1 改造前的高壓調(diào)溫水系統(tǒng)

荷蘭斯塔米卡邦(Stamicarbon)1620 t·d-1汽提法尿素裝置高壓調(diào)溫水系統(tǒng)如圖1所示。高壓調(diào)溫水循環(huán)泵(902-J)將約400 t·h-1的調(diào)溫水加壓到高壓調(diào)溫水冷卻器(902-C)，冷卻到130℃，再到高壓甲銨洗滌器(203-C)。通過間接換熱將高壓甲銨洗滌器的熱量帶出來(lái)，水溫升到140℃，用來(lái)加熱循環(huán)加熱器(301-CA)中的尿素溶液，水從循環(huán)加熱器出來(lái)回到高壓調(diào)溫水循環(huán)泵，形成閉路循環(huán)。而高壓洗滌器出來(lái)的尾氣進(jìn)入吸收塔(702-E)的下部，在塔內(nèi)經(jīng)兩股水的清洗，NH3被進(jìn)一步吸收[1]。

圖1 高壓調(diào)溫水系統(tǒng)改造前流程圖

前工序的脫氫改造成功地將CO2氣體中的H2含量由5000～6000 mg·m-3脫除到16 mg·m-3以下[2]，這樣高壓甲銨洗滌器(203-C)中的H2含量就極低，爆炸的可能性大幅下降。高壓甲銨洗滌器中的NH3就可以進(jìn)一步洗掉，減少高壓圈的氣體量和低壓系統(tǒng)的NH3處理量，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。但因高壓調(diào)溫水同時(shí)又作為循環(huán)加熱器(301-CA)的熱源，要降低高壓調(diào)溫水的溫度，就要設(shè)法解決循環(huán)加熱器的熱源，為此，作者對(duì)高壓調(diào)溫水系統(tǒng)進(jìn)行了改造。

2 改造后的高壓調(diào)溫水系統(tǒng)(圖2)

圖2 高壓調(diào)溫水系統(tǒng)改造后工藝流程圖

在原工藝流程的基礎(chǔ)上，增加兩臺(tái)設(shè)備和相關(guān)管線、在設(shè)備內(nèi)增加填料、改造相關(guān)設(shè)備、改變高壓調(diào)溫水走向使其達(dá)到節(jié)能降耗的效果。

具體實(shí)施如下：(1)在高壓甲銨洗滌器和吸收塔內(nèi)加填料，加大對(duì)NH3和CO2的吸收；(2)在一段蒸發(fā)后增加一臺(tái)換熱器；增大高壓調(diào)溫水冷卻器能力；改變高壓調(diào)溫水的走向。高壓甲銨洗滌器出來(lái)后的高壓調(diào)溫水(水溫為130℃)，不到循環(huán)加熱器，而到一段蒸發(fā)器下段換熱器(401-CA)加熱尿素溶液，出來(lái)后就到高壓調(diào)溫水循環(huán)泵加壓，進(jìn)入高壓甲銨洗滌器，循環(huán)使用；(3)控制進(jìn)入高壓甲銨洗滌器的高壓甲銨調(diào)溫水溫度為110℃；(4)一段蒸發(fā)器下段換熱器(401-CA)中的尿素所需熱源，改為低壓蒸汽；(5)在低壓系統(tǒng)增加一臺(tái)進(jìn)料冷卻器(707-CB)，將蒸汽冷凝液溫度降低到80℃，方便使用；(6)利用管線和閥門合理解決特殊情況下的操作。

增加的主要設(shè)備：

一段蒸發(fā)器下段換熱器(401-CA)傳熱面積20.4 m2，筒體長(zhǎng)2499 mm,直徑1284 mm。

高壓甲銨洗滌器內(nèi)填料材質(zhì)為2522，鮑爾環(huán)規(guī)格為25 mm×25 mm×1 mm，用量為0.4 m3。

進(jìn)料冷卻器(707-CB)傳熱面積28 m2，總長(zhǎng)3035 mm,筒體(DN)500 mm×8 mm，長(zhǎng)度1869 mm,材質(zhì)00Cr19Ni10。

高壓調(diào)溫水冷卻器(902-C)傳熱面積77.3 m2，總長(zhǎng)5275 mm,筒體(DN)600 mm×8 mm，長(zhǎng)度3725 mm,材質(zhì)16MnR。

3 改造效果

通過上述改造，操作系統(tǒng)大為改善，節(jié)能效果明顯。經(jīng)考核,高壓甲銨洗滌器增設(shè)填料段，吸收效果明顯，高壓甲銨洗滌器放空量大幅減少，高壓閥HV3202開度減少10%～13%(由30%降到17%～20%)，調(diào)溫水溫差由改造前的10℃提高到20℃，調(diào)溫水放出的熱量全部由蒸發(fā)下段換熱器(401-CA)中尿素溶液帶走。

合成塔轉(zhuǎn)化率有所提高。系統(tǒng)氨碳比、水碳比發(fā)生了細(xì)微變化；高壓甲銨冷凝器的冷凝效果增強(qiáng)，在保持高壓系統(tǒng)壓力的前提下，可以提高汽包的操作壓力(同等負(fù)荷下比改造前提高了0.02～0.04 MPa)，使合成塔熱平衡發(fā)生了變化。

汽提塔汽提效率較改造前降低1%；汽提塔殼側(cè)蒸汽壓力(PC918)控制比對(duì)應(yīng)負(fù)荷偏低。

循環(huán)加熱器(301-CA)改為低壓蒸汽0.35 MPa加熱后,蒸汽截止閥開度不到總開度的1/6，換熱能力富裕量較大，很好地解決了原來(lái)加熱能力不足的問題。

吸收塔(702-E)放空NH3含量明顯下降，如表1所示。

表1 高壓調(diào)溫水系統(tǒng)改造前后0.7 MPa系統(tǒng)放空量對(duì)照表

改造后，吸收塔液體循環(huán)泵處0.7 MPa吸收液中NH3含量由20.23%降到4.55%，CO2含量由15.55%降到8.11%，表明0.7 MPa系統(tǒng)吸收負(fù)荷明顯降低。反映為主蒸汽降低了7 t·h-1，每年節(jié)約成本430萬(wàn)元。

4 結(jié)論

在二氧化碳脫除氫氣改善高壓系統(tǒng)安全運(yùn)行的基礎(chǔ)上，對(duì)1620 t·d-1汽提法尿素工藝高壓調(diào)溫水系統(tǒng)進(jìn)行改造，通過降低高壓調(diào)溫水的溫度、增加少量設(shè)備、改變高壓調(diào)溫水的走向并充分利用其熱量，達(dá)到了節(jié)能降耗的目的。與改造前相比，每年節(jié)約成本430萬(wàn)元。

參考文獻(xiàn)：

[1] 石瑜,吳德禮,郭群兵.二氧化碳脫氫技術(shù)在大型尿素裝置上的應(yīng)用[J].大氮肥，2006,29(5):339-341.

[2] 袁一，王文善.尿素[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1997：386.