大顆粒回收尿液對蒸發系統的影響及優化操作

王淑霞，粟 升，鄢俊強

(中國石油塔里木石化分公司，新疆 庫爾勒 841000)

中國石油塔里木石化分公司尿素生產采用TEC流化床大顆粒造粒生產工藝，在生產過程中會產生大量的粉塵，為了達到氣體的排放標準，產生的粉塵必須經過洗滌回收，大顆粒尿素粉塵回收系統主要是將來自造粒機、產品冷卻器和超大顆粒冷卻器以及小部分來自粉塵收集風機的粉塵，在粉塵洗滌器填料層中與噴灑的尿素溶液逆向接觸實現除塵，經處理后，粉塵洗滌器尾氣中尿素粉塵含量為30mg/Nm3或更少，粉塵洗滌器底部的尿液濃度達45%時返回蒸發系統回收[1，2]。

1 大顆粒回收尿液對前系統的影響

裝置將L103(低壓分解器液位槽)的尿液經LIC-1022(低壓分解器出液調節閥)、LV-1022減壓后，在0.032MPa(a)壓力下進入V104(真空預濃縮器分離器)，大顆粒裝置粉塵洗滌器回收的尿液通過GA-605(大顆粒粉塵回收溶解槽尿液泵)加入V104(真空預濃縮器分離器)預熱預濃縮或者加入E114(真空濃縮器換熱器)直接蒸發濃縮。大顆粒回收尿液返回蒸發系流程見圖1。

圖1 大顆粒回收尿液返回蒸發系統流程

1.1 粉塵洗滌器回收尿液加入V104

當粉塵洗滌器回收尿液加入V104(真空預濃縮器分離器)時，其優點在于粉塵洗滌器回收尿液未加入之前，L104(真空預濃縮器液位槽)底部溫度大約為102℃，尿素濃度約為85%；當粉塵洗滌器回收尿液加入V104(真空預濃縮器分離器)時，粉塵洗滌器回收尿液的溫度約為42℃，濃度約為45%，與L103(低壓分解器液位槽)過來的濃度約為70%、溫度為144℃的尿液充分混合，并且在E-104(真空預濃縮器換熱器)中進行初步提濃后，減輕了真空濃縮器的蒸發負荷。其缺點是受真空預濃縮器換熱器E104換熱能力的限制，在生產過程中L104(液位槽)底部溫度TI-1047(真空預濃縮器出液溫度)會降低至90℃以下，在此條件下，尿素很容易結晶，影響P106(尿素溶液泵)的打量。

1.2 粉塵洗滌器回收尿液加入V114

當粉塵洗滌器回收尿液加入E114(真空濃縮器換熱器)時，其優點是對前系統無影響，不會造成尿素溶液泵P106的打量波動；但其缺點是低溫稀濃度的粉塵洗滌器回收尿液加入到102℃的、大約85%的尿液中時，沒有充分的混合，尿液可能發生少量結晶，出現E114(真空濃縮器換熱器)管內尿液溫度、濃度分布不均的現象，影響E114(真空濃縮器換熱器)的換熱效率[3]。

2 V104氣相管線上添加PV1032

裝置采用將粉塵洗滌器回收尿液加入V104(真空預濃縮器分離器)中，為了避免P106(尿素溶液泵)打量波動，在V104(真空預濃縮器分離器)氣相管線上添加一個PV1032(控制閥)，用來調節V104(真空預濃縮器分離器)內部真空，控制L104(真空預濃縮器液位槽)的下液溫度，TI1047(真空預濃縮器)出液溫度不低于90℃。在V104(真空預濃縮器分離器)氣相管線上添加PV1032(真空預濃縮器分離器調節閥)之前，PI1032(真空預濃縮器)壓力為32kPa，蒸發系統E114(真空濃縮器換熱器)需要蒸發水量18.2t/h；當GA-605(大顆粒粉塵回收溶解槽尿液泵)加入E114(真空濃縮器換熱器)中時，蒸發系統E114(真空濃縮器換熱器)需要蒸發水量22.5t/h。在V104(真空預濃縮器分離器)氣相管線上添加一個控制閥之后，當GA-605(大顆粒粉塵回收溶解槽尿液泵)加入V104(真空預濃縮器分離器)中時，在PI1032(真空預濃縮器)壓力不同的情況下，E114(真空濃縮器換熱器)需要的蒸發水量見表1。

表1 大顆粒返回尿液加入不同點及操作壓力下的蒸發水量統計

3 在生產中的優化操作應用

由表1數據可知，經過分析后可知，當GA-605(大顆粒粉塵回收溶解槽尿液泵)加入V104(真空預濃縮器分離器)中時，蒸發系統E114(真空濃縮器換熱器)需要蒸發的水量趨勢見圖2。

圖2 不同加入點及操作壓力下E114的蒸發水量趨勢

由圖2可以看出，當GA-605(大顆粒粉塵回收溶解槽尿液泵)加入V104(真空預濃縮器分離器)中時，在V104(真空預濃縮器分離器)氣相管線上添加一個控制閥后，隨著PI1032(真空預濃縮器)壓力的升高，E114(真空濃縮器換熱器)需要蒸發的水量也隨之升高。當GA-605(大顆粒粉塵回收溶解槽尿液泵)加入V104(真空預濃縮器分離器)時,隨V104(真空預濃縮器分離器)壓力P1032的不同,E114(真空濃縮器換熱器)需要蒸發水量見圖2 B點C點。由圖中可以看出,當GA-605(大顆粒粉塵回收溶解槽尿液泵)加入不同的地方時,E114(真空濃縮器換熱器)需要蒸發水量的曲線相交于C點處,在C點之后，隨著真空預濃縮器壓力PI1032的升高,E114(真空濃縮器換熱器)需要蒸發水量比大顆粒粉塵回收溶解槽尿液泵GA-605加入E114(真空濃縮器換熱器)中時的還多,加重了E114(真空濃縮器換熱器)的蒸發負荷。在B點與C點之間E114(真空濃縮器換熱器)需要蒸發水量比GA-605(大顆粒粉塵回收溶解槽尿液泵)加入E114(真空濃縮器換熱器)中時的要少,減輕了E114(真空濃縮器換熱器)的蒸發負荷。

通過圖2可知，C點對應真空預濃縮器壓力PI1032在43kPa，實際生產中真空預濃縮器壓力PI1032應低于43kPa，如果蒸發系統E114蒸汽用量在最大時，蒸發真空度抽不起來或者蒸汽系統蒸汽不足，實際操作中可以將蒸發負荷前移，開大真空預濃縮器分離器調節閥PV1032開度，使真空預濃縮分離器多蒸發一些水，提高預濃縮尿液的濃度。

4 結語

V104(真空預濃縮器分離器)與V114(真空濃縮器分離器)都使用同一個抽真空系統，為了避免L104(真空預濃縮器液位槽)中的尿液結晶，在V104(真空預濃縮器分離器)氣相管線上加裝一個控制閥，用來控制V104中的真空度，通過調節閥位的大小，防止L104(真空預濃縮器液位槽)尿液進入結晶區，影響P106(尿素溶液泵)的運行，控制好V104(真空預濃縮器分離器)的真空度，最大程度減輕E114(真空濃縮器換熱器)的負荷，在生產中節約蒸汽耗量，實現提質增效。