》2019年第17期论文;