脱碳操作规程7.docx

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脱碳操作规程7

Q/YH

湖北宜化集团有限责任公司

楚星化工技术标准

Q/YHDJ·JS0103-2009

脱碳工段

岗位操作规程

2009-6-01发布2009-7-01实施

湖北宜化集团有限责任公司发布

本标准由湖北宜化集团有限责任公司标准化委员会提出。

本标准由湖北宜化集团有限责任公司技术开发部归口。

本标准2003年8月8日首次发布，2005年3月第1次修订，2007年2月第2次修订，2009年2月第3次修订。

本标准从发布之日起部分代替Q/YHCX·JS0101-2007

本标准起草单位：

楚星大江合成氨事业部

本标准主要起草人：

刘刚

本标准修订单位：

楚星大江合成氨事业部、楚星生产部、楚星设备动力部、楚星安监部、楚星电控部

本标准修订人：

王金华

参与本标准审核单位：

集团安全生产管理部、集团技术开发部、楚星生产部、楚星综合办、楚星设备动力部、楚星安监部、楚星电控部

参与本标准审核人：

黄万铭、宋爱华、杨成忠、赵文庆、曹红军、何满华、熊云新等

本标准审批人：

杨晓勤

前言

一、生产管理思想

1、董事长指出:

生产管理要从搞生产逐步过渡到如今的管生产，要做到千斤重担人人挑，人人肩上有指标,从而形成“事后控制不如事中控制，事中控制不如事前控制”的管理思维。

2、生产管理四性：

艰巨性、复杂性、连续性、长期性。

3、生产管理方针:

生产系统方针：

管生产就是管工艺指标。

设备系统管理方针：

控制入口，维护保养，计划检修，规范行为。

安全管理方针:

辩识危害，规范行为，消除隐患，四不放过。

4、专业思想

4.1百分百理论

将影响某个标杆的所有因素百分百控制合格，那么这个标杆就能合格。

4.2总量控制法

管理生产，先给系统建立总体物料、热量等平衡标杆，依据标杆总量，查找生产过程中不平衡的点，逐个解决，实现总量平衡。

4.3微量管理

化工生产中主要反应物料经过净化处理后仍含有很多看似不起眼，容易被忽略的微量物质，这些微量物质控制不好往往会对我们的生产造成非常严重后果，我们将这些微量当作重点来管理，尽可能降低微量物质含量。

