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        水溶液全循環(huán)法尿素生產(chǎn)蒸汽系統(tǒng)節(jié)能改造

        2018-05-23 07:20:53趙文華姚克亮
        氮肥與合成氣 2018年3期
        關(guān)鍵詞:閃蒸水溶液分離器

        趙文華,張 韌,姚克亮

        (安徽昊源化工集團(tuán)有限公司,安徽阜陽 236000)

        安徽昊源化工有限公司(以下簡稱昊源化工)現(xiàn)有尿素生產(chǎn)裝置4套,其中水溶液全循環(huán)法和CO2汽提法尿素裝置各2套,共計(jì)年生產(chǎn)尿素能力1 500 kt。由于生產(chǎn)消耗和市場(chǎng)原因,目前其中一套水溶液全循環(huán)法裝置處于停產(chǎn)狀態(tài),另一套處于單塔生產(chǎn),相對(duì)于CO2汽提法尿素,水溶液全循環(huán)法裝置蒸汽消耗較高,噸尿素蒸汽消耗達(dá)到1 350 kg。因此,昊源化工決定對(duì)2#水溶液全循環(huán)尿素裝置進(jìn)行蒸汽系統(tǒng)節(jié)能改造。

        1 節(jié)能改造目標(biāo)

        對(duì)2#尿素裝置全系統(tǒng)的設(shè)備平衡及工藝優(yōu)化,擬達(dá)到的節(jié)能效果:①尿素產(chǎn)量≥1 200 t/d;②確保噸尿素蒸汽消耗降低180 kg,期望達(dá)到噸尿素蒸汽消耗降低200 kg;③確保噸尿素氨耗降低1 kg,期望達(dá)到噸尿素氨耗降低2 kg;④放空氣中氨體積分?jǐn)?shù)<1%。

        2 節(jié)能改造可行性方案

        2#尿素裝置已經(jīng)做過相關(guān)方面的改造,系統(tǒng)整體運(yùn)行比較穩(wěn)定,結(jié)合尿素裝置運(yùn)行情況,制定如下可行性方案。

        2.1 中壓分解吸收系統(tǒng)

        (1) 中壓吸收改為低水碳比流程,一甲液水碳比可降至1.6,從而降低合成塔進(jìn)料水碳比,提高CO2轉(zhuǎn)化率,同時(shí)減輕了中壓吸收塔的負(fù)荷,提高了操作彈性,噸尿素可降低蒸汽消耗50 kg。

        具體實(shí)施方案:新增1臺(tái)Ф 2 000 mm甲銨分離器、2臺(tái)甲銨循環(huán)泵(Q=25 m3/h,H=40 m,開1備1)。甲銨循環(huán)泵就位在0 m平臺(tái),甲銨分離器就位在12 m平臺(tái)一吸塔與一吸外冷器之間。改造前、后中壓吸收流程分別見圖1和圖2。

        圖1 改造前中壓吸收流程

        圖2 改造后中壓吸收流程

        (2) 中壓尾氣采用氨精洗,避免了大量氨在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán),降低了廢水處理負(fù)荷,減少了氨損失。由于現(xiàn)有精洗器存在較大安全隱患,故在氨精洗器設(shè)備結(jié)構(gòu)上采取了防爆措施,提高了安全水平。增加新型結(jié)構(gòu)的氨精洗器后,提高了中壓尾氣的洗滌效率,使得最終中壓尾氣放空中φ(NH3)<100×10-6。 此項(xiàng)措施可部分降低水解解吸處理廢液的負(fù)荷,有利于降低水解解吸裝置的蒸汽用量[1-2]。

        具體實(shí)施方案:新增1臺(tái)中壓尾氣精洗器、臥式換熱器3臺(tái),1臺(tái)就位于24 m平面,2臺(tái)疊起來位于18 m平面。精洗器給水泵2臺(tái)(Q=5 m3/h,H=50 m),精洗器出液至現(xiàn)氨水泵進(jìn)口。

        2.2 低壓分解吸收系統(tǒng)

        (1) 低壓分解新增汽提段,通入新鮮CO2氣對(duì)二段尿液進(jìn)行汽提,以提高二段分解效率。

        具體實(shí)施方案:在二段分離器下段新增設(shè)CO2汽提段,設(shè)備就位于18 m平面。通入CO2壓縮機(jī)二段來的CO2氣,用流量計(jì)控制入二段系統(tǒng)的CO2氣量。

        (2) 低壓吸收改兩段吸收為一段吸收,只輸出二甲液,有利于提高二甲液濃度和系統(tǒng)水平衡[3-4]。二循二冷產(chǎn)出的氨水作為二循一冷的吸收液,使低壓尾氣中φ(NH3)<1%,可減少氨損失。

