水溶液全循環法尿素裝置的兩個節能方案

羅時誠

（江西昌九生物化工股份有限公司江氨分公司，江西南昌 330012）

水溶液全循環法尿素裝置的兩個節能方案

羅時誠

（江西昌九生物化工股份有限公司江氨分公司，江西南昌 330012）

介紹水溶液全循環法尿素裝置的兩個節能方案——預精餾系統整體防腐方案，一篜加熱器、閃蒸加熱器改造方案。

水溶液全循環法尿素裝置；預精餾塔；防腐；一篜加熱器；閃蒸加熱器；改造方案

水溶液全循環法尿素裝置由于消耗高，正面臨生存壓力。筆者根據四十多年來學習和工作的經歷，不斷地研究和摸索，提出兩個改進措施，以供同行們探討。

1 預精餾系統整體防腐方案

由于人們對事物的認識是循序漸進的，預分離－預精餾工藝中預精餾系統先天存在進料不穩等設計缺陷，以及設備、管線等制作、操作、檢修等方面的原因，幾個不利因素疊加在一起就導致腐蝕產生或消耗上升。

1.1 湘江氮肥廠的情況

尿塔襯里材質是尿素級316L，厚度為8 mm；焊條為BM310Mo-L。1990年1月30日、31日，因使用劣質煤，進入尿塔的CO2氣體中H2S含量猛增至1156 mg／m3，尿素成品呈深咖啡色，成品Ni含量高達316×10－6，尿塔襯里出現嚴重腐蝕，但預精餾塔的使用情況仍正常。

1.2 江氨公司的情況

尿塔襯里材質是尿素級316L，厚度為8 mm，直徑1．4 m，容積41 m3，1985年9月單塔投運。2008年2月，尿素車間短停檢修時突然發現尿塔檢漏孔噴出合成液，經檢查（從下往上數）第七筒節與第八筒節下環焊縫熔合線有多處蝕坑，引起應力腐蝕破裂，導致襯里被貫穿。經打磨補焊后繼續使用至2009年1月停用。平常入塔CO2氣中H2S時有超標，但襯里從未泄漏過，連續運行了23 a；襯里中、下部減薄了2 mm左右，局部減薄5 mm；從尿塔進廠起，檢修一直是由筆者負責并且是首席打磨工。

上世紀八、九十年代，一段分解加熱器由于加二次空氣的止逆閥堵塞，多次2～3 d加不進二次空氣，大修時檢查預精餾塔，仍然可見原始加工痕跡。1996年增加了預分離器和一吸外冷器。2000年前后，裝置一般年產165 kt尿素。2000年11月份大修，沒有更換設備和管線，預精餾塔內也無腐蝕；但一開車就首次發現預精餾塔等腐蝕，時而腐蝕，時而不腐蝕。2004年3月19日最后一次更換了四層加厚塔板和浮閥并作鈍化處理，總共四次用雙氧水鈍化，五次更換塔板和浮閥；由于擔心材質出現問題，筆者把經南昌飛機制造公司檢驗過的材料送某廠看著他們加工浮閥。預精餾塔去一分加DN150管線因腐蝕多次更換；一段分解分離器去二分塔的調節閥及閥前管線有一次使用一個星期就腐蝕了；至2004年3月30日，因DN1 200預精餾塔下筒體及錐體外漏（外面包了一層厚鋼板），危及安全操作，塔內除了最上層升氣管塔板（從未更換過）和除沫器存在外，其余四層浮閥塔板及溢流堰等全腐蝕了；換成DN1 400預精餾塔，更換一分加熱器進液管，材質為Sadvik 3R60 Urea Grade的管線；腐蝕問題仍折騰了近二個月才逐漸消減（包括進口管）。當時沒有找出導致腐蝕的原因，但工作溫度最高的一分加熱器和一段分解分離器無腐蝕。如果缺氧，為什么不腐蝕它們呢？而要跑到有氧的預精餾塔等去腐蝕？當年湖北宜化直徑1 m的預精餾塔日產360 t尿素，去一分加熱器管線由DN150改成DN200未見腐蝕，當然筆者并不認同這種做法；原中尿廠預分離流程在負荷很低的情況下，溫度120℃左右，預分離器的作用應當是不錯的，液相所含氧量已經不多了，一分加熱器未加二次空氣，卻無腐蝕發生；而預精餾流程物料經過預精餾塔內件，氧氣進一步逸出，由此可知，真正需要補充的二次空氣很少，故缺氧腐蝕及硫含量高導致腐蝕這種推論與事實不符。況且1966年石家莊化肥廠預精餾流程剛開始生產時，并未加入二次空氣也沒有腐蝕。實際上，我們對腐蝕產生的原因、材料的腐蝕機理在認識上是膚淺的，如對汽提法高壓設備相關腐蝕的認識也是如此，存在有罪定論；最好的辦法是多看看國內外有關論文，打開思路，不要局限于化工領域的參考書，應在實踐中不斷積累知識。