4.4间歇生产连续化，连续生产稳定化，稳定生产标准化。

间歇生产连续化：

打断停车随意性，有计划性的进行停车，减少突发性事故。

连续生产稳定化：

严格控制工艺指标，稳定生产负荷，不擅自改变工艺条件及工艺状况，不频繁加减量，使生产持续稳定运行。

稳定生产标准化：

生产稳定同时，出台相应标准、规程进行固化。

二、本岗位工艺设计思想

合成氨生产理念：

连续生产稳定化，稳定生产精细化。

合成氨生产方针：

优化气质、加强回收、拼命降温、稳产高产。

在变换气中，除含有氨合成所需的氢和氮外，还含有大量的二氧化碳及其他气体，二氧化碳等气体不仅不是氨合成所需要的，而且对氨合成催化剂有毒害作用，所以，必须予以清除。

脱除变换气中的二氧化碳的方法很多，本厂采用碳酸丙烯酯脱出法，它具有脱碳能力强、操作简单、运行可靠、不腐蚀、无毒，有着脱碳脱硫双重作用。

碳酸丙烯酯是一种物理吸收剂，在一定温度压力等操作条件下，气体净化度，有明显的提高，消耗大幅度降低。

缺点：

容易出安全事故。

目录

第一章岗位任务12

1.脱碳岗位任务12

1.1脱碳岗位概念13

2.岗位职责13

2.1小组长13

2.2主操13

2.3副操13

3.1脱碳岗位巡检概念13

3.2巡检路线13

3.3巡检内容13

第二章工作原理13

1.脱碳工作原理13

1.1碳酸丙烯脂溶液温度对脱碳的影响13

1.2脱碳压力对脱碳的影响14

1.3碳酸丙烯脂溶液循环量对脱碳的影响14

2.再生工作原理14

2.1碳丙液温度对再生效果的影响14

2.2闪蒸压力对再生效果的影响14

2.3碳丙液循环量对再生效果影响14

2.4萝茨鼓风机抽负对再生效果的影响15

2.5气提风机空气流量对再生效果影响15

3.重要设备简图及参数15

3.1设备及参数15

1.闪蒸槽16

2.变换气气水分离器16

3.常解气碳丙分离器16

4.脱硫槽16

5.脱碳塔17

6.洗尘塔17

7.变换气氨冷器17

3.2运转设备参数18

第三章工艺流程19

1.大江脱碳工艺流程19

第四章平衡计算21

1.计算碳酸丙烯酯用量21

2.计算出脱碳塔净化气气量21

3.计算PC溶剂用量21

4.验算PC溶剂中残留CO2为0.3m3/m3PC时净化气中CO2含量21

5.其他气体在溶剂中溶解量22

6.溶剂夹带气体量22

7.溶剂中带出气体总量22

8.出脱碳塔净化气组成23

9.脱碳塔工艺计算23

10、1.7MPa10万t／a合成氨碳丙脱碳装置的设计与运行24

1  设计概况24

1.1主要设计指标24

1.2工艺流程25

1.3主要技术措施25

1.4  主要设备25

2  运行情况26

2.1  运行实况26

3  结语26

4．微量形态硫（H2S、COS和CS2）的测定26

5．碳酸丙烯脂分析27

5.1水份分析27

5.2CO2含量的测定28

5.3丙碳脂含量的测定28

6．提氢气体的分析（气相色谱法）28

第五章工艺指标29

1、班组级29

2、片区级30

3、事业部级30

第六章正常操作要点30

第一节脱碳操作要点30

1.脱碳岗位正常操作要点30

2.碳酸丙烯酯溶液温度过高的危害、原因及处理方法31

3.脱碳塔进口压力过高原因及处理方法31

4.闪蒸槽压力控制要点32

5.常解塔压力控制要点32

6.萝茨机抽负压力控制要点32

7.萝茨机抽负过小的危害及处理方法32

8.脱碳塔液位控制要点32

9.脱碳塔液位过高的危害、原因及处理方法32

10.闪蒸槽液位控制要点33

11.洗涤塔液位过高的危害、原因及处理方法33

12.PC氨冷器液位控制要点33

13.尾气过高的原因、危害及处理方法34

13.1危害34

13.2处理方法34

14.PC液中水份残存控制要点34

15.PC循环量控制要点35

16.气提风机打气量控制要点35

17.PC液回收控制要点35

18.建立概念化36

18.1控制溶液和气体36

18.1.1溶液36

18.1.2气体36

18.2溶液单元操作36

18.2.1水冷器36

18.2.2氨冷器37

18.2.3脱碳泵电流37

18.2.4PC液水份37

18.3气单元的操作37

18.3.1变换气流量37

17.3.2变换气压力37

