摘要 介绍了水溶液全循环尿素装置设备改造情况及所采取的节能降耗措施。经过几年的技术改造,优化操作及强化管理,尿素生产能力达510 t/d,生产稳定,运行周期长,产品质量好,各项消耗低。
关键词 尿素 改造 总结
江苏恒盛化肥有限公司水溶液全循环尿素装置系由40 kt/a中压联尿装置改造而成,于1996年4月16日投产。经过几年的技术改造、优化操作及强化管理,现生产能力达510 t/d,生产稳定,运行周期长,产品质量好,优级品率高,各项消耗低。
1 设备及主要管道的配置
经过2001年的技术改造和2002年4月的大修后,装置生产能力达150 kt/a,其主要设备配置
见表1,主要管道配置见表2。
2 各设备改造分述
(1)尿素合成塔
尿素合成塔的下部保留3块旋流板,上部增加8块驼峰板,在生产强度为14. 8 t/(d•m3)时,
co2转化率可达65% ~67%。由于转化率较高,中压分解和中压吸收的负荷降低,使蒸汽消耗下
降。
(2)一吸塔
一吸塔由中压联尿素装置的中压吸收塔改造而成,其上部由填料改为8块泡罩板,每层板上有
43个泡罩;中部为内置式冷却器,换热面积为272m2。在一吸塔外部增加1台冷却器,换热面积为90 m2。
(3)二分塔
二分塔原规格为φ800mm/φ600mm,换热面积为76 m2。在运行中发现下部加热面积能够满足500 t/d的生产要求,但上部分离段分离空间较小,为此将上部分离段改为φ1 000 mm,填料由
拉西环改为共轭环,装填量为5 m3。
(4)二循一冷及二循二冷
二循一冷及二循二冷为60 kt/a装置配套设备,当产量达500 t/d时。换热面积能够满足生产要求,但上部分离空间不够,为此将二循一冷上部分离空间增加3 m3;二循二冷上部增加1. 5 m3后,能够满足500 t/d的生产要求。
(5)解吸塔
对解吸塔内件进行改造,保留上部6块泡罩板,下部19块泡罩板改为规整填料。
(6)造粒喷头
为使造粒塔能满足500 t/d的生产要求,对造粒喷头进行了改造,充分利用造粒塔的有效空间,使之满足生产要求。在操作上,根据生产负荷及时调整喷头转速,从造粒塔10 m处观察,以尿
素喷洒至距塔壁300 mm左右的距离为宜,这样能够保证尿素不粘塔壁。
(7)一分塔分离器
在日产500 t尿素的生产情况下,一分塔气相带尿素严重。为此在一分塔气相出口增加1台气液分离器(图1),效果非常好。
(8)二段蒸发器
在日产500 t尿素时,二段蒸发器存在如下问题:气相带尿素较多,二表液中的尿素含量较高(有时可达10% );上部旋流板上形成的缩二脲多,堵塞旋流板,使二段真空度下降,成品中的水
分含量较高;下封头冲刷腐蚀严重,年腐蚀量约1mm;二段加热器冲刷腐蚀严重,平均每半年需要更换1台。采取的措施为:将二段分离器改为分体式,尿液在分离器内的分离方式为旋风分离;二段分离器内所有内件取消;二段加热器改为钛材。改造效果非常明显:二表液中的尿素含量显著降低,平均为4%左右(设计值为8% );操作简便,二段分离器无需冲洗,而且生产稳定;二段加热器的使用寿命长,自2002年至2004年该设备无腐蚀现象;二段分离器腐蚀量降低,约0. 2 mm/a。
3 节能降耗的措施
(1)氨泵密封水闭路循环
氨泵密封水原采用除盐水,经氨泵、碳铵液槽水封后排入地沟,既浪费了氨,又造成环境污染。为此,取消碳铵液槽液封,增加1台循环泵及1台循环槽,正常操作时氨泵密封水先将循环槽充至一定液位后闭路循环,当达到一定浓度后送碳铵
(2)自气提一分塔的应用
一分塔内置二段加热段,上段换热面积为136 m2,下段为91m2。在换热器的列管上端是分布管,尿液由分布管下端的小孔进入列管内,沿管壁向下流动,被管外的蒸汽加热,分解出的气相由管内上升,与管壁的尿液逆流接触,达到自气提的效果。该设备是用于节约蒸汽的重要措施之一。
(3)一分塔蒸汽冷凝液膨胀蒸汽的再利用一分塔蒸汽冷凝液的压力通常在0. 98 mpa左右,蒸汽通过一分塔液位槽直接排放至压力为0. 27mpa的膨胀槽中,产生的蒸汽品质较低,大部分都浪费,而且由于低压蒸汽系统未改造,容易造成低压蒸汽系统超压。为此,增设1台一分冷凝液膨胀槽,出膨胀槽的蒸汽直接送解吸塔底部供解吸使用。解吸塔的压力通常为0. 29mpa,则一分冷凝液膨胀槽的压力在0. 29mpa,一分冷凝液槽的压力在0. 39mpa,吨尿素一分塔蒸汽用量
约850 kg, 1 t一分蒸汽冷凝液可以产生73 kg蒸汽,则每吨尿素膨胀出0. 39mpa的蒸汽54 kg,而每吨尿素解吸用蒸汽约70 kg,所以解吸蒸汽可以节约75%以上,而且解决了低压蒸汽系统超压问题。
(4)采用三段蒸发,提高热能回收效果尿素蒸发系统采用三段蒸发,其中闪蒸蒸发器下段换热面积为60 m2的热能利用段的使用效果不理想,将其更换为120 m2,退换下来的旧设备改作二循一冷预冷器使用。闪蒸和一段蒸发的位差提高至6 m,这样可以保证顺利过料。在操作中将闪蒸和一段的真空度提至一样高,充分提高热能利用的效果以节约蒸发系统蒸汽的用量。在操作中发现,这样改造后可以将尿液温度提高20℃左右。
(5)蒸发气相洗涤技术
正常生产中,蒸发系统的气相中含有约4%~8%的尿素,其中二段蒸发气相形成的二表液作为低压吸收液而回收,闪蒸及一段气相形成的一表液除少量补充到二表槽外,其余全部回至碳铵液槽,然后送解吸系统。因未配置深度水解装置,液相中的尿素不能被解吸出来,势必造成尿素的
浪费,而且造成环境污染。采用蒸发气相洗涤技术,即闪蒸和一段气相进行洗涤,洗涤液全部进入低压系统,不需要进行二次蒸发操作,解吸废液中的尿素含量可降至0. 1%以下,流程见图3。
4 操作注意事项及存在的问题
(1)双塔并联后,开车时主要注意如下几个问题:
①双塔投料时间应有一定的间隔。如果同时投料,由于生产负荷比较大且投料初期co2转化率低,会给一吸塔操作带来困难,严重时可造成被迫停车。适宜的方法是当一塔生产情况(co2转化率)基本正常后,另一塔再投料。
②当一塔正常生产时,另一塔开车应做到:nh3升压时,只有当塔内压力高于中压系统压力方可开pv-204调节阀,以确保合成塔出口管线的畅通。
(2)双塔并联后的停车。双塔并联的停车可以利用先停1台塔的情况充分回收合成塔内的nh3,以减少损失,其它与单塔生产相同。
(3)一分塔、二分塔液位调节阀不能投入自控。因为当投入自控后,由于液位的变动必然引起调节阀开度的变化,从而引起过料量的变化,给蒸发系统的操作带来很大困难。
(4)日前生产系统中仍存在的问题:造粒塔上部易粘塔;尿素颗粒直径偏小,平均1. 5 mm。
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