尿素深度水解裝置節能技術改造

張曉靜(安徽三星化工有限責任公司 安徽渦陽233610)

1 項目背景

2008年，安徽三星化工有限責任公司(以下簡稱三星化工公司)采用武漢綠寰公司的技術成功實施了尿素系統低壓水解系統的改造，將三星化工公司一期、二期尿素裝置所產生的碳銨液、工藝冷凝液及氨回收和提氫的氨水全部送至低壓水解塔進行解吸處理，含氨和二氧化碳的氣相物送到二循一冷，達到了回收工藝冷凝液中的尿素和廢水再利用的目的。

在工藝冷凝液流量為25 m3/h(包括碳化氨水)、蒸汽壓力偏低(表壓只有1.05 MPa左右)的情況下，水解廢液中氨氮質量分數<30×10-6，1 m3工藝冷凝液消耗1.05 MPa飽和蒸汽>300 kg、小時電耗>100 kW·h。運行初期，回流泵采用多級離心泵，受介質溫度較高、氨碳比高等因素影響，易出現“氣縛”、密封泄漏等現象，導致污染嚴重、回流泵運行不正常，由此帶來生產波動大、維修量大、費用高等問題；后改為柱塞泵，系統運行才轉入正常。

2011年，在國內相關院所的技術支持下，成功開發出一種高效、節能的低壓水解技術。該技術滿足了尿素工藝冷凝液在低壓、高溫下將廢液中的尿素分解為氨和二氧化碳的要求；同時，回收水解氣相氨和二氧化碳的熱能是該技術的核心之一，不僅物料回收徹底，而且能量利用合理，綜合效益顯著。廢液在溫度185～190 ℃、氨質量分數6%～8%的情況下，處理后廢液中氨和尿素質量分數均<10×10-6，完全達到國家排放標準要求。該低壓水解技術加強了熱能(特別是高位熱能)的綜合利用，充分回收各環節的熱量，不僅使流程大大簡化、減少了設備投資，而且降低了尿素生產的蒸汽消耗以及循環水逐級降溫的動能消耗，運行成本大幅降低。

2 技術改造方案

水解塔規格為Φ1 600 mm×35 162 mm，內設45層高效塔板，目前處于滿負荷運行狀態。在保留原有管線和冷凝器、液位槽等回收設備的前提下，通過增設閥門與新工藝管路實現切換，在二期尿素裝置出現故障時，可在一期尿素裝置不停車的狀態下相互切換。

(1)在水解塔氣相出口至冷凝器之前增加1只切斷閥，閥前在滿足配管需求的情況下于最小距離處增設與主管路相同規格的三通，之后增加與主管路同等規格的截止閥，閥后新增1只壓力調節閥，以控制水解塔壓力，閥后用管線與二分塔連通，在靠近二分塔最小距離處增設截止閥，作為隔斷或實現管路切換之用。根據現場測量，三通至二分塔連接管路長約30 m，采用316L不銹鋼管(Φ219 mm×5 mm)連接。

(2)將系統送來的二段氨水管線連至原回流管路調節閥前，在此三通最小距離處增設2只截止閥，以實現2種工藝流程的切換。

(3)利用停車機會，在二分塔內部安裝內件，此內件通過開孔與水解氣相管路相連，作為水解氣相熱量回收之用。

(4)考慮到改造后二甲液循環量將增加，利用1臺原水解回流泵改造為二甲泵。

3 改造后運行情況及效益

2011年底，利用大修機會安裝二分塔內件，同時預留所有管道接頭；2012年1月，開始主要管道、輔助管道的配接、安裝；2012年2月，進行防腐、保溫作業和管道吹除、吹凈工作；2012年2月 11日，該深度水解節能改造項目一次投運成功，全系統運行較穩定，工藝指標與設備運轉完全正常。

經72 h試運行，系統運行平穩。2012年2月1日至10日平均噸尿素蒸汽消耗1 139 kg，2月13日至15日平均噸尿素蒸汽消耗1 120 kg，下降了19 kg。按二期尿素裝置年產200 kt尿素、蒸汽價格110元/t計，年節約蒸汽費用約41.8萬元。

改造后，停開回流泵(11 kW)1臺、溫水循環泵(55 kW)1臺，增開二甲泵(11 kW)1臺、氨水泵(3 kW)1臺。按年運行時間330 d、電價0.439元/(kW·h)計，年節約電費18.1萬元左右。節約脫鹽水、冷卻水忽略不計，合計年節約費用約59.9萬元。該改造項目投資約42.6萬元，則8.5個月可收回投資。

4 存在問題及解決方法

( 1) 水解塔存在腐蝕現象，上部塔板腐蝕嚴重，影響分解效果，需增設塔底加空氣管線，加入空氣防腐蝕。

( 2) 二分塔在用規整填料損壞，影響傳質和傳熱，致使回收熱能、降低蒸汽消耗未能完全達到預期目標。擬更換二分塔與填料、水解塔上部塔板與筒體。