18.3.3闪蒸压力37

18.3.4真解压力37

18.3.5气提风量38

18.6脱碳塔液位计失真的危害及原因分析和处理38

18.6.1危害38

18.6.2脱碳塔现场、远传液位计失真的原因分析38

18.6.3脱碳塔现场、远传液位计失真后操作怎样处理38

18.6.4怎样防止脱碳塔现场、远传液位计失真39

第二节安全操作要点39

1.正常操作中的安全操作要点39

2.开车中安全操作要点40

第七章开停车及置换方案40

1.脱碳系统开车方案（正常状态）40

1.2开车：

40

2.脱碳泵的开停车41

2.1开车41

2.2停脱碳泵41

2.3倒脱碳泵42

3.萝茨机的开停车42

3.1萝茨机的开车42

3.2萝茨机的停车42

4.气提风机的开停车43

4.1开气提风机43

4.2停气提风机43

4.3倒机43

5.脱硫槽倒槽43

6.脱碳大修置换方案44

7.脱碳紧急停车方案44

8.脱碳系统正常停车方案45

第八章应急预案46

第一节生产特点46

1.工艺状况46

2.设备状况46

第二节脱碳岗位重点危化品性质46

1.氨（氨气、液氨）（NH3）46

2.氢（氢气）（H2）48

理化特性48

3.氮；氮气（N2）49

4．二氧化碳（碳酸酐、碳酸气）51

第三节环境因素52

1.废水的排放52

2.废气的排放53

3.油水的排放53

4.噪音53

第四节危险因素53

第五节应急预案54

四、脱碳泵跳应急预案55

五、脱碳塔、闪蒸槽自调阀失灵应急预案55

六、尾气跑高应急预案55

七、洗涤塔液位过高封塔预案55

八、萝茨鼓风机跳闸应急预案56

第九章岗位典型案例56

第一节工艺操作事故56

1.股份公司洗涤塔回收后补液过高尾气上涨事故56

2．股份公司脱碳溶剂进水，水分含量超高事故。

56

3．股份公司洗尘塔漫水事故。

57

第二节设备事故57

1．股份公司启脱碳泵导致断电停车事故案例57

第三节安全事故58

1．股份公司脱碳‘618’爆炸事故58

第十章附录59

1．脱碳循环水管理标准59

2.脱碳稀碳丙回收操作技术标准60

3．多种脱碳方法的比较及相关知识61

4．PC液的相关理化性质及知识61

5．脱碳塔气液比的计算和如何确定最佳气液比61

第一章岗位任务

1.脱碳岗位任务

在一定温度压力等操作条件下，用PC脂吸收变换气中的CO2制取合格净化气送往后工段生产合成氨，同时将吸收CO2的富液再生循环使用并在再生过程中得到高纯度的CO2气体送往洗涤塔洗掉PC沫，另外降低PC消耗搞好PC回收

1.1脱碳岗位概念

规范脱碳溶液、气两个单元操作实现出口尾气指标100％合格。

2.岗位职责

2.1小组长

对当班岗位的日常运行全面负责并负责岗位的人员分工和协调，应急情况的响应以及上级领导临时性安排的工作任务。

2.2主操

在班长和小组长的领导下负责对岗位上的生产进行调节，并和副操共同搞好岗位上设备的巡检和保养工作。

2.3副操

在组长和主操的领导下负责静止设备、运转设备的日常巡检和保养并对异常情况进行及时汇报给组长。

3.1脱碳岗位巡检概念

控制四个环节（设备运行、液位、温度、回收），实现两个目标（工艺指标最优，安全生产无事故）。

3.2巡检路线

操作室→泵房→新系统闪蒸槽→新系统脱碳塔→老系统稀液泵→老系统脱碳塔→1#2#热水泵→1#--9#冷水泵→2000m3、4000m3凉水塔→3#4#热水泵→操作室

3.3巡检内容

设备：

振动、声音、温度、泄漏、润滑、排污、压力、电流及阀门开启度等

液位：

脱碳塔液位、中间贮槽液位、闪蒸液位

温度：

冷却水温、PC贫液温度

回收：

PC稀液回收、排污废油回收

第二章工作原理

1.脱碳工作原理

1.1碳酸丙烯脂溶液温度对脱碳的影响

碳酸丙烯脂脱除变换气中的二氧化碳是一个物理溶解过程。

在同样的压力、温度下，二氧化碳、硫化氢等酸性气体在碳酸丙烯脂中的溶解度比氢、氮气在碳酸丙烯脂中的溶解度大得多。

另外，二氧化碳在碳酸丙烯脂中的溶解度是随压力的升高和温度的降低而增加，所以，在较高的压力下，碳酸丙烯脂吸收了变换气中的二氧化碳等酸性气体，在较低的压力下二氧化碳气体能从碳酸丙烯脂溶液中解吸出来，使碳酸丙烯脂溶液再生，重新恢复吸收二氧化碳等酸性气体的能力。

