常 麗 李 健

(兗礦魯南化工有限公司山東滕州277527)

高壓洗滌器氣相帶液原因分析及處理措施

常 麗 李 健

(兗礦魯南化工有限公司山東滕州277527)

兗礦魯南化工有限公司尿素車(chē)間原有2套水溶液全循環(huán)尿素生產(chǎn)裝置，后經(jīng)雙結(jié)構(gòu)改造，增加1套CO2汽提法尿素生產(chǎn)裝置(3#尿素裝置)，于2007年6月投產(chǎn)試車(chē)。試車(chē)后，裝置運(yùn)行較穩(wěn)定，但在高負(fù)荷生產(chǎn)后波動(dòng)較大，造成高壓系統(tǒng)超壓嚴(yán)重、低壓系統(tǒng)波動(dòng)、操作難度大，無(wú)法控制系統(tǒng)操作指標(biāo)，多次減負(fù)荷運(yùn)行，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的產(chǎn)量及安全運(yùn)行。

1 高壓洗滌器氣相帶液對(duì)各系統(tǒng)的影響

(1)高壓洗滌器氣相帶液對(duì)高壓系統(tǒng)的影響。甲銨液部分被高壓洗滌器出氣帶入低壓吸收塔，使得靠自身重力向下進(jìn)入填料層的循環(huán)甲銨液量減少。高壓洗滌器列管內(nèi)的鼓泡式冷凝吸收會(huì)因吸收液量不足而不能完成對(duì)尿素合成塔出氣的冷凝吸收任務(wù)，使噸尿素消耗升高。由于吸收液量不足，高壓系統(tǒng)壓力偏高，高壓洗滌器出氣調(diào)節(jié)閥(HV6833)開(kāi)度需相應(yīng)增大，同時(shí)由于從高壓甲銨泵送至循環(huán)系統(tǒng)的甲銨液不能全部回收到高壓甲銨冷凝器、尿素合成塔而導(dǎo)致消耗升高。

(2)高壓洗滌器氣相帶液對(duì)解吸系統(tǒng)的影響。被高壓洗滌器出氣帶出的循環(huán)甲銨液進(jìn)入低壓吸收塔，未被吸收的氣體進(jìn)入排氣筒，冷凝后進(jìn)入氨水槽，造成氨水含量增高，解吸負(fù)荷重，蒸汽消耗增加。因氨水含量高，解吸塔加熱蒸汽消耗增加;解吸塔出氣中NH3和CO2分壓高，解吸系統(tǒng)壓力偏高，不利于解吸系統(tǒng)的操作和解吸廢液的達(dá)標(biāo)排放。

(3)高壓洗滌器氣相帶液對(duì)循環(huán)系統(tǒng)的影響。解吸塔出氣中NH3和CO2分壓高，故來(lái)自解吸系統(tǒng)的回流液含量高，加入循環(huán)系統(tǒng)低壓甲銨冷凝器中作為吸收液，造成低壓甲銨液含量偏高和循環(huán)系統(tǒng)壓力偏高。由于循環(huán)系統(tǒng)的分解和冷凝吸收在同一壓力下操作，因而在循環(huán)系統(tǒng)壓力偏高的情況下，甲銨分解率和總氨蒸出率下降，噸尿素消耗增大。

2 高壓洗滌器氣相帶液現(xiàn)象

系統(tǒng)氣量加至20000m3/h時(shí)，頻繁出現(xiàn)帶液現(xiàn)象。系統(tǒng)帶液前、后控制指標(biāo)的變化(表1)主要有:①高壓洗滌器出氣溫度趨勢(shì)呈直線(xiàn)下降;②高壓系統(tǒng)壓力突升;③低壓吸收塔壓力突降，出氣調(diào)節(jié)閥關(guān)至零位;④低壓吸收塔液位突升至100%，液位調(diào)節(jié)閥全開(kāi);⑤高調(diào)水溫差減小;⑥合成塔液位下降;⑦合成塔出液溫度、合成塔出氣溫度、高壓洗滌器出液溫度都有不同程度下降，系統(tǒng)被迫減量生產(chǎn)，并降低一甲泵轉(zhuǎn)速。

