姜 磊，李 剛

(兗礦新疆煤化工有限公司，新疆烏魯木齊 830011)

從凈化工段來的純度≥98.5%(體積分數(shù)，干基)、含硫化物質(zhì)量濃度≤5 mg/m3(干基)、壓力為0.04 MPa的氣體，經(jīng)CO2壓縮機壓縮后送入后續(xù)尿素工段。為脫氫和防止尿素高壓圈設(shè)備的腐蝕，在CO2壓縮機一段出口冷卻器出口加入約為CO2體積總量4%的空氣。在尿素生產(chǎn)過程中，空氣中的氧氣與氫氣在鈀鉑催化劑的作用下反應(yīng)生成水，剩余的氧氣在尿素合成塔、CO2汽提塔、高壓洗滌器、高壓甲銨冷凝器等設(shè)備的表面形成一層氧化膜，防止尿素、甲銨溶液對設(shè)備的腐蝕。原設(shè)計所需的空氣由2臺SL132型螺桿式空氣壓縮機(1開1備)提供，壓力0.7 MPa(表壓)、氣體溫度≤45 ℃，經(jīng)流量調(diào)節(jié)閥控制流量約在1 250 m3/h(標態(tài))后，與CO2氣體一起經(jīng)CO2壓縮機二段入口分離器分離液滴后進入壓縮機二段入口。

為達到節(jié)能降耗的目的，結(jié)合兗礦新疆煤化工有限公司現(xiàn)場公用工程配置情況，決定接入空分增壓機的壓力>0.7 MPa(表壓)、氣體溫度≤45 ℃的空氣作為CO2壓縮機的補入空氣。

1 改造內(nèi)容

尿素裝置生產(chǎn)中所需空氣量見表1。

結(jié)合空分工藝流程，采用增壓機一級換熱器出口工藝氣體作為CO2壓縮機的補入空氣較為適宜?？辗滞夤┠蛩乜諝夤芫€需設(shè)置手動閥、放空閥、止回閥、自調(diào)閥、快關(guān)兩位閥、流量計、遠傳壓力及溫度測點等(流量計、遠傳壓力及溫度利用原管線上測點)[1-2]?？辗止┠蛩乜諝夤に嚵鞒桃妶D1。

表1 尿素裝置生產(chǎn)中所需空氣量

2 工業(yè)應(yīng)用

考慮到生產(chǎn)異常狀況有兩種：①空分跳車或緊急停車；②尿素CO2壓縮機跳車或緊急停車。為防止空分跳車或卸載致不潔凈氣體倒竄進入空分系統(tǒng)，或是CO2壓縮機跳車或卸載突然增大空氣用量，影響空分系統(tǒng)運行安全，設(shè)置快關(guān)兩位閥聯(lián)鎖。聯(lián)鎖要求如下：①空分停車，快關(guān)兩位閥聯(lián)鎖關(guān)閉；②壓縮機組卸載，快關(guān)兩位閥聯(lián)鎖關(guān)閉；③CO2壓縮機停車，快關(guān)兩位閥聯(lián)鎖關(guān)閉；④快關(guān)兩位閥關(guān)閉報警[3-4]。

正常生產(chǎn)時，空氣用量用流量調(diào)節(jié)閥由尿素控制室根據(jù)尿素系統(tǒng)所需進行控制，尿素工段使用前需向調(diào)度室進行申請，調(diào)度室經(jīng)空分工段控制室同意后，由調(diào)度室下達同意使用指令，由空分、尿素控制室配合執(zhí)行。使用過程中，如果空氣量出現(xiàn)≥300 m3/h(標態(tài))的調(diào)節(jié)，尿素控制室應(yīng)提前通知空分控制室做準備，防止引起增壓機工藝指標的波動。

圖1 空分供尿素空氣工藝流程

改造后自2017年5月運行至今，空分、尿素系統(tǒng)均運行穩(wěn)定，期間經(jīng)歷2次空分跳車、1次CO2壓縮機跳車，聯(lián)鎖設(shè)置都起到了應(yīng)有的作用。

3 效益分析

改造前，尿素脫氫與防腐空氣供應(yīng)為英格索蘭公司制造生產(chǎn)的SL132型螺桿空壓機。改造后，螺桿空壓機停運，該機組功率為132 kW，按年運行時間8 000 h、工業(yè)電價0.4元/(kW·h)計，則年節(jié)約電費42.24萬元左右。因螺桿空壓機停運，也節(jié)省了專用潤滑油、備件等的費用。

4 結(jié)語

無論何種尿素生產(chǎn)工藝，都需要一定量的空氣用來防腐脫氫，且設(shè)計時大部分是通過往復(fù)式壓縮機、螺桿空氣壓縮機補空氣入尿素系統(tǒng)，通過裝置改造，降低了電耗，同時對其他尿素裝置的改造也具有一定的借鑒意義。