蒸汽系統(tǒng)優(yōu)化控制措施探討

(中國石油大慶石化分公司化肥廠，黑龍江 大慶 163714)

中國石油大慶石化分公司化肥廠尿素裝置于1973年建成投產(chǎn)，該裝置采用荷蘭斯塔米卡邦公司的二氧化碳汽提工藝，設(shè)計生產(chǎn)能力為1 620t/d，根據(jù)市場供需平衡的需要，2005年完成裝置擴能改造，生產(chǎn)能力提至2 300t/d，成為東三省的主要尿素供應(yīng)商。

但在近幾年，隨著尿素新建裝置的集中投產(chǎn)，造成市場供大于求，產(chǎn)能嚴重過剩，尿素價格日益下滑，市場持續(xù)低迷，化肥行業(yè)面臨寒冬。為了有效控虧，尿素裝置只能長期低負荷運轉(zhuǎn)，在這種形勢下，通過節(jié)能降耗來降低產(chǎn)品成本成為當(dāng)前工作重點。在散裝尿素單位成本中，液氨及蒸汽所占比例較高，液氨的消耗控制相對容易，通過提高各個吸收系統(tǒng)效率，控制住尾氣放空，氨損耗不大。雖然個別時間段控制不好，只會增加該時段的氨耗，但整體氨耗平衡不會出現(xiàn)太大偏差，低負荷期間氨耗控制均在0.570t/t ur左右；而蒸汽則不然，消耗高了會增加產(chǎn)品成本。為了實現(xiàn)節(jié)能挖潛，節(jié)省蒸汽用量，車間對蒸汽消耗進行了一整套優(yōu)化調(diào)整，經(jīng)過一段時間觀察，效果顯著。

1 蒸汽系統(tǒng)工藝流程

尿素裝置的高壓蒸汽由熱電廠供給，壓力為4.0MPa，溫度為385℃，共分3路進入尿素裝置：第1路為驅(qū)動CO2壓縮機透平用蒸汽；第2路為水解塔用蒸汽；第3路是驅(qū)動高壓甲銨泵透平用蒸汽。正常生產(chǎn)時，從壓縮機透平抽出的背壓蒸汽進入尿素蒸汽系統(tǒng)，分別轉(zhuǎn)化成2.0MPa、0.9MPa蒸汽，供尿素正常生產(chǎn)使用，蒸汽最終冷凝液回收至蒸汽冷凝液槽中，通過泵外送至水汽車間進行回收。

2 控制措施

2.1 4.0MPa優(yōu)化控制

2.1.1壓縮機組用氣控制

(1)優(yōu)化壓縮機ITCC系統(tǒng)防喘振控制線，在保證機組平穩(wěn)運行的情況下，適當(dāng)降低防喘振控制預(yù)留度，避免機組打回流造成的蒸汽消耗。

(2)適當(dāng)提高原料二氧化碳進口壓力，進而降低蒸汽消耗。

(3)操作人員認真監(jiān)控系統(tǒng)，及時根據(jù)負荷、溫度、壓力等參數(shù)變化，調(diào)整機組參數(shù)，確保機組在最優(yōu)工況下運行。

2.1.2水解塔用氣控制

水解塔用主蒸汽將工藝冷凝液升溫至200℃以上，使尿素發(fā)生水解反應(yīng)生成氨和二氧化碳，然后去解吸塔中將氨和二氧化碳解吸出來，接著去回流冷凝器進一步回收氨和二氧化碳。水解塔用汽優(yōu)化主要是在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時，適當(dāng)降低蒸發(fā)一、二段真空度，減少蒸發(fā)閃蒸汽中尿素含量，進而減少水解蒸汽用量。

在保證解吸排液合格的情況下，適當(dāng)降低水解蒸汽。

2.2 2.0MPa蒸汽優(yōu)化控制

(1)裝置2.0MPa蒸汽主要用于提供汽提塔汽提所需要的熱量，根據(jù)實際生產(chǎn)經(jīng)驗，摸索出合理的物料氨碳比以及水碳比，提高了合成反應(yīng)轉(zhuǎn)化率，降低汽提蒸汽用量。