表1 系統(tǒng)帶液前、后控制指標(biāo)的變化

由表1可以看出:帶液前、后部分控制指標(biāo)發(fā)生了變化，高壓系統(tǒng)壓力高于指標(biāo)壓力(13.8～14.4MPa)，系統(tǒng)被迫減量生產(chǎn)。統(tǒng)計(jì)2012年8月至12月高壓洗滌器帶液次數(shù):最多帶液次數(shù)為14次，最少帶液次數(shù)為3次，平均月帶液次數(shù)為9次。

3 高壓洗滌器氣相帶液的原因分析

3.1 高調(diào)水溫度高

高調(diào)水用于移走高壓洗滌器的反應(yīng)熱，高壓洗滌器甲銨液是由低壓甲銨冷凝器冷卻吸收精餾塔分解的尿素、甲銨混合液的氣相產(chǎn)生的。該甲銨液由高壓甲銨泵加壓后送至高壓洗滌器頂部填料段，經(jīng)中心管到達(dá)高壓洗滌器底部，流經(jīng)高壓洗滌器填料段，與合成塔氣相來(lái)的經(jīng)高壓洗滌器的氣體混合后進(jìn)入列管段，氣體被冷凝吸收，冷凝后的甲銨液經(jīng)高壓噴射器送至高壓甲銨冷凝器。在高壓洗滌器列管段未被冷凝吸收的NH3和CO2去鮑爾環(huán)填料段，與高壓甲銨泵送來(lái)的稀甲銨液逆向接觸，繼續(xù)噴淋吸收NH3和CO2，剩余的氣體通過(guò)尾氣排放閥排入低壓吸收塔，經(jīng)吸收后放空。在高壓洗滌器產(chǎn)生的甲銨反應(yīng)熱由高調(diào)水帶走。3#尿素裝置為新裝置，其高調(diào)水溫度控制在118℃。2012年3月10日，氣量18000m3/h，高調(diào)水溫度118℃，高壓系統(tǒng)壓力30min后上升至14.4MPa;經(jīng)調(diào)整，將高調(diào)水溫度降低1℃，高壓系統(tǒng)壓力下降至14.2MPa。

3.2 高壓洗滌器出口管道堵塞

系統(tǒng)于2012年3月停車(chē)檢修，經(jīng)過(guò)排塔、置換合格后，拆檢高壓洗滌器，發(fā)現(xiàn)其液相出口管道堵塞，高壓噴射器噴針處有填料碎片和尿液結(jié)晶。

4 處理措施

4.1 調(diào)節(jié)高調(diào)水溫度

高壓洗滌器出口尾氣中含有CO2，NH3，H2，O2，N2等氣體，如冷凝溫度低，會(huì)造成尾氣中NH3和CO2含量下降，形成爆炸性氣體。高調(diào)水溫度控制在110～120℃，必須嚴(yán)格按照操作方法規(guī)定控制工藝指標(biāo)，并與實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)照，逐步試驗(yàn)(圖1)，分步調(diào)整高調(diào)水溫度，邊觀(guān)察分析邊調(diào)整高調(diào)水溫度。理論分析可知，高調(diào)水溫度降低后可減少氣體洗滌量和出氣量，減少帶液。

圖1 帶液次數(shù)隨高調(diào)水溫度變化趨勢(shì)