筆者能系統地解決預精餾塔及相關設備、管道的腐蝕：①當負荷低時，預分離氣相出口閥打開或部分打開，預精餾塔及相關設備、管道等出現腐蝕；②無論預分離氣相出口閥打開或關閉時，預精餾塔及相關設備、管道均出現腐蝕。

使預分離器氣相出口閥始終全開而不出現上述腐蝕，可提高一、二段系統操作穩定性并降低消耗；一分加熱器二次空氣加入量可從噸尿2 m3減至0．5 m3，加多了二次空氣，不僅浪費氨等，而且增加了尾氣的可爆性等。

2 一蒸加熱器、閃蒸加熱器的改造方案

閃蒸槽通用設計壓力為0．044 MPa（絕壓；下同），由于真空度高，閃蒸尿液難以下流等原因，實際操作壓力一般為0．07～0．08 MPa，為什么會產生這種情況呢？因設計理念存在問題；實驗室、中試與正式生產存在一個放大效應，我們必須找出癥結所在。筆者把閃蒸加和一蒸加作必要的改動，閃蒸壓力就降為0．05 MPa左右，利用一段分解氣＋二甲液并聯加熱閃蒸加和一蒸加熱利用段管程的尿液，使系統熱回收率大幅增加并降低一段分解壓力，降低蒸汽消耗和氨耗等。也可分二步走：不管有無閃蒸加，作必要的改動，不破壞一蒸加熱器，噸尿可節約50 kg蒸汽，一蒸加熱利用段換熱面積偏小的設備可不改大；第二步，如閃蒸加殼體是碳鋼的，暫不動，待第一步取得效果后再改。

查飽和水蒸氣表（以壓強為準），0．7 MPa的蒸汽冷凝液每千克僅能閃蒸出0．027 kg、0．5 MPa的飽和蒸汽；1．3 MPa的蒸汽冷凝液每千克可閃蒸出0．057 kg、0．7 MPa的飽和蒸汽。在尿素工藝中，供到系統中的熱量未加充分利用就轉移到冷卻水中，很明顯，這是很不經濟的。從這個方面來說，在一定的溫升下，尿素合成過程噸尿冷卻水消耗是其熱效率和熱回收率的一個度量標準。

1983年中氮廠第三次年會上，五環工程公司程忠振總工介紹我公司尿素裝置設計情況時說：“采用多壓力等級的蒸汽和冷凝系統，這樣噸尿可以節省60 kg 1．3 MPa飽和蒸汽，同時一段和二段分解系統以及一段和二段蒸發系統也采用不同等級的飽和蒸汽；避免使用260～300℃過熱蒸汽而造成加熱管內壁容易生成污垢層，有利于設備長周期穩定運行。”

筆者引用前蘇聯專家的話當結束語：“盡管新的汽提法工藝已經成熟，但溶液循環法仍然是最先進的，因為溶液循環法還有許多改進的余地。”

［1］上海化工研究院尿素車間譯．尿素譯文集［M］．北京：化學工業出版社，1979．

［2］羅時誠．淺談硫化物對尿素合成塔和預精餾塔的腐蝕［J］．氮肥與甲醇，2009，4（6）：58～59．

［3］羅時誠，劉孝弟．有關水溶液全循環法節能的探討［J］．氮肥與甲醇，2010，5（3）：72～74．

［4］羅時誠，付鐵．巧用尿素二段蒸發加熱器［J］．氮肥設計，1992，31（2）：58～59．

［5］羅時誠，張造弦．對尿塔檢修、設計和制造的幾點思考［J］．江西化工，1994，10（3）．

［6］羅時誠．尿素一段分解分離器視鏡改造［J］．中氮肥，1993，9（5）：61～62．

Two Energy-Saving Programs for the Total Recycl Urea Plant

LUO Shi-cheng
（Jiangan Branch of Jiangxi Changjiu Biological and Chemical Co．，Ltd．，Nanchang Jiangxi 330012，China）

Describe the two energy-saving programs for the total solution recycling urea plant，which one is overall corrosion prevention for pre-distillation system，the other is revamping for the first evaporation heater and the flash evaporation heater．

total recycl urea plant；pre-distillation tower；corrosion prevention；first evaporation heater；flash evaporation heater；revamping program

TQ441．41

B

1003-6490（2014）01-0065-02

2013-07-18

羅時誠（1953－），男，江西南昌人，高級工程師，原江氨公司化肥分廠副廠長。