氨汽提尿素裝置換熱器的技術改造

劉戰兵，韓 燕，王 斌

（河南煤業化工集團中原大化公司，河南濮陽 457000）

氨汽提尿素裝置換熱器的技術改造

劉戰兵，韓 燕，王 斌

（河南煤業化工集團中原大化公司，河南濮陽 457000）

氨汽提尿素裝置中換熱器運行優劣，直接關系到裝置是否可以穩定運行，同時對尿素生產的氨耗、汽耗有較大影響，因此對裝置中換熱器的合理改進，有助于實現裝置的穩定運行和節能降耗。

氨汽提；換熱器；事故處理；技改

河南能源化工集團中原大化公司（簡稱中原大化）尿素生產裝置采用氨汽提尿素生產工藝，設計生產能力為1760t/d，1990年5月5日投產。氨汽提尿素裝置中換熱器運行的優劣，直接關系到裝置是否可以穩定運行，同時對尿素生產的氨耗、汽耗有較大影響，因此對裝置中換熱器的合理改進，有助于實現裝置的穩定運行和節能降耗。

1 中壓冷凝器改造

氨汽提尿素裝置的中壓冷凝器E106管側走循環水的來自氨冷凝器E109的38℃二次循環水，殼側走的是甲銨液溫度高達110℃。由于管殼側溫差較大，換熱器運行一段時間后，中壓冷凝器E106管側結垢很嚴重，造成中壓系統壓力偏高，中壓放空增加。

1.1分析原因

（1）通過中壓冷凝器E106的冷卻水溫度較高。進口采用38℃的冷卻水，出口冷卻水達到60℃以上。

（2）通過E106的冷卻水流速低。中壓冷凝器E106管側為循環水單進單出四程換熱器，阻力大，水的流速過慢，因此冷卻水在管程停留時間過長，致使水中懸浮物和磷酸鈣、磷酸鋅等沉積造成結垢。

1.2改造措施

（1）中壓冷凝器E106前串聯一臺換熱器E106B。E106B的冷卻系統使用脫鹽水冷卻，具體流程為將來自供水廠的低溫脫鹽水先進入E106B換熱，再將換熱后的脫鹽水送到鍋爐產生蒸汽，使熱能得以綜合利用，同時節省鍋爐煤的消耗。

（2）E106管程原設計為循環水單進單出4程，后改造為管程為循環水雙進雙出4程換熱，大大提高了循環水量和換熱效果。

（3）將氨冷凝器E109循環水回水管線至E106去的循環水管線去掉，E106循環水進口直接采用32寸循環水總管來的一次水。

1.3運行總結

可以減輕中壓冷凝器E106的熱負荷，消除了中壓冷凝器一直存在的列管結垢問題，同時使熱能得以綜合利用。

2 氨冷凝器E109循環水加濾網

由于尿素裝置循環水管線已運行24年，檢修時發現尿素裝置循環總管內部出現大量的腐蝕坑，腐蝕坑處大量鐵系雜質脫落，同時由于氨冷凝器E109在循環總管的末端，因此造成雜質在換熱器列管進口集聚，堵塞換熱器，使換熱器進水量減少，影響換熱器換熱。

2.1改進措施

在氨冷凝器E109循環水進口管線上增加一過濾器，過濾器前后增加切斷閥，同時增加一副線保證可以在線清洗過濾網。

2.2運行總結

由于循環水管線老化和循環水質量較差，每次大修開車運行一段時間后E109換熱器就會出現堵塞現象，由于E109的換熱量占整個中壓系統的60%左右，因此嚴重時系統需要停車處理，改造后通過加過濾網可以徹底避免因此造成裝置停車，同時可以有效地降低中壓系統放空量。

3 低壓冷凝器改造

低壓冷凝器（E108）是尿素裝置低壓系統重要的換熱設備之一，低壓冷凝器（E108）為低壓系統提供的冷量占60%左右，E106運行是否正常，直接關系到低壓系統的壓力和PV09403的放空量。

由于夏季循環水溫度大于30℃時，E108工藝出液溫度達到48℃，造成低壓系統嚴重超壓，PV09403閥門開度達到50%以上，為降低低壓系統壓力，減少低壓系統放空開度，將E108管程循環水單進單出4程，改造為管程循環水雙進雙出4程，增加E108循環水側的冷量可見圖1、圖2。