如上所述，二氧化碳、硫化氢等酸性气体在碳酸丙烯脂溶液中的溶解度随温度的降低而增加；而氢、氮气则相反，温度降低，其溶解度相应减小，因此降低碳酸丙烯脂溶液温度可以有效的提高脱碳效率，提高气体净化度，同时还能减少氢、氮气损失。

1.2脱碳压力对脱碳的影响

二氧化碳在碳酸丙烯脂中的溶解度随压力的升高而增加，提高吸收压力，有利于降低净化气的尾气（CO2）的含量。

吸收压力提高，在相同温度条件下，变换气中饱和水蒸气量少，带入脱碳系统的水量减少，有利于系统的水平衡，减少变换气带入系统的水分。

1.3碳酸丙烯脂溶液循环量对脱碳的影响

碳酸丙烯脂溶液循环量小，单位时间内与变换气接触的溶液减少，不利于吸收，净化气中CO2上升。

碳丙液循环量过大，将会造成单位时间内进入脱碳塔内的碳丙液增加，破坏吸收气液比。

同时过大的循环量还会造成脱碳塔液位调节不稳，PC消耗上升，氢氮气损失较大。

在保证净化气净化度的情况下，尽量减小碳丙液循环量。

碳酸丙烯脂脱碳中吸收气液比一般控制在1：

30-40为宜。

2.再生工作原理

2.1碳丙液温度对再生效果的影响

碳酸丙烯脂温度升高，则其气相水分压增大，因此闪蒸气，常解真解气，气提气带出水增多，使溶剂含水下降直到新的平衡。

2.2闪蒸压力对再生效果的影响

富液在0.42-0.55MPa压力下闪蒸，几乎N2、H2气体全部解吸出来，少量CO2也解吸出来，经闪蒸后的碳丙液在一定真空度下将CO2绝大部分解吸出来。

设备抽真空是有限的，为了使碳丙液中的残余CO2进一步解吸，采用往气提塔内加空气降低CO2在气相中的分压，使CO2进一步解吸。

闪蒸压力高增加再生负荷，常解气量大；闪蒸压力低，再生负荷相应减轻，常解气量减少。

2.3碳丙液循环量对再生效果影响

根据碳丙脱碳中吸收气液比及时调节碳丙液循环量，在保证净化气纯度时，降低碳丙液循环量有利于富液的再生，碳丙液循环量过大，会增加气控塔负荷，PC贫液残存Co2上升，会造成再生不良，同时会增加电耗，PC损失较大。