(2)適當(dāng)提高汽提氣(二氧化碳)溫度，增加汽提氣自身熱量，蒸汽消耗也有所降低。

優(yōu)化調(diào)整后的數(shù)據(jù)見表1。

表1 2.0MPa蒸汽優(yōu)化前后控制指標(biāo)對照

2.3 0.9MPa蒸汽優(yōu)化控制

0.9MPa蒸汽主要用于二段蒸發(fā)加熱器加熱尿液，以及用作高壓系統(tǒng)伴熱管線的熱源。在保證尿素產(chǎn)品質(zhì)量合格、安全生產(chǎn)的情況下，適當(dāng)降低二段蒸發(fā)尿液溫度，由原來的138℃降至137℃，蒸汽消耗也有所降低。

2.4 0.4MPa蒸汽優(yōu)化控制

0.4MPa蒸汽主要由高壓甲銨冷凝器內(nèi)部甲銨冷凝釋放熱量副產(chǎn)，供給解吸塔、部分加熱器及系統(tǒng)伴熱，以下列舉其優(yōu)化控制措施。

2.4.1適當(dāng)提高產(chǎn)汽量

合理配比系統(tǒng)物料，適當(dāng)提高進入高壓甲銨冷凝器的甲銨溫度以及液氨溫度，增加內(nèi)部物料熱量，進而增加產(chǎn)汽量。

2.4.2解吸蒸汽控制

合理控制裝置系統(tǒng)排放廢水量(中壓系統(tǒng)沖洗水以及部分泵體預(yù)熱水)，降低解吸系統(tǒng)處理量，在保證排液指標(biāo)的情況下，降低蒸汽用量。

2.4.3蒸發(fā)蒸汽控制

(1)適當(dāng)調(diào)節(jié)蒸發(fā)一、二段蒸汽噴射器開度，在產(chǎn)品質(zhì)量合格的情況下，要適當(dāng)關(guān)小開度，降低蒸汽消耗。

(2)充分利用二段加熱器換熱后蒸汽冷凝液的熱量對一段加熱器進行加熱，實現(xiàn)熱量的綜合利用，對降低蒸汽消耗有一定作用。

2.4.4輔助蒸汽控制

尿素裝置另有部分蒸汽用于設(shè)備管線伴熱以及安全閥吹掃，雖然單點用量不大，但因使用點較多，累計起來也能造成一定蒸汽消耗。因此，應(yīng)采取以下措施，包括根據(jù)季節(jié)加強對各加熱器、疏水器副線閥開度控制，在非防凍期內(nèi)盡量關(guān)閉，同時關(guān)小安全閥吹出氣等。0.4MPa蒸汽系統(tǒng)優(yōu)化前后控制指標(biāo)對照見表1。

表2 0.4MPa蒸汽系統(tǒng)優(yōu)化前后控制指標(biāo)對照

3 取得成效

通過采取以上措施優(yōu)化調(diào)整蒸汽系統(tǒng)，系統(tǒng)蒸汽消耗明顯降低，與之前55%負荷運行數(shù)據(jù)相比，裝置蒸汽單耗由原來的1.40t/t ur下降至1.35t/t ur(裝置的蒸汽單耗等于每天電廠來的4.0MPa蒸汽總質(zhì)量與尿素產(chǎn)量的比值，蒸汽總量包括壓縮機蒸汽用量、水解塔蒸汽用量和高壓甲銨泵蒸汽用量)，以蒸汽128.97元/t的平均價格計算，尿素成本可降低6.45元/t。

4 結(jié)語

在今后的生產(chǎn)運行過程中，繼續(xù)抓好節(jié)能減排工作，加強對系統(tǒng)的優(yōu)化控制，同時也從點滴做起，合理利用每一處熱能，盡可能降低蒸汽消耗。