        具體實(shí)施方案:在二段分離器氣相出口新增1臺(tái)Ф 450 mm二段吸收器,設(shè)備就位于18 m平面。二段吸收液體(原二表泵來液)從吸收器頂部加入,液體從吸收器底部出來后進(jìn)入二冷冷凝器下段。從二段分離器出來的液體經(jīng)二段循環(huán)泵(新增2臺(tái),Q=10 m3/h,H=50 m)去二段預(yù)冷器上段。

        (3) 二段預(yù)冷器置于31 m平臺(tái),原二段氨水作為二段預(yù)冷的吸收液,新增軟水循環(huán)泵(Q=300 m3/h,H=20 m) 2臺(tái)。

        2.3 蒸發(fā)系統(tǒng)

        (1) 用新型閃蒸預(yù)蒸發(fā)器替換現(xiàn)有蒸發(fā)預(yù)濃縮器,吸收甲銨冷凝熱以提高閃蒸效率,使得出預(yù)蒸發(fā)器尿液濃度得以提高,從而達(dá)到降低蒸汽消耗的目的,噸尿素可降低蒸汽50~70 kg。

        具體實(shí)施方案:新增1臺(tái)900 m2閃蒸預(yù)蒸發(fā)器,在現(xiàn)12 m平臺(tái)制作鋼框架,用以就位預(yù)蒸發(fā)器。新增1臺(tái)680 m2閃蒸冷凝器替換現(xiàn)有2臺(tái)閃蒸冷凝器,設(shè)備就位于24 m平面,冷卻水改用氨冷器循環(huán)水。改造前、后蒸發(fā)冷凝流程分別見圖3和圖4。

        圖3 改造前蒸發(fā)冷凝流程

        圖4 改造后蒸發(fā)冷凝流程

        (2) 用一級(jí)膨脹槽出冷凝液進(jìn)入一段蒸發(fā)熱能利用段,與尿液進(jìn)行換熱,達(dá)到節(jié)約蒸汽的目的,噸尿素可節(jié)約蒸汽消耗30 kg。

        2.4 蒸汽系統(tǒng)

        現(xiàn)系統(tǒng)也設(shè)有一級(jí)、二級(jí)蒸汽膨脹槽,但熱效率沒有充分利用好,尤其一級(jí)蒸汽膨脹槽膨脹壓力不到0.2 MPa,低品位蒸汽不能得到很好的利用,這也是蒸汽消耗偏高的原因?,F(xiàn)重新對(duì)一級(jí)蒸汽膨脹槽設(shè)備及工藝進(jìn)行科學(xué)合理的調(diào)整,使得一級(jí)膨脹槽產(chǎn)出0.4 MPa以上的高品位蒸汽,用于二甲液預(yù)熱器熱能的提供。一級(jí)膨脹槽冷凝液用作一蒸熱能利用段的供給熱量,經(jīng)換熱后進(jìn)入二級(jí)膨脹槽,二級(jí)膨脹槽維持現(xiàn)有工藝流程。

        3 效益分析

        改造后,對(duì)系統(tǒng)3班的運(yùn)行進(jìn)行為期1周(2017年8月12-18日)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),改進(jìn)后工藝消耗情況見表1。

        表1 改造后工藝消耗情況 t

        注:以上均指噸尿素汽耗和氨耗

        由表1可以看出:改造前,噸尿素平均汽耗1.315 t、氨耗0.521 t。改造后,為期1周運(yùn)行的噸尿素平均汽耗1.199 t、氨耗0.519 t,說明改造效果明顯。

        4 結(jié)語

        該蒸汽節(jié)能改造項(xiàng)目完成后,不僅整個(gè)系統(tǒng)阻力降低,操作彈性增大,而且通過工藝優(yōu)化調(diào)整,2#尿素裝置各項(xiàng)單耗均有不同程度的下降,特別在蒸汽消耗方面下降比較明顯,比改造前同期同負(fù)荷水平噸尿素蒸汽消耗降低116 kg(目前該裝置仍為單塔生產(chǎn))、氨耗降低2 kg。按2#尿素裝置年產(chǎn)量300 kt、蒸汽150元/t、液氨2 000元/t計(jì),則年改造效益可達(dá)624萬元左右,改造效果顯著。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 路利民.水溶液全循環(huán)法尿素裝置增產(chǎn)節(jié)能技術(shù)綜述[J].氮肥技術(shù),2010,31(4):1- 10.

        [2] 梅樹美.水溶液全循環(huán)尿素裝置工藝優(yōu)化及運(yùn)行總結(jié)[J].小氮肥,2015,43(3):21- 22.

        [3] 竇懷云,張雷,王克立.水溶液全循環(huán)尿素裝置擴(kuò)能改造中存在的問題及處理[J].化肥工業(yè),2011,38 (1):38- 39.

        [4] 張巍.提高水溶液全循環(huán)尿素工藝二氧化碳轉(zhuǎn)化率的主要途徑[J].化工設(shè)計(jì)通訊,2003,29(3):11- 14.

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