CO2汽提尿素裝置無放空高壓開車法應用總結

孫 巖，張宜芳，馬學成

（兗礦新疆煤化工有限公司，新疆烏魯木齊 830011）

CO2汽提尿素裝置無放空高壓開車法應用總結

孫 巖，張宜芳，馬學成

（兗礦新疆煤化工有限公司，新疆烏魯木齊 830011）

主要介紹2014年5月19日，兗礦新疆煤化工有限公司尿素車間，因合成塔氣相放空調節閥HV-8003閥門泄漏停車檢修。尿素車間在HV-8003閥門退出系統檢修的情況下，研究制定切實可行的開車方案并安全實施的過程。

CO2汽提裝置；開車法；無放空

兗礦新疆煤化工有限公司520kt/a CO2汽提尿素裝置，在高壓系統設計放空閥HV8003，安裝在尿素合成塔氣相管線，作為開車放空使用，用于排出系統升壓過程中多余的CO2，以維持系統的壓力穩定。在2012年至2013年之間，尿素裝置開車均采用HV-8003放空閥。由于HV8003放空氣體中含有氨、甲銨、尿素顆粒等腐蝕性物質，加上閥前后壓差較大，該閥門經常出現閥卡、打不開、內漏等問題，閥門維修周期長，制約了生產的運行。工程技術人員通過查閱各種資料，發明了不用HV8003仍然能將系統正常安全開起來的方法-無放空高壓開車法。現將CO2汽提尿素裝置使用無放空高壓開車法的情況總結如下，以供其它類似裝置開車借鑒。

1 工藝流程簡介

由二氧化碳壓縮機加壓送來原料CO2，經汽提塔與合成尿液接觸，與汽提氣混合進入高壓甲銨冷凝器，與高壓液氨泵送來的液氨進行生成甲銨的反應，反應后的液體進入尿素合成塔進行甲銨脫水生成尿素的反應，最后經合成出液閥門HV8002控制液位50%～80%，入汽提塔進行汽提反應后進入低壓后系統進行未反應物的分解回收及蒸發造粒。合成塔內沒有生成甲銨的游離的氨與CO2，進入高壓洗滌器進行部分吸收冷凝，經高壓噴射器抽吸至高壓甲銨冷凝器，參與反應。剩余沒有吸收的氣體，經正常生產壓力控制閥門HV8004進入低壓吸收塔。合成塔氣相出口至高壓洗滌器管道上設計有開車放空閥HV8003閥門，用于高壓升壓及投料后1h內CO2的排出。

2 開車過程簡述

通過向高壓系統內輸送CO2將高壓系統內的壓力升至8MPa后，依序進行二氧化碳、甲銨（原始開車以脫鹽水代替）和液氨的投料，二氧化碳以體積流量為5 000 m3（標）/h送入汽提塔，經汽提塔排出的二氧化碳進入高壓甲銨冷凝器，甲銨以體積流量為3m3/h進入高壓洗滌器內，從高壓洗滌器排出的甲銨進入高壓甲銨冷凝器，液氨以體積流量為51m3/h進入高壓甲銨冷凝器內。

從高壓甲銨冷凝器排出的混合物進入尿素合成塔，從尿素合成塔排出的液體進入汽提塔，從尿素合成塔排出的氣體進入高壓洗滌器，從高壓洗滌器排出的氣體進入低壓吸收塔進行吸收，投料40min至60min后，高壓洗滌器的出氣溫度為120℃至125℃，換熱器的回水溫度與上水溫度的溫差為8℃以上。將二氧化碳的投料量升至體積流量為12 000 m3（標）/h送入汽提塔內。

當高壓洗滌器的出氣溫度為140℃至145℃時，將二氧化碳的投料量升至體積流量為20 000 m3（標）/h，此時，高壓甲銨冷凝器的出液溫度為155℃以上。用高壓洗滌器氣相調節閥和低壓汽包控制高壓壓力，尿素合成塔上部出現液位系統開始出料，合成部分完成開車，后系統循環、回收、蒸發、造粒開車，完成整個開車過程。系統升壓排出時間50～65min，系統出料時間為117 min，與正常投料60%～70%合成塔需要3h左右出料時間相當。高壓圈關鍵指標在可控范圍。系統壓力出料前僅達到11.5MPa。

3 開車過程中的注意事項

1）高壓圈用二氧化碳升壓至8.0MPa左右，確保甲銨生成后不分解；出料前高壓壓力要低于12MPa。

2）系統進料高氨碳比控制，按原開車法汽包控制，同時氨碳反應溫度偏低1～2℃控制。

3）需要控制低水碳比。

4）理論上，高壓圈內充滿的CO2參與反應，以高洗器放空調節閥最大流通量1 800 m3（標）/h為上限，結合氨和二氧化碳反應溫度，控制CO2投入在4 000～6 000 m3（標）/h，確保高壓圈壓力投料后1h左右在控制壓力在10MPa左右。

5）為確保排出升壓過程中的CO2，參照正常開車數據，對合成塔出氣溫度、高洗器出氣溫度做了規定，結合高調水溫差變化，確定CO2加負荷具體時間。HV8003開關的大小要與下液溫度密切相關。

6）為避免CO2投入量大，高壓洗滌器調節閥排放量不及時造成超壓，必要時短時間中斷投料以緩解高壓圈壓力上升，該項在我公司開車過程中沒有出現過。

7）盡可能達到較高的轉化率。避免循環、蒸發系統操作困難。

8）依靠高壓洗滌器調節閥放空氣氣流量［900-1800 m3（標）/h］，確定CO2投料量，有效控制高壓壓力。

4 經濟效益分析

1）該方法使CO2汽提尿素裝置提前達到系統平衡，較原放空法提前12h左右算，多產尿素12t，增收19.27萬元。

2）單次開車少產不合格品200t，與合格品差價200元左右，增收節支4萬元左右。

3）投料量為設計的15%～20%，壓縮機能耗低，該運行狀況4～6h，每小時節約3.8MPa動力蒸汽5t左右，單次開車節省3.8MPa動力蒸汽，節約0.135萬元左右。

4）開車過程減少損失液氨約3t，單次開車節約資金0.6萬元。

5）改變開車方法后，此流程設計只作為升溫鈍化使用，閥門使用壽命大大延長，年節約維修費用約5萬元。

5 結論

該開車法從2013年首次開始使用，至今在我公司尿素裝置上已使用多次，滿足尿素生產工藝要求。大大改善了員工勞動條件和作業環境，有利于員工健康，提高了資源利用率，避免了開車過程中放空氣體對環境的污染。該方法已獲得發明專利授權，有望在同類型裝置推廣使用。

Application Summary of No-Venting High-Pressure Driving Method for CO2Stripping Urea Plant

Sun Yan，Zhang Yi-fang，Ma Xue-cheng

May 19，2014，Yankuang Xinjiang Coal Chemical Co，Ltd.urea plant，because of the synthesis tower gas venting control valve HV-8003 valve leakage shutdown maintenance，urea plant in the HV-8003 valve exit system maintenance situation，Study and formulate practical driving scheme，the process of safe implementation.

CO2stripping unit；driving method；no venting

TQ441.41

A

1003-6490（2016）07-0002-01

2016-07-07

孫巖（1973—），男，山東滕州人，主要從事生產技術管理工作。