全循環(huán)尿素擴(kuò)能改造存在的問題及處理

竇懷云 張 雷 王克立

(兗礦魯南化肥廠,山東 滕州 277527)

全循環(huán)尿素擴(kuò)能改造存在的問題及處理

竇懷云 張 雷 王克立

(兗礦魯南化肥廠,山東 滕州 277527)

介紹了全循環(huán)尿素改造后存在的問題及處理措施。

水溶液;增產(chǎn)節(jié)能;試車問題;措施

0 引 言

兗礦魯南化肥廠于1993年建成投產(chǎn)1套水溶液全循環(huán)尿素裝置,設(shè)計年尿素生產(chǎn)能力為13萬t,通過不斷技術(shù)改造和系統(tǒng)穩(wěn)定生產(chǎn)長期運(yùn)行,現(xiàn)在尿素年產(chǎn)能力18萬t。但是系統(tǒng)蒸汽、液氨消耗較高,生產(chǎn)成本居高不下,為更好發(fā)揮裝置的最佳效益,對本套系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能擴(kuò)產(chǎn)改造。

1 改造主要內(nèi)容

1.1 高壓合成系統(tǒng)

原高壓系統(tǒng)僅有尿素合成塔,借鑒CO2氣提生產(chǎn)原理,增加高壓甲銨冷凝器、第一尿素合成塔和汽提塔,原有尿素合成塔作為第二尿素合成塔。

1.2 中壓系統(tǒng)

一段分解加熱器更新并增加100m2換熱面積;增加1臺氨冷器,惰洗器換熱段加長;中壓吸收塔增加兩層微分塔板,以增加鼓泡段的吸收效果;中壓吸收塔外置冷卻器換熱面積由281m2增加至359m2。

1.3 低壓系統(tǒng)

新增二循一冷換熱面積增加109m2,低壓分解分離器增大(Φ1 400×8 000),安裝規(guī)整填料。

1.4 機(jī)泵改造

增加1臺22m3/h的一甲泵;1臺7.5m3/h的泵做為二甲泵和氨水泵的備車。

2 改造后高壓系統(tǒng)流程

液氨經(jīng)氨泵加壓20.0MPa,預(yù)熱50～60℃后,分兩路:一路入高甲冷底部;一路經(jīng)限流孔板進(jìn)入第二尿素合成塔底部。二氧化碳?xì)饧訅?0.0MPa與液氨以及甲銨液三物料進(jìn)入高甲冷底部后,在高甲冷內(nèi)生成氨基甲酸銨,反應(yīng)產(chǎn)出大量的熱,被汽包內(nèi)的冷凝液移走產(chǎn)生0.75MPa的蒸汽。高甲冷出料靠壓差進(jìn)入第一合成塔底部,在第一合成塔內(nèi)進(jìn)行部分氨基甲酸銨的脫水反應(yīng),壓力為19.0～20.0MPa。出第一合成塔的物料經(jīng)調(diào)節(jié)閥減壓15.5～16.5MPa進(jìn)入汽提塔上部,經(jīng)液體分布器均勻分布,在降膜式換熱器內(nèi),與第一合成塔氣相逆流接觸,同時被殼側(cè)來自中飽器的飽和蒸汽加熱。汽提液經(jīng)液位調(diào)節(jié)閥控制進(jìn)入精餾塔下部,汽提氣含有大量的氨、二氧化碳進(jìn)入第二合成塔底部,與甲銨泵送來的甲銨液混合進(jìn)行吸收反應(yīng),第二合成塔出料經(jīng)調(diào)節(jié)閥控制壓力15.5MPa,減壓后物料進(jìn)入中壓循環(huán)系統(tǒng)。

3 試產(chǎn)過程中遇到的問題以及采取的措施

3.1 高壓甲銨冷凝器副產(chǎn)蒸汽壓力低

系統(tǒng)原始開車初期,按照進(jìn)塔CO2氣量3 000m3/h投料,隨后系統(tǒng)加量到6 500m3/h左右,高甲冷底部溫度控制在176～184℃,第一合成塔上部溫度在188～190℃,汽包壓力控制在0.75MPa左右,但是副產(chǎn)蒸汽始終沒有流量。

3.1.1 原因分析

①操作人員不能適應(yīng)新的流程,合成塔進(jìn)料溫度偏低(176～180℃),第一合成塔出液NH3/CO2控制較高,一般為3.60～3.63;

②.汽包壓力控制偏高 0.75MPa,進(jìn)一步使NH3/CO2偏高;

③汽包液位低于10%;