2.4萝茨鼓风机抽负对再生效果的影响

萝茨机鼓风抽负高，对脱碳有利，再生效果好，但碳丙液损耗增大。

抽负低使碳丙液脂中CO2含量增大，再生效果差。

2.5气提风机空气流量对再生效果影响

气提风机打气量大，直接影响再生塔碳丙液贫度。

在气候干燥的季节里，若系统水含量超标，也可通过加大风机打气量来降低碳丙液中的含水量，但空气湿度大，阴雨天不能采用增大提气除水。

气提风机打气量小，影响碳丙液贫度，碳丙贫液中CO2含量超标，影响CO2的吸收，可能使尾气超标，吸收同量的CO2就会加大消耗。

3.重要设备简图及参数

3.1设备及参数

内径

3400㎜

工作压力

≥0.5Mpa

壁厚

16㎜

温度

常温

高度

20765㎜

介质

PC，闪蒸液

1.闪蒸槽

内径

3400㎜

工作压力

≤1.8MPa

壁厚

16㎜

温度

≤35℃

高度

4157㎜

介质

变换气，水

2.变换气气水分离器

3.常解气碳丙分离器

内径

1000㎜

容积

0.39m3

壁厚

12㎜

介质

变换气

高度

3300㎜

工作压力

1.8MPa

4.脱硫槽

内径

3200㎜

材质

16MnR

壁厚

28㎜

工作压力

1.85MPa

高度

32086㎜

介质

变换气PC

5.脱碳塔

内径

2700㎜

温度

≤35℃

壁厚

20㎜

工作压力

≤1.65MPa

高度

8205㎜

介质

PC、N2、H2、CO、CO2

6.洗尘塔

内径

2400㎜

容积

40m3

壁厚

18㎜

工作压力

≤1.7MPa

高度

10910㎜

介质

水、CO、CO2、H2、N2、CH4

7.变换气氨冷器

内径

1000㎜

容积

2.1m3

壁厚

14㎜

工作压力

≤1.75MPa

高度

3496㎜

介质

气氨.油

3.2运转设备参数

设备名称

规格型号

主要技术参数

主机转速

电机型号

1#萝茨机

D32*28

P=45KW

1480RPM

Y225M-4

2#萝茨机

D32*28

P=45KW

1379RPM

Y315N3-8

1#脱碳泵

200D43*6

Q=280M3/HH=244M

1485RPM

Y450-4

2#脱碳泵

200D43*6

Q=280M3/HH=244M

1485RPM

Y450-4

3#脱碳泵

200D43*6

Q=280M3/HH=244M

1485RPM

Y450-4

4#脱碳泵

200D43*6

Q=280M3/HH=258M

1488RPM

Y450-4　

5#脱碳泵

200SLD280-43*6

Q=280M3/HH=258M

1488RPM

YKK450-4　

6#脱碳泵

200SLD280-43*6

Q=280M3/HH=258M

1488RPM

YKK450-4

1#回收液泵

IH80-50-200

Q=36M3/HH=50M

2880RPM

Y100L-2

2#回收液泵

IH80-50-200

Q=36M3/HH=50M

2880RPM

Y100L-2　

3#回收液泵

IH80-50-200

Q=36M3/HH=50M

2880RPM

Y100L-2

1#气体风机

9-19-11NO11.20

Q=11158M3/H

1480RPM

Y225M-4

2#气体风机

9-19-10NO7.1D

Q=6761M3/H

2950RPM

Y200L2-2

3#气体风机

9-19NO11.20-90

Q=10000L/MIN

1480RPM

Y225M-4　

4#气体风机

9-19NO11.20-90

Q=10000M3/MIN

1480RPM

Y225M-4

4#回收液泵

IH80-50-200

Q=50M3/HH=50M

2930RPM

Y160M2-2

5#回收液泵

IH80-50-200

Q=50/HH=50M

2930RPM

Y160M2-2

第三章工艺流程

1.大江脱碳工艺流程

流程简述：

气体流程：

压缩三段来的变换气经过水分分离掉变换气中油水后，经过脱硫槽吸收H2S后进入洗尘塔洗去气体中的粉尘，再进入脱碳塔与塔顶下来的PC液逆流接触，脱去气体中的CO2后进入PC分离器分离掉气体中夹带的PC雾沫后去压缩四入供后工段使用。

吸收CO2气体的PC液经减压后进入闪蒸槽闪蒸后释放的HN2以及部分CO2气体到洗涤塔洗涤后送到三汽燃烧。

闪蒸槽出来的PC液进入常解塔经萝茨机抽真空纯度为95.7%以上的CO2气体送洗涤塔洗涤后放空。

液体流程：

未经吸收的PC液（贫液），从中间贮槽通过脱C泵抽到冷排然后到PC氨冷器送至脱碳塔去吸收气体中的CO2,吸收气体中CO2的PC液（富液）经自调减压阀后进入闪蒸槽闪蒸。

