尿素裝置常壓吸收系統技改小結

王洪利，陳志剛，朱志峰

（河北滄州大化集團有限公司，河北滄州 061000）

1 概 述

河北滄州大化集團公司尿素裝置是1973年從荷蘭斯太米卡邦公司引進的日產1 620t，年產480kt的大型二氧化碳汽提法尿素生產裝置。原設計低壓系統的尾氣直接放空，1988年裝置技術改造時，在低壓系統之后增加了常壓吸收系統，其作用是吸收低壓系統和水解系統的尾氣，設計操作壓力為常壓。設備安裝運行后，放空管線帶液嚴重，洗滌吸收效果不好，加之后來裝置擴能改造，低壓和水解系統負荷增加，放空量較大，造成消耗較高。

為了改善常壓吸收系統的吸收效果，降低消耗，減少尾氣放空，提高裝置的經濟效益和環保效益，2011年尿素裝置進行了技術改造，將原來的常壓吸收系統改造為低壓吸收系統，較圓滿地解決了上述問題。

2 改造前的生產狀況

公司尿素裝置的常壓吸收系統包括常壓吸收塔（303E）、常壓吸收塔冷卻器（304C）和常壓吸收給料泵（705J）。由氨水槽（701F）來的稀氨水，經705J送至303E頂部，過填料段，吸收低壓和水解系統來的氣相；吸收液由303E底部流出，經304C冷卻后回氨水槽；尾氣由303E頂部放空管去放空筒放空。其流程如圖1所示。

圖1 常壓吸收系統流程圖

303E設計操作壓力為常壓，直徑1 000mm，高5 985mm；內裝1.8m高的亂堆鮑爾環填料；系統設計洗滌量為20m3／h。運行時洗滌量加至設計值后，放空管帶液嚴重，實際運行洗滌量只有15m3／h，并且洗滌效果不好。

隨著近幾年裝置的擴能改造，尿素生產負荷較原設計有所上升，低壓和水解系統的負荷也相應增加，系統氨耗較高。

改造前常壓吸收系統相關數據如表1。

表1 改造前后吸收系統相關數據（負荷100%）

由表1可看出，常壓吸收塔進出塔液濃度變化不大，NH3的吸收量為0.666t／h，放空筒尾氣中NH3含量較高，NH3損失較大，對系統氨耗有較大影響。

經認真分析，以及通過對設備的檢測，確定為常壓吸收塔自身能力不足，無法充分吸收低壓系統的尾氣，而且也不能加壓吸收。為了解決這些問題，設備應予以整體更換。

3 技術改造措施

目前，吸收塔主要有兩種，一種是板式塔；一種是填料塔。板式塔氣體流通量大，阻力小，操作彈性大，但霧沫夾帶嚴重。填料塔吸收效果優于板式塔，但操作彈性較小，阻力大。如果將板式塔和填料塔結合使用，就能克服各自的缺點，發揮更強的吸收能力。

3.1 改造的總體思路和原則

（1）根據新的工藝條件設計制作新塔，將板式塔和填料塔結合，提高吸收效果。經研究論證，并通過和河北工業大學化學工程研究所技術交流和洽談，決定由該所設計制作新塔。新塔結構，下部為5層塔板、上部為整裝填料，設計洗滌量為30m3／h，處理氣量2 000m3／h。

（2）利用裝置框架上原有的開孔和基礎安裝設備，減少施工量。尿素框架上原有一閑置設備，其樓板開孔和安裝基礎都可利用，施工時設備吊裝就位即可。

（3）充分利用原有設備和管道。經測算，原常壓吸收塔冷卻器、常壓吸收給料泵和部分管線都能滿足改造后的要求，可以繼續使用，只需補配部分管線。

（4）利用原有工藝指標控制改造后設備。由于改造的部分是低壓系統的尾氣吸收，對前系統的影響越小越好。我們就利用低壓系統的控制指標（壓力），來控制改造后吸收系統的壓力。即保持原低壓系統控制指標不變，最大限度地避免改造對主系統的影響。

（5）吸收后物料的處理。吸收后的物料回氨水槽，經水解系統回收、提濃后回主系統。由于水解裝置之前進行過擴能改造，本項目實施后多吸收的物料能夠得到有效處理。

3.2 改造后吸收系統流程（圖2）

圖2 改造后吸收系統流程圖

4 改造效果

項目實施后，裝置運行正常，吸收效果明顯提高，相關數據見表1。吸收液可大幅增加，進出塔液濃度變化較大，放空筒尾氣氨含量明顯降低，從根本上解決了原設計存在的問題。

經考核，改造后的吸收系統氨吸收量為0.981t／h（改造前氨吸收量為0.666t／h）。考慮裝置全年連續運行，設備效率下降，以及低負荷生產時吸收塔進氣量減少等多方面因素的影響，確定該項目全年運行系數為0.65，則全年吸收氨（0.981－0.666）t／h×8 000h／a×0.65＝1 620t。

以年產540 000t尿素計算，則噸尿氨耗降低1 620／540 000×1 000＝3kg。

5 經濟效益

液氨以2 035元／t計，預計年可節約費用1 620×2 035＝329.67萬元。

項目總投資為49.65萬元，則回收周期為49.65／329.67＝0.15（a）。

而且，項目投用后，放空筒每年少放空氨1 620t（即吸收量），環保效益突出。