蒸發式冷凝器在尿素氨冷凝器上的應用

黃新奎　韓愛峰

(陽煤平原化工有限公司山東平原253100)

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蒸發式冷凝器在尿素氨冷凝器上的應用

黃新奎韓愛峰

(陽煤平原化工有限公司山東平原253100)

0前言

陽煤平原化工有限公司化肥一廠1#尿素裝置(100 kt/a尿素)和2#尿素裝置(180 kt/a尿素)分別在1999年和2000年建成投產。2套尿素裝置共用1套循環水系統，同時該尿素裝置循環水還供合成氨系統碳酸丙烯酯脫碳崗位的碳酸丙烯酯冷卻器、冰機系統的油冷卻器、變換系統的變換氣冷卻器使用。原尿素裝置采用管殼式氨冷凝器，其安裝在框架頂部(標高約30 m)，氨冷凝器耗水量約占尿素裝置循環水水量的30%，需要采用高揚程的循環水泵。

1存在的問題

夏季2#尿素裝置滿負荷生產時，其氨冷凝器出口氣體溫度較高(約38 ℃，最高達42 ℃)，且波動幅度大；同時，還經常出現惰洗器帶液、中壓系統壓力波動等問題，嚴重時尿素裝置被迫減量生產，造成尿素裝置氨耗增高。增開循環水泵也只能短時間緩解氨冷凝器溫度波動的問題，不能徹底解決氨冷凝器溫度高和溫度波動對生產負荷的影響；增開循環水泵后，還會導致循環水系統電耗大幅上升。

2改造技術方案

為解決2#尿素裝置氨冷凝器溫度高、影響夏季尿素裝置生產的問題，2011年12月開始討論制定對2#尿素裝置氨冷凝器進行改造的方案，決定增設1臺蒸發式冷凝器作為尿素氨冷凝器，于2012年7月并入系統。借鑒其他企業的經驗，采用NSAL- 800型(換熱面積800 m2，設計壓力2.0 MPa，設計溫度150 ℃，風機功率4×5.5 kW, 風量4×78 000 m3/h, 水泵功率水流量2×135 m3/h，)蒸發式冷凝器與氨冷凝器C并聯，其出口氣液混合物經分離器分離后，氣相進入惰洗器，分離下來的液氨送至液氨緩沖槽出口液氨管線。氨冷系統工藝流程見圖1。

3投運情況

3.1 投運初期存在問題

2012年7月2日蒸發式冷凝器投運后，投運初期運行不穩定，效果不明顯。蒸發式冷凝器出口氣液混合物進分離器，當進入氨冷凝器C閥門全部關閉后，出現分離器下液受阻、氣相帶液的問題。針對此問題進行了原因分析：

(1) 分離器出口液氨應進液氨緩沖槽入口，由于緩沖槽入口沒有備用管口，蒸發式冷凝器出口下液管直接接在緩沖槽出口管道上，緩沖槽內液位與蒸發式冷凝器下液管位差約有1.5 m，折合阻力0.01 MPa。

(2) 蒸發式冷凝器與液氨緩沖槽沒有設置氣相平衡管。分離器與惰洗器相連，壓力較液氨緩沖槽要低，分離器壓力會略低于液氨緩沖槽壓力0.02 MPa。

(3) 分離器液相出口管線上設有0.5 m高的U形管。U形管前液氨產生的靜壓只能克服0.03 MPa的壓力，液氨才能順利流入液氨緩沖槽的排液管中。

(4) 由于分離器安裝位置并不高，內部液氨產生的靜壓不足以克服0.03 MPa的壓力，所以分離器內部充滿液體，甚至蒸發式冷凝器蒸發冷盤管的中下部也產生積液；同時，由于蒸發冷盤管內積聚大量液氨，換熱面積大大減少，導致其蒸發冷凝效果不好。

3.2解決措施

針對以上分析的原因，通過調整氨冷凝器C進口閥門，將進入蒸發式冷凝器與氨冷凝器C的氣量分配，使氨冷凝器C與蒸發式冷凝器的氣量達到平衡。調整后，基本沒出現過分離器滿液、下液不暢的現象。

圖1　氨冷系統改造后工藝流程

3.3改造效果

蒸發式冷凝器投運前、后工藝參數見表1。

表1　蒸發式冷凝器投運前、后工藝參數

從表1數據可以看出：蒸發式冷凝器投運后與投運前相比，尾吸塔出口氣中φ(NH3)下降了0.97%，尿素產量增加了1.025 t/h，噸尿素氨耗降了5.4 kg。按2#尿素裝置年產尿素180 kt 、液氨價格2 500元/t計，每年可減少氨損失997 t，年效益249萬元。改造后，尿素裝置生產操作比較穩定，因氨冷凝器出口氣溫度波動而導致尿素裝置減量現象得到徹底解決，2#尿素裝置操作難度大幅降低。

(收到修改稿日期2015-09-06)