圖1　低壓冷凝器循環水改造前流程

循環水線改造項目實施后，按新流程進行了投用，并對投用后相關溫度及閥門開度進行了跟蹤監測，發現效果非常顯著。

從上表1可以看出，E108循環水線改造以后，同樣裝置滿負荷，在前系統工況大致相同情況下，殼側出口甲銨液溫度T09406由改造前的46℃降為改造后的42℃，在低壓系統放空閥PV09403開度較小的情況下，低壓系統的壓力也能得以控制，并且FV09401加水量也減了下來；另外，在循環水進口溫度30℃時，循環水出口溫度由原來的45℃降為改造后的39℃，此回水溫度將大大降低換熱器結垢情況的發生；綜上所看，低壓冷凝器改造達到了預期的改造效果。

圖2　低壓冷凝器循環水改造前流程

表1　改造前后數據對比

4 蒸發系統一段真空優化改造

蒸發系統的真空度高低決定造粒的質量和蒸汽消耗，現在蒸發系統存在真空度偏低和蒸汽消耗偏高的情況，尿素水分易超標，影響到產品的質量。2000年為提高蒸發系統一段真空，增加一冷凝器（E151B）與一段真空第一冷凝器（E151）串聯運行，通過改造后實際運行情況觀察，蒸發一段真空度無明顯好轉，同時出現有時E151B下液管堵塞現象。

4.1原因分析

（1）一段真空第一冷凝器（E151）和E151B串聯后，由于流程增加，造成介質阻力有一定增加。

（2）由于E151冷凝后的氣相溫度為50-60℃，再通過E151B冷卻效果不太明顯。

（3）生產中經過E151B換熱后工藝測溫度偏低，同時由于E151B工藝側下液管線偏細和較長，易出現E151B下液管中工藝介質結晶堵塞的現象，造成蒸發一段真空惡化，易造成尿素產品水含量偏高，嚴重時引起產品質量事故，同時增加裝置噸尿素汽耗。

4.2整改措施

具體改造如下：①改造前一段真空第一冷凝器（E151）和E151B串聯后，由于流程增加，造成介質阻力有一定增加，同時由于E151冷凝后的氣相溫度為50-60℃，再通過E151B冷卻效果不太明顯，蒸發系統真空度偏低，現在把E151B主管線進口直接連接到E151進口上，實現E151和E151B并聯起來，有效地提高了蒸發的真空度；②在E151B進口管線上加1〞3mm厚的工藝液管線，有利于E151B氣相的吸收和換熱；③E151B與E151并聯出口處增加一切斷閥，有利于E151B調節控制可見圖3、圖4。

圖3　改造前流程

圖4　改造后流程

4.3改造后運行情況

E151和E151B串聯改并聯完成后，首先蒸發系統真空度明顯好轉，蒸發一段真空由現在的0.85bar（絕壓）降低到0.65bar（絕壓），蒸發系統節省了大量蒸汽，系統更好操作截至目前沒有出現尿素水分和縮二脲超標的現象，保證了產品質量；同時徹底解決了生產中避免了E151B工藝測溫度偏低，易造成E151B結晶堵塞的現象。

表2　改造前2014年5月部分運行數據

表3　改造后2015年5月部分運行數據

經濟效益：改造完成以來，沒有出現尿素水分和縮二脲超標的質量事故，產品質量合格率100%，以每小時生產60t尿素計算，通過改造一段真空可由現在的0.8bar（絕壓）降低到0.65bar（絕壓），通過以前數據分析，每小時可節約高壓蒸汽1.5t。

5 結束語

換熱器運行的優劣直接關系到裝置的長周期運行、系統的氨耗汽耗、設備的運行周期等各方面，通過對裝置中換熱器的進行了合理改進，使尿素裝置部分換熱器的運行效率有了明顯的提高，從而實現了的長周期運行，系統氨耗、汽耗有了明顯下降。

Transformation of Ammonia Stripping Urea Plant Heat Exchanger

Liu Zhan-bing，Han Yan，Wang Bin

Ammonia stripping urea plant heat exchanger pros and cons of running is directly related to whether the device can be stable operation，while the production of ammonia to urea consumption，steam consumption has a greater impact，so a reasonable improvement on the heat exchanger means，contribute to stable operation of the device and energy saving.

ammonia stripper；heat exchanger；accident treatment；technical innovation

TQ440.5

A

1003-6490（2016）01-0003-02

2015-12-20

劉戰兵，技師，主要從事尿素生產工作。