全循环尿素扩能改造存在的问题及处理

窦怀云 张 雷 王克立

(兖矿鲁南化肥厂,山东 滕州 277527)

全循环尿素扩能改造存在的问题及处理

窦怀云 张 雷 王克立

(兖矿鲁南化肥厂,山东 滕州 277527)

介绍了全循环尿素改造后存在的问题及处理措施。

水溶液;增产节能;试车问题;措施

0 引 言

兖矿鲁南化肥厂于1993年建成投产1套水溶液全循环尿素装置,设计年尿素生产能力为13万t,通过不断技术改造和系统稳定生产长期运行,现在尿素年产能力18万t。但是系统蒸汽、液氨消耗较高,生产成本居高不下,为更好发挥装置的最佳效益,对本套系统进行节能扩产改造。

1 改造主要内容

1.1 高压合成系统

原高压系统仅有尿素合成塔,借鉴CO2气提生产原理,增加高压甲铵冷凝器、第一尿素合成塔和汽提塔,原有尿素合成塔作为第二尿素合成塔。

1.2 中压系统

一段分解加热器更新并增加100m2换热面积;增加1台氨冷器,惰洗器换热段加长;中压吸收塔增加两层微分塔板,以增加鼓泡段的吸收效果;中压吸收塔外置冷却器换热面积由281m2增加至359m2。

1.3 低压系统

新增二循一冷换热面积增加109m2,低压分解分离器增大(Φ1 400×8 000),安装规整填料。

1.4 机泵改造

增加1台22m3/h的一甲泵;1台7.5m3/h的泵做为二甲泵和氨水泵的备车。

2 改造后高压系统流程

液氨经氨泵加压20.0MPa,预热50～60℃后,分两路:一路入高甲冷底部;一路经限流孔板进入第二尿素合成塔底部。二氧化碳气加压20.0MPa与液氨以及甲铵液三物料进入高甲冷底部后,在高甲冷内生成氨基甲酸铵,反应产出大量的热,被汽包内的冷凝液移走产生0.75MPa的蒸汽。高甲冷出料靠压差进入第一合成塔底部,在第一合成塔内进行部分氨基甲酸铵的脱水反应,压力为19.0～20.0MPa。出第一合成塔的物料经调节阀减压15.5～16.5MPa进入汽提塔上部,经液体分布器均匀分布,在降膜式换热器内,与第一合成塔气相逆流接触,同时被壳侧来自中饱器的饱和蒸汽加热。汽提液经液位调节阀控制进入精馏塔下部,汽提气含有大量的氨、二氧化碳进入第二合成塔底部,与甲铵泵送来的甲铵液混合进行吸收反应,第二合成塔出料经调节阀控制压力15.5MPa,减压后物料进入中压循环系统。

3 试产过程中遇到的问题以及采取的措施

3.1 高压甲铵冷凝器副产蒸汽压力低

系统原始开车初期,按照进塔CO2气量3 000m3/h投料,随后系统加量到6 500m3/h左右,高甲冷底部温度控制在176～184℃,第一合成塔上部温度在188～190℃,汽包压力控制在0.75MPa左右,但是副产蒸汽始终没有流量。

3.1.1 原因分析

①操作人员不能适应新的流程,合成塔进料温度偏低(176～180℃),第一合成塔出液NH3/CO2控制较高,一般为3.60～3.63;

②.汽包压力控制偏高 0.75MPa,进一步使NH3/CO2偏高;

③汽包液位低于10%;

④系统负荷仅达到设计负荷30%,高压甲铵冷凝器内合成甲铵量较少,放热少。

3.1.2 处理措施

①降低汽包压力至0.72MPa;

②减少入塔氨量,高甲冷底部温度提高至184℃左右,NH3/CO2控制在3.4～3.5之间;

③汽包液位提高至20%;

④提高负荷CO2量在6 000m3/h以上。此时有副产蒸汽产生,流量值逐渐增大,蒸汽消耗呈明显下降趋势。

3.2 中压压力波动频繁

随着系统逐渐加大负荷,合成塔出口调节阀逐步增大开度,中压压力频繁波动,甲铵泵不打量。并且此情况反复出现。

3.2.1 原因分析

①高压系统出料不稳造成中压压力的波动;

②汽提塔液位过低,导致高压窜气至中压,造成中压系统压力波动;

3.2.2 处理措施

将汽提塔液位工艺指标提至20%,通过系统的逐步操作,发现液位上升后,汽提塔出气温度上升1℃左右,第二合成塔底部温度上升,中压压力逐渐趋于平稳,系统运行恢复正常。

3.3 增大调节阀开度10%

两合成塔出口调节阀开度比以往正常开度增大10%左右,甲铵泵打量也明显增加,系统蒸汽用量增加,但系统产量较低。

3.3.1 原因分析

①高压甲铵冷凝器汽包液位较低,导致在高压甲铵冷凝器中合成氨基甲酸铵量少,大部分的氨基甲酸铵在第一合成塔完成;

②第一合成塔的甲铵脱水转换成尿素量减少;二氧化碳转化率明显下降,致使后系统回收负荷加大,甲铵泵速增加。

3.3.2 处理措施

汽包液位由10%提高至20%左右,系统副产蒸汽流量明显增加,合成塔操作恢复正常,甲铵泵速降至正常。

3.4 二段分解分离器液位频繁波动,蒸发运行不稳定

随着系统负荷逐渐提高,二段分解分离器液位反复阶段性波动,高液位 70%～80%持续大约30min,液位开始下降至正常液位,然后又上升至高液位。蒸发温度难以控制,频繁打循环、停造粒。系统无法高负荷生产。

3.4.1 原因分析

①二段分解分离器改造后(Φ1 400×9 019),原来的鲍尔环散堆填料改为规整填料,装填高度比原来增加较多,且安装填料时,填料压塞过紧,填料可能存在持液现象。

②系统改造后,系统负荷明显增加,但原来二段分解分离器出液管线未改变,可能导致放液不畅。

3.4.2 采取措施

①将二段分解分离器内填料拆除约2m,增加分离器上部的气液分离空间,减少填料层可能积存的尿液量。

②将二段分解分离器出液管道由DN125加粗为DN150。

③将增大二段蒸发加热器换热面积约25m2。

该套装置扩能改造后,系统消耗明显下降氨耗降低4～5kg/t,蒸汽降低了150kg/t,但尿素产品由于蒸发加热器过大,二段分离器液位不稳定,产品质量缩二脲较高。目前系统运行已基本稳定,高压、低压各项指标较好。但蒸发系统存在的的问题有待解决。

Existing Problems and Treatment for Total Recyle Urea Transformation

DOU Huai-yun,ZHANGLei,WANG Ke-li
(Yankuang L unam Fertilizer Factory,Tengzhou277527,China)

This article describes the existing problems and countermeasures for total recyle urea transformation.

hydrous solution;expansion;commissioning problem;measure

TQ441.41

A

1003-6490(2010)03-0021-02

2010-06-07

窦怀云(1969.6-),男,工程师,从事尿素生产技术管理。