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        水溶液全循環(huán)尿素裝置工藝優(yōu)化及運(yùn)行總結(jié)

        2015-05-25 02:25:53梅樹(shù)美
        氮肥與合成氣 2015年3期
        關(guān)鍵詞:汽提合成塔氣液

        梅樹(shù)美

        (安徽昊源化工集團(tuán)有限公司安徽阜陽(yáng)236056)

        水溶液全循環(huán)尿素裝置工藝優(yōu)化及運(yùn)行總結(jié)

        梅樹(shù)美

        (安徽昊源化工集團(tuán)有限公司安徽阜陽(yáng)236056)

        安徽昊源化工集團(tuán)有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)昊源公司)2#尿素裝置原采用傳統(tǒng)型水溶液全循環(huán)工藝,公稱(chēng)設(shè)計(jì)能力為400kt/a,2007年建成投產(chǎn)。由于傳統(tǒng)型水溶液全循環(huán)工藝噸尿素汽耗、氨耗偏高,解吸廢液中尿素含量也偏高。為此,對(duì)該尿素裝置進(jìn)行了節(jié)能優(yōu)化技改。投產(chǎn)運(yùn)行至今,尿素裝置運(yùn)行穩(wěn)定,消耗大幅下降。

        1 工藝優(yōu)化技術(shù)方案

        1.1 尿素合成塔塔盤(pán)改造

        尿素合成塔塔盤(pán)原先采用普通塔盤(pán),隨著尿素合成塔生產(chǎn)負(fù)荷的逐漸提高,物料返混加重,塔壁效應(yīng)導(dǎo)致產(chǎn)生內(nèi)環(huán)流現(xiàn)象,物料停留時(shí)間加長(zhǎng),合成轉(zhuǎn)化率偏低,致使物料消耗升高。通過(guò)改造尿素合成塔內(nèi)件和調(diào)整塔內(nèi)反應(yīng)結(jié)構(gòu)區(qū)域,使尿素生成反應(yīng)按照活塞狀態(tài)上移,能最大限度解決合成塔內(nèi)物料返混和提高氣液接觸的比表面積,從而達(dá)到提高CO2轉(zhuǎn)化率的目的。

        經(jīng)多次論證,決定采用GC-IB型高效翅片式塔盤(pán),其利用氣體動(dòng)能進(jìn)行強(qiáng)化分離和吸收,特殊的翅片型結(jié)構(gòu)將運(yùn)動(dòng)中的氣體能量加以充分利用;在分離工況下,有利于提高氣體從液體中逃逸,以避免夾帶;在吸收工況條件下,有利于提高氣體在液體中的分離度,增加氣液接觸機(jī)會(huì),增大液膜傳質(zhì)面積;克服了原泡罩塔塔盤(pán)通量小、易腐蝕等不利因素,避免了垂直篩板型塔盤(pán)在低負(fù)荷條件下易漏液的不足之處。除具有解決軸向返混的作用外,尤其在提高徑向混合程度方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。因?yàn)镚C-IB型高效翅片塔盤(pán)利用罩帽頂部裝有的旋轉(zhuǎn)型翅片,使通過(guò)翅片的氣體達(dá)到一定的旋轉(zhuǎn)速度,并轉(zhuǎn)變?yōu)閺较虻膱A周運(yùn)動(dòng),與其他各種僅能防止軸向返混作用的塔盤(pán)相比,不僅將塔盤(pán)上的氣相流與液相流分開(kāi)走,以減少軸向返混,并且可強(qiáng)化氣液接觸,使塔內(nèi)氣液兩相每經(jīng)過(guò)一層高效塔盤(pán),氣液之間都會(huì)重新分布,改善氣液相的質(zhì)熱平衡狀態(tài),加快CO2氣體在液相中的溶解速度,促進(jìn)氨基甲酸銨脫水生成尿素的反應(yīng),真正實(shí)現(xiàn)減少返混、高效吸收。

        1.2 中壓分解塔改用自汽提塔

        自汽提中壓分解塔的工作原理是通過(guò)液體分布器對(duì)尿液的分布呈降膜狀態(tài),在加熱分解過(guò)程中,由于過(guò)剩氨的蒸發(fā)對(duì)甲銨的分解產(chǎn)生汽提作用。自尿素合成塔出來(lái)的氣液混合物進(jìn)入預(yù)分離器分離成氣液兩相,其中尿液進(jìn)入自汽提中壓分解塔上部,經(jīng)蒸鎦段的精鎦作用以減少氣相帶水量,再經(jīng)液體分布器均勻地分配到每根汽提管中,自上而下呈降膜式流動(dòng)。由于過(guò)剩氨的原因,邊加熱邊分解的富氨氣體對(duì)CO2產(chǎn)生一定的汽提作用,此種自汽提作用可使甲銨分解率由88%提高至95%。

        自汽提中壓分解塔的核心部件是旋流成膜的液膜器,使汽提換熱管內(nèi)液體分布均勻,在液膜器頂端設(shè)限流孔板,大大提高汽提管間的阻力分布均勻程度,有利于提高分解效率,減少干管造成的腐蝕現(xiàn)象。