从闪蒸槽出来的半富液进入常解塔经抽负释放出CO2后，进入气提塔与风机送入的空气逆流接触进一步脱出PC液中残留的气体得以完全再生后回中间贮槽循环使用。

水分

PC

分离器

去大江三汽

水分

常

解

气

体

再

生

闪蒸

槽

中间

槽

脱碳塔

水分

洗尘塔

1#脱硫槽

2#脱硫槽

闪蒸冲压

空

洗涤塔

气

脱碳塔

水分

分离器

闪蒸槽

洗尘塔

洗涤塔

常

解

气

体

再

生

塔

闪蒸冲压

分离器

分离器

空气

第四章平衡计算

1.计算碳酸丙烯酯用量

进塔气中CO2的分压：

PCO2＝16×0.2843＝4.55MPa

碳酸丙烯酯在35ºC的密度：

ρ＝1.2233－0.001032t＝1.2233－0.001032×35＝1187kg/m3

碳酸丙烯酯分子量102.09g/mol

碳酸丙烯酯在35ºC时吸收系数XCO2

lgXCO2＝lgPCO2＋644.25/T－4.112

lgXCO2＝lg4.55＋644.25/（273＋35）－4.112

lgXCO2＝－1.3623

XCO2＝0.0434kmol/kmol碳丙＝0.0434×22.4×1187/102.09

＝11.30m3（标）/m3碳丙

2.计算出脱碳塔净化气气量

进脱碳塔变换气量V1＝4278.23×4.167＝17827.38m3（标）/h21

设脱碳塔出口净化气中CO2含量为1.5％

则出脱碳塔净化气量为

17827.38×（1－0.2843）/（1－0.015）＝12953.36m3（标准）/h

碳酸丙烯酯溶剂吸收CO2量

VCO2＝17827.38×0.2843－12953.36×0.015＝4874.02m3（标）/h

3.计算PC溶剂用量

设PC溶剂中二氧化碳残余量为0.3m3（标）CO2/m3PC

溶剂吸收CO2饱和度取80%

则PC溶剂用量为：

L＝4874.02/（11.30－0.3）/0.8＝553.86m3/h

吸收气液比17827.38/553.86＝32.17

4.验算PC溶剂中残留CO2为0.3m3/m3PC时净化气中CO2含量

取脱碳塔阻力降为0.3×105Pa，则塔顶压力为16.0－0.3＝15.7×105Pa，

CO2分压PCO2为15.7×0.015=0.2355×105Pa

根据溶解度关联式计算二氧化碳平衡分压

lgXCO2＝lgPCO2＋644.25/T－4.112

XCO2＝0.3/22.4/（1×1187/102.09）＝0.00115mol/molPC

lg0.00115＝lgPCO2＋644.25/（273＋35）－4.112

lgPCO2＝－0.919

PCO2=0.1205×105Pa<0.2355×105Pa

即出塔气体CO2分压小于假设的CO2分压，故出塔气体中CO2含量<1.5%，假设成立

5.其他气体在溶剂中溶解量

查表得：

组分分压（MPa）CO0.019H2O0.838N20.272CH40.016

溶解度（l/lPC）0.020.190.120.027

已知溶剂循环量532m3/h

设溶剂饱和度为80%，则各组分气体的溶解量为：

CO553.86×0.02×0.8＝8.862m3（标）/h

H2553.86×0.19×0.8＝84.187m3（标）/h

N2553.86×0.12×0.8＝53.17m3（标）/h

CH4553.86×0.027×0.8＝11.963m3（标）/h

合计158.18m3（标）/h

6.溶剂夹带气体量

按0.2m3/m3PC计

则溶剂夹带量553.86×0.2＝110.77m3（标）/h

其中CO2110.77×0.2843＝31.492m3（标）/h

CO110.77×0.012＝1.329m3（标）/h

H2110.77×0.5238＝58.021m3（标）/h

N2110.77×0.1698＝18.809m3（标）/h

CH4110.77×0.0101＝1.119m3（标）/h

7.溶剂中带出气体总量

CO24874.02＋31.492＝4905.512m3（标）/h,95.38%

CO8.862＋1.329＝10.191m3（标）/h,0.2%

H284.187＋58.021＝142.21m3（标）/h，2.77%

N253.171＋18.809＝72.780m3（标）/h,1.4%

CH411.963＋1.119＝13.082m3（标）/h，0.25%

合计5143.78m3（标）/h

8.