由圖1可以看出，高調(diào)水溫度由118℃降至113℃，帶液次數(shù)明顯減少。

4.2 改進(jìn)操作方法

針對(duì)帶液后氣相管道堵塞、高壓系統(tǒng)超壓現(xiàn)象，改進(jìn)后操作如下:①氣量20000m3/h時(shí)，高壓系統(tǒng)壓力控制在14.1～14.3MPa;②減少回收水量，將常壓吸收塔、低壓吸收塔上部吸收液改為氨水，減少了部分進(jìn)入系統(tǒng)的水量，并將蒸汽溫度提高至230～250℃，使回流液位槽、低甲冷液位槽液位在50%～70%，不再用提高甲銨泵變頻來(lái)控制液位;③在精餾氣相吸收站加入一定量的液氨，提高甲銨液的氨含量，減少低壓系統(tǒng)的放空量;④在CO2氣量22000m3/h時(shí)，低壓汽包的壓力保持在0.34～0.35MPa，中壓飽和器壓力最高可提至2.03MPa，通過(guò)提高CO2轉(zhuǎn)化率及汽提效率，進(jìn)一步減輕高壓系統(tǒng)負(fù)荷及低壓系統(tǒng)負(fù)荷。

4.3 改進(jìn)氣相出口管道沖洗方法

為避免沖洗后結(jié)晶，改進(jìn)了氣相出口管道的沖洗方法，減少?zèng)_洗水用量，使生產(chǎn)恢復(fù)正常，避免帶入的水量增多。具體操作方法:①高調(diào)水溫度提高至130℃以上，確保高壓洗滌器出液溫度在165℃以上;②降低CO2氣量;③打開(kāi)高壓洗滌器出氣閥(HCV6833);④啟動(dòng)高壓沖洗水泵，加壓至高于系統(tǒng)壓力2.0MPa后送閥前;⑤打開(kāi)高壓洗滌器氣相高壓沖洗水泵導(dǎo)淋閥，排盡管內(nèi)涼水后關(guān)閉導(dǎo)淋閥;⑥打開(kāi)高壓沖洗水根部閥，開(kāi)1/20圈，聯(lián)系控制室人員監(jiān)控、觀(guān)察高壓系統(tǒng)壓力、低壓吸收塔壓力和低壓吸收塔液位變化。

4.4 更換高壓洗滌器填料

一甲液由高壓洗滌器上部進(jìn)入，與底部進(jìn)入的氣體在填料表面進(jìn)行熱質(zhì)交換，液相進(jìn)入高壓噴射泵。由于高壓噴射泵通道環(huán)隙僅2mm，因此液相如果帶入填料碎片很容易堵塞，造成高壓噴射器噴針的抽吸能力降低，影響了液體向下流動(dòng)，隨氣體帶出高壓洗滌器。2012年6月8日，3#尿素裝置停車(chē)大修，在檢修中清理了所有填料，用面團(tuán)仔細(xì)清除微小碎末，并用高壓水槍沖洗卡在物料通道內(nèi)的填料碎片，使高壓噴射器開(kāi)關(guān)自如;用空氣吹掃高壓洗滌器出液口至高壓噴射器進(jìn)口管道，確保填料碎片被徹底清除，不進(jìn)入高壓噴射器內(nèi)。為了查清填料破碎原因，用合金元素分析儀檢查填料化學(xué)成分，因填料破碎嚴(yán)重，原來(lái)的扁環(huán)已腐蝕成碎片，且填料已不能填滿(mǎn)填料層，無(wú)法滿(mǎn)足填料層氣液在此吸收效果，只能撿取仍比較成形的填料進(jìn)行檢測(cè)。經(jīng)檢測(cè)，填料中的化學(xué)成分明顯低于標(biāo)準(zhǔn)值，因此，填料損壞的原因?yàn)樘盍现杏行Щ瘜W(xué)成分Cr，Ni，Mo含量低于標(biāo)準(zhǔn)，造成填料腐蝕破碎。2012年6月20日，更換了填料。

5 結(jié)語(yǔ)

改進(jìn)措施實(shí)施后，統(tǒng)計(jì)了3個(gè)月不同負(fù)荷下運(yùn)行指標(biāo)及高壓洗滌器帶液情況，系統(tǒng)氣量在18000～23000m3/h，高壓系統(tǒng)壓力在14.2MPa，低壓吸收塔壓力為0.28MPa，高調(diào)水溫度為113～114℃，高壓洗滌器出氣溫度在166～168℃，幾乎不再出現(xiàn)帶液現(xiàn)象，改造效果明顯。

2014-03-20)