④系統(tǒng)負(fù)荷僅達(dá)到設(shè)計負(fù)荷30%,高壓甲銨冷凝器內(nèi)合成甲銨量較少,放熱少。

3.1.2 處理措施

①降低汽包壓力至0.72MPa;

②減少入塔氨量,高甲冷底部溫度提高至184℃左右,NH3/CO2控制在3.4～3.5之間;

③汽包液位提高至20%;

④提高負(fù)荷CO2量在6 000m3/h以上。此時有副產(chǎn)蒸汽產(chǎn)生,流量值逐漸增大,蒸汽消耗呈明顯下降趨勢。

3.2 中壓壓力波動頻繁

隨著系統(tǒng)逐漸加大負(fù)荷,合成塔出口調(diào)節(jié)閥逐步增大開度,中壓壓力頻繁波動,甲銨泵不打量。并且此情況反復(fù)出現(xiàn)。

3.2.1 原因分析

①高壓系統(tǒng)出料不穩(wěn)造成中壓壓力的波動;

②汽提塔液位過低,導(dǎo)致高壓竄氣至中壓,造成中壓系統(tǒng)壓力波動;

3.2.2 處理措施

將汽提塔液位工藝指標(biāo)提至20%,通過系統(tǒng)的逐步操作,發(fā)現(xiàn)液位上升后,汽提塔出氣溫度上升1℃左右,第二合成塔底部溫度上升,中壓壓力逐漸趨于平穩(wěn),系統(tǒng)運(yùn)行恢復(fù)正常。

3.3 增大調(diào)節(jié)閥開度10%

兩合成塔出口調(diào)節(jié)閥開度比以往正常開度增大10%左右,甲銨泵打量也明顯增加,系統(tǒng)蒸汽用量增加,但系統(tǒng)產(chǎn)量較低。

3.3.1 原因分析

①高壓甲銨冷凝器汽包液位較低,導(dǎo)致在高壓甲銨冷凝器中合成氨基甲酸銨量少,大部分的氨基甲酸銨在第一合成塔完成;

②第一合成塔的甲銨脫水轉(zhuǎn)換成尿素量減少;二氧化碳轉(zhuǎn)化率明顯下降,致使后系統(tǒng)回收負(fù)荷加大,甲銨泵速增加。

3.3.2 處理措施

汽包液位由10%提高至20%左右,系統(tǒng)副產(chǎn)蒸汽流量明顯增加,合成塔操作恢復(fù)正常,甲銨泵速降至正常。

3.4 二段分解分離器液位頻繁波動,蒸發(fā)運(yùn)行不穩(wěn)定

隨著系統(tǒng)負(fù)荷逐漸提高,二段分解分離器液位反復(fù)階段性波動,高液位 70%～80%持續(xù)大約30min,液位開始下降至正常液位,然后又上升至高液位。蒸發(fā)溫度難以控制,頻繁打循環(huán)、停造粒。系統(tǒng)無法高負(fù)荷生產(chǎn)。

3.4.1 原因分析

①二段分解分離器改造后(Φ1 400×9 019),原來的鮑爾環(huán)散堆填料改為規(guī)整填料,裝填高度比原來增加較多,且安裝填料時,填料壓塞過緊,填料可能存在持液現(xiàn)象。

②系統(tǒng)改造后,系統(tǒng)負(fù)荷明顯增加,但原來二段分解分離器出液管線未改變,可能導(dǎo)致放液不暢。

3.4.2 采取措施

①將二段分解分離器內(nèi)填料拆除約2m,增加分離器上部的氣液分離空間,減少填料層可能積存的尿液量。

②將二段分解分離器出液管道由DN125加粗為DN150。

③將增大二段蒸發(fā)加熱器換熱面積約25m2。

該套裝置擴(kuò)能改造后,系統(tǒng)消耗明顯下降氨耗降低4～5kg/t,蒸汽降低了150kg/t,但尿素產(chǎn)品由于蒸發(fā)加熱器過大,二段分離器液位不穩(wěn)定,產(chǎn)品質(zhì)量縮二脲較高。目前系統(tǒng)運(yùn)行已基本穩(wěn)定,高壓、低壓各項指標(biāo)較好。但蒸發(fā)系統(tǒng)存在的的問題有待解決。

Existing Problems and Treatment for Total Recyle Urea Transformation

DOU Huai-yun,ZHANGLei,WANG Ke-li
(Yankuang L unam Fertilizer Factory,Tengzhou277527,China)

This article describes the existing problems and countermeasures for total recyle urea transformation.

hydrous solution;expansion;commissioning problem;measure

TQ441.41

A

1003-6490(2010)03-0021-02

2010-06-07

竇懷云(1969.6-),男,工程師,從事尿素生產(chǎn)技術(shù)管理。