王建民 張晨霞(陽煤集團和順化工有限公司山西晉中032700)

“18·30”尿素項目凈化系統(tǒng)運行總結(jié)

王建民 張晨霞
(陽煤集團和順化工有限公司山西晉中032700)

陽煤集團和順化工有限公司“18·30”尿素項目于2012年8月23日投產(chǎn)，運行狀況良好，目前年產(chǎn)合成氨240kt、尿素360kt。該項目主要采用固定層富氧連續(xù)造氣、濕法PTS脫硫、全低變、變壓吸附脫碳、醇烷化、中壓合成氨、二氧化碳汽提法合成尿素等先進工藝。

1 凈化系統(tǒng)工藝流程

“18·30”尿素項目凈化系統(tǒng)工藝流程如圖1所示。

圖1 “18·30”尿素項目凈化系統(tǒng)工藝流程

來自造氣系統(tǒng)的半水煤氣經(jīng)過除塵塔、電捕焦油器除去煙塵、油污后，由羅茨鼓風(fēng)機加壓至40kPa，然后經(jīng)冷卻塔進入預(yù)脫硫塔、脫硫塔進行脫硫，H2S質(zhì)量濃度可由原來的2000mg/m3(標(biāo)態(tài))脫除至60～100mg/m3(標(biāo)態(tài));經(jīng)清洗塔進入氮氫壓縮機一段，加壓至2.1MPa后進入變換系統(tǒng)。

變換系統(tǒng)采用全低變工藝，半水煤氣進入飽和熱水塔的飽和段后與熱水逆流接觸，被增濕加熱后進入主熱交換器與變換氣進行換熱，再進入噴水增濕器進一步調(diào)節(jié)入變換爐一段的溫度。變換反應(yīng)后的氣體回主熱交換器與半水煤氣換熱，降溫后再回到變換爐三段。完成變換反應(yīng)的變換氣進入飽和熱水塔的熱水段與除氧水換熱，降溫后進入變換氣脫硫系統(tǒng)。變換氣脫硫系統(tǒng)采用GX濕法脫硫，脫硫至H2S質(zhì)量濃度為10mg/m3(標(biāo)態(tài))的變換氣經(jīng)氣液分離器，然后經(jīng)活性炭槽進入變壓吸附脫碳系統(tǒng)，分離出來的CO2氣送至CO2壓縮系統(tǒng);與此同時，產(chǎn)生的凈化氣經(jīng)精脫硫系統(tǒng)后送至氮氫壓縮機四段入口。

2 凈化系統(tǒng)運行中存在的問題

(1)脫硫系統(tǒng)出口設(shè)計有1只遠(yuǎn)路循環(huán)自調(diào)閥，少部分半水煤氣經(jīng)此閥可循環(huán)至羅茨鼓風(fēng)機的入口，由自調(diào)閥的開度來調(diào)節(jié)壓縮機一段入口壓力。但由于循環(huán)的半水煤氣要重新經(jīng)預(yù)脫硫塔和脫硫塔，自調(diào)閥開度大會造成脫硫系統(tǒng)負(fù)荷過重，致使壓差上升且脫硫效果變差。目前，只能通過調(diào)節(jié)備用羅茨鼓風(fēng)機的副線閥來減輕其負(fù)荷，但此操作工作量大、較復(fù)雜，無法實現(xiàn)遠(yuǎn)程操作且不直觀，給脫硫系統(tǒng)的操作帶來不便。

(2)變換系統(tǒng)出口設(shè)有1臺軟水加熱器，用于給變換氣降溫，同時給來自脫鹽水系統(tǒng)的軟水加熱。因脫鹽水最終流向水汽車間的除氧水罐，軟水流量受除氧水罐液位的影響，液位不穩(wěn)使軟水流量波動較大，造成進、出變換氣脫硫系統(tǒng)的變換氣溫度波動大，不利于穩(wěn)定工況。脫硫液的溫度長期以來偏高(最高時達48～50℃)，無法控制在脫硫液適合的溫度范圍內(nèi)，致使脫硫效果差。

(3)變換氣脫硫系統(tǒng)脫硫效果差還有另一個原因就是變脫液再生效果不夠理想，NaHCO3質(zhì)量濃度高(可達80g/L以上)，而Na2CO3質(zhì)量濃度較低(只有2g/L左右)。

(4)變換氣脫硫系統(tǒng)后設(shè)有1臺氣液分離器和活性炭脫硫槽。由于氣液分離器設(shè)計為上進下出，且其出口管離容器底部較近，造成出氣液分離器氣體帶水嚴(yán)重。同時，活性炭槽也是上進下出，導(dǎo)致從氣液分離器帶來的冷凝水全部進入活性炭床層，使活性炭很快失效。自從開車至今，已多次更換。特別是最近更換為氧化鐵脫硫劑后，帶水造成其結(jié)塊，阻力上升，只能通過開啟活性炭槽的副線來增大過氣量，脫硫效率進一步下降。

3 技改措施

(1)針對脫硫系統(tǒng)遠(yuǎn)路循環(huán)自調(diào)閥的問題，將其位置改在冷卻塔后，即出冷卻塔就可經(jīng)自調(diào)閥循環(huán)回羅茨鼓風(fēng)機入口，既可實現(xiàn)整個脫硫系統(tǒng)壓力的便捷調(diào)控，又可大大減輕脫硫塔的負(fù)荷，從而縮小脫硫塔壓差;而冷卻塔為空塔噴淋，不存在壓差問題，可降低羅茨鼓風(fēng)機的電耗。同時，脫硫塔負(fù)荷的減輕也可進一步降低脫硫的堿耗。

(2)針對變換氣脫硫系統(tǒng)變脫液溫度高的問題，現(xiàn)新增1臺變脫液換熱器，其換熱面積為300m2。冷卻水采用合成循環(huán)水，安裝位置位于變脫貧液槽出口和變脫泵進口之間。此項技改完成并入系統(tǒng)后，變脫液溫度下降至44℃。通過調(diào)節(jié)換熱器副線，可實現(xiàn)液體溫度的平穩(wěn)調(diào)節(jié)，不致于有大的波動，利于工況的穩(wěn)定。變脫液的總副鹽含量隨著液體的溢流置換，已呈下降趨勢，脫硫效果也有明顯改觀。

(3)針對變脫液再生效果的問題，現(xiàn)新增設(shè)了1臺小型的空氣壓縮機(額定流量為0.5m3/h，出口壓力為3.0MPa)，安裝位于變脫塔液相出口管上。通過此壓縮機，可向變脫液中鼓入空氣，增加其攜氧量，從而增強再生效果。本項計改已完成，運行效果顯著。變脫液中成分有了明顯改善，有效成分Na2CO3質(zhì)量濃度已上升至4g/L以上，出變換氣脫硫系統(tǒng)H2S質(zhì)量濃度由原來的20mg/m3以上降至5～10mg/m3。

(4)針對活性碳槽帶水的問題，可將氣液分離器和活性炭槽均改為下進上出，但需將活性炭床層用壓板壓緊，防止吹翻，可有效防止氣液分離器中的水大量帶入活性炭床層中;即使有少量帶入，也可由床層自身阻力分離下來并從其底部導(dǎo)淋排出，避免其浸透全床層，大大降低活性炭更換頻率。

2014-05-20)