尿素解吸系統技改總結

郭文龍，張 龍，宋文戈，王 杰

(山西陽煤豐喜肥業〔集團〕有限責任公司泉稷能源公司 山西運城 044000)

山西陽煤豐喜肥業(集團)有限責任公司泉稷能源公司主要以焦爐氣和煤為原料，建有300 kt/a合成氨、520 kt/a尿素和65 kt/a LNG生產裝置。尿素裝置采用改良型二氧化碳汽提法生產工藝，目前裝置日產量可達1 830 t。

1 流程簡述

尿素解吸系統是尿素生產過程中回收NH3、CO2、甲銨和尿素的重要環節，對提高回收率、降低能耗和生產成本具有重要意義。泉稷能源公司尿素裝置中的工藝冷凝液經換熱至105 ℃左右送至第1解吸塔上部第3塊塔盤，自上而下與來自第2解吸塔的解吸氣以及來自水解塔的二次蒸汽逆流傳熱傳質，工藝冷凝液中大部分的CO2和NH3被加熱分離出來，解吸后溫度為130 ℃的解吸液送至水解塔。從第1解吸塔頂部出來的氣體進入回流冷凝器的殼程，被管內的循環冷卻水冷卻，得到的冷凝液進入回流冷凝器的液位槽內，未冷凝氣體去常壓吸收塔進一步洗滌回收，回流冷凝器用解吸液作為吸收液。60 ℃的回流液含NH3和CO2體積分數分別為約25%和18%，經回流泵送出，一部分返回第1解吸塔頂部第1塊塔盤作為回流液，其余送至低壓系統進一步回收利用。

2 存在的問題

為保證解吸系統的正常運行，回流液溫度的設計指標定為65 ℃。但在實際運行過程中，回流冷凝器循環水量全開并經管道增壓后，回流液溫度為77 ℃，最高時達到83 ℃，解吸系統壓力0.40 MPa，嚴重偏離工藝指標。在解吸廢液達標的情況下，解吸量只能達到32 t/h，使解吸系統無法達到預期的回收效果，更無法加量運行，夏季高溫期間將嚴重影響解吸系統的運行，甚至解吸廢液無法進入循環水系統而需排入污水廠作進一步處理。另外，隨著回流液溫度的升高，含有NH3和CO2的解吸系統腐蝕加劇，尤其是甲銨液的腐蝕更嚴重。

3 解決措施

經對比發現，解吸系統無法正常運行的根源是出回流冷凝器的冷凝液溫度偏高，為此，在第1解吸塔頂部氣相管線上串聯1臺回流預冷凝器。具體方案是在解吸塔氣相截止閥兩側開口，分別作為回流預冷凝器物料的進出口，進出口再分別增設截止閥來調節回流預冷凝器的冷凝量，熱量由尿素裝置的循環冷卻水帶走。采取上述措施后，進入回流冷凝器的物料溫度降低，既可減輕回流冷凝器的負荷，又能停運循環水管道增壓泵，從而達到解吸系統正常運行的目的。改造后流程如圖1所示。

圖1 改造后解吸系統局部工藝流程

4 改造效果

如表1所示，改造完成以后，回流液溫度達到了設計指標，不僅降低了裝置的消耗，而且提高了解吸量，解吸系統運行正常，收到了預期的改造效果。

表1 改造前、后解吸效果對比

改造后，解吸量由不足32 m3/h提高至35 m3/h以上，得到的解吸液可直接作為循環水補水，每天可減少污水處理廠廢水處理量超過70 t；65 kW循環水管道增壓泵停運；解吸壓力由0.40 MPa降至0.33 MPa，更有利于解吸操作；隨著回流液溫度的降低，在緩解系統腐蝕的同時，解吸系統的操作彈性增大，保證了夏季高溫期間系統的正常運行。按含稅電價0.45元/(kW·h)、管道增壓泵年運行4 000 h計，年節省電費11.7萬元；年節約循環水補水和解吸廢液處理費用約144.0萬元；噸尿素氨耗降低0.8 kg，年節省合成氨約400 t，噸氨價格以2 500元計，年降低成本104.0萬元。該項目總計年效益在259.0萬元以上，改造效果明顯。