        1.3 增加惰氣精洗器

        來(lái)自惰洗器的不凝性氣體進(jìn)入惰氣精洗器上部的內(nèi)防爆空間,以緩沖和吸收爆源能量,再進(jìn)惰氣精洗器的底部換熱段,由精洗液進(jìn)行鼓泡吸收;精洗后的尾氣由壓力調(diào)節(jié)閥減壓后直接送至放空總管,從惰氣精洗器底部換熱段進(jìn)入的精洗液由下而上吸收氨后,在三套筒間建立防爆罩的液封,使其既能自由升降,具有爆后自動(dòng)復(fù)原的功效,又能隔離防爆空間與吸收空間,起到密封作用;從設(shè)備上中部引出的精洗液,經(jīng)液位調(diào)節(jié)閥減壓后送精洗槽。精洗槽的液體由精洗泵加壓,部分送惰氣精洗器循環(huán)使用,部分送二循一冷、二冷作為吸收液。表冷液作精洗液循環(huán)使用,部分送二循一、二冷使惰氣中的氨直接回收到系統(tǒng),構(gòu)成尾氣氨回收工藝流程,降低了氨耗,節(jié)省了蒸汽消耗。

        增加惰氣精洗器的優(yōu)點(diǎn):①利用分布吸收原理,在惰洗器的基礎(chǔ)上達(dá)到精洗的目的;②在加壓吸收的條件下,將惰氣中φ(NH3)控制在0.3%以下,優(yōu)于傳統(tǒng)常壓尾氣吸收塔,精洗后的惰性尾氣直接去放空總管;③采用微壓差液封式防爆裝置,達(dá)到柔性防爆和永久使用的目的,其最大特點(diǎn)是生產(chǎn)時(shí)不漏氣,爆炸后能復(fù)原;⑤增加了惰氣精洗器,惰洗器的惰氣中氨含量無(wú)需刻意降低,也增強(qiáng)了惰洗器的安全性;⑤減少了尿素生產(chǎn)氣體的污染源,環(huán)保效益較好。

        1.4 真空噴器射改為水力噴射抽真空

        尿素裝置原先采用蒸汽抽真空,由于蒸汽受各工段工藝設(shè)備的影響,蒸汽的帶水以及壓力的波動(dòng)均會(huì)影響一、二段蒸發(fā)真空度,不僅蒸汽消耗高,而且影響產(chǎn)品的質(zhì)量。為此,現(xiàn)采用水力雙吸噴射抽真空技術(shù),安裝2臺(tái)高效水力雙吸噴射器,增加1臺(tái)循環(huán)水箱和2臺(tái)循環(huán)水泵(1開(kāi)1備),工作介質(zhì)采用脫鹽水或二表液,循環(huán)使用。泵的出口分兩路,一路進(jìn)入一段水力噴射器,另一路進(jìn)入二段水力噴射器,循環(huán)水經(jīng)噴射器被高速?lài)娚淞鲝?qiáng)制挾帶,使吸入室內(nèi)壓力降低而形成真空,噴射液體與氣體混合吸收進(jìn)入循環(huán)水箱循環(huán)工作,隨著氣體的不斷冷凝,循環(huán)液體中氨含量逐漸上升,視情況排至碳銨液槽回收利用。

        2 運(yùn)行效果

        表1工藝優(yōu)化前、后工藝參數(shù)對(duì)比

        工藝優(yōu)化前、后工藝參數(shù)對(duì)比見(jiàn)表1。

        (1)采用GC-IB型高效翅片式塔盤(pán)后,大大提高了CO2轉(zhuǎn)化率,減輕了中壓吸收負(fù)荷及減少了中壓放空量,尿素產(chǎn)品優(yōu)等品率由原98.9%提升至99.5%。增加惰氣精洗器后,由于惰氣不再送尾氣吸收塔,而引入惰氣精洗器加壓吸收,既可利用分布吸收原理完成惰氣精洗,還可避免尾氣吸收塔的氨損失,提高了尾氣吸收效果。惰氣精洗器串聯(lián)安裝于惰洗器之后,使惰氣尾氣中φ(NH3)由6.0%~10.0%降至0.3%以下,噸尿素可回收氨6~10kg。惰氣精洗器的使用,大大改善了尾氣吸收效果,降低了氨耗。改造后,噸尿素氨耗下降了33kg。

        (2)自汽提中壓分解塔運(yùn)行后,提高了蒸汽利用率,降低了蒸汽消耗。原一分加熱器設(shè)計(jì)成升膜換熱器,但因噴射速度不夠,尤其是負(fù)荷大時(shí)難以成膜,幾乎是浸沒(méi)式換熱,故換熱效果較差。將自汽提中壓分解塔改為降膜式換熱,通過(guò)液體分布器,將尿液分布到每根汽提管中,尿液下降成膜,確保了降膜狀流動(dòng),傳熱系數(shù)大大提高,提高了蒸汽利用效率,噸尿素蒸汽利用率可提高10%左右,并且系統(tǒng)操作彈性加大;提高了產(chǎn)品質(zhì)量,減少了縮二脲的生成量,并減少了結(jié)垢現(xiàn)象。水力噴射泵抽真空技術(shù)的應(yīng)用明顯優(yōu)于蒸汽噴射器,節(jié)約了大量蒸汽;蒸汽的多次綜合利用,也有利于蒸汽消耗的降低。改造后,噸尿素汽耗下降了200kg。

        3 結(jié)語(yǔ)

        昊源公司水溶液全循環(huán)尿素裝置工藝優(yōu)化后,在提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、節(jié)能降耗、減少環(huán)境污染等方面具有較好的促進(jìn)作用,每年可節(jié)約資金約1500萬(wàn)元。節(jié)能新技術(shù)在水溶液全循環(huán)尿素裝置中的應(yīng)用不僅帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益,而且環(huán)保效益較好。

        2014-10-09)

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