SNAM尿素系统开车探讨

2010-09-16袁三军

化工设计通讯 2010年3期

关键词：碳铵甲胺合成塔

王斌袁三军杨洁

(河南省煤业化工集团中原大化公司,河南濮阳 457000)

SNAM尿素系统开车探讨

王斌袁三军杨洁

(河南省煤业化工集团中原大化公司,河南濮阳 457000)

SNAM尿素系统开车中,高压系统的升温和高、中压系统升压过程中存在的问题和处理方法;尿素装置与三胺装置联产以后,提前启动高压甲胺泵P102缩短高压系统出料时间,维持系统的水平衡。

SNAM尿素;系统开车;升温;升压;高压甲胺泵

0 引言

中原大化集团公司尿素生产装置,是国内第一套从意大利引进的氨汽提尿素生产工艺,设计生产能力为1 760t/d。1990年5月5日投产。

如何避免尿素系统开车过程中,高压系统升温和高、中压系统升压过程中出现的问题,从安全、环保、经济效益方面都是非常重要的。同时尿素装置与三胺装置联产以后,提前启动高压甲胺泵P102缩短高压系统出料时间,有利于系统的稳定运行。

1 高压系统的升温

高压系统的升温主要是为了保护设备和保证尿素生产反应顺利进行。氨基甲酸铵的熔点是154℃,为了保证尿素生成反应的顺利进行,开车前一般要把高压系统进行升温,且指标不低于160℃。

同时高压系统升温后,高压系统升压时,R101底部容易超温主要是由于合成塔底部构造,合成塔底部存有少量积水。氨与水反应后,R101底部容易超温。当合成塔温度高于188℃时,设备的腐蚀速度明显加快,这一状况,在一些尿素合成塔出口安装有在线腐蚀检测仪的生产厂中,可以非常直观地看到这一现象。

处理方法:

(1)升温结束以后,立即升压,防止合成塔底部积存过多蒸汽冷凝液。

(2)可以在升温时把 R101底部温度控制在155℃,防止合成塔超温。

通过以上两个方法可以保证系统开车的顺利进行,同时由于升温由原来的160℃降到155℃,可以缩短开车时间20min左右。

2 中压后系统升压

中压氨受槽V105引氨以后,需要启动中压氨泵P105通过中压氨泵P105副线上的夹套蒸汽加热液氨,提高中压后系统压力,当压力提高到1.5MPa,保证高压氨泵P101进口压力,使高压氨泵P101顺利启动。

现在中压后系统升压时,中压氨泵 P105副线上的夹套蒸汽为低压蒸汽,需要时间过长,影响开车进度,如果换成中压蒸汽,根据设备换热公式:

式中:Q—单位时间内,液氨从蒸汽中取走的热量;

K—传热系数;

A—换热面积;

T—蒸汽温度;

t—液氨温度。

夹套蒸汽为 0.35MPa的低压蒸汽时 T1为147℃,而换成2.25MPa的中压蒸汽时 T2为229℃,而液氨温度t为30℃,有以上公式可知,中压后系统升压速度可提高为以前的1.7倍左右。由原来的4h缩短到2.35h,这将避免由于中压后系统升压对系统开车的影响。

3 高压系统升压

高压系统升压时,一般先用中压氨泵 P105升压再用高压氨泵P101升压。但由于高压氨泵开停比较困难,可能出现当用高压氨泵P101升压时,由于高压氨泵P101为高速离心泵启动条件要求比较高,如果高压氨泵P101短时间无法启动,会造成高压系统升压停止,影响开车进度并造成高压系统较难处理,所以可以改为直接用P101升压,可以保证高压系统升压稳定快速进行,缩短开车时间0.5h左右。

4 高压系统升压时合成塔底部超温快速无污染处理方案

当高压系统升压时合成塔底部超温时存在以下危害:

(1)合成塔底部超温损坏设备;

(2)影响开车进度。

合成塔底部超温时通过密闭排放,降温较慢。对于这一情况,可以通过开蒸发系抽真空,联通高压系统排塔管线,中压前系统,低压前系统,蒸发系统。可以迅速降低高压系统升压时合成塔底部的温度,并且可以实现无污染排放,保证系统快速稳定的开车。

5 提前启动高压甲胺泵P102缩短高压系统出料时间

中原大化尿素装置是从意大利斯纳姆公司成套引进的,采用该公司开发的氨汽提尿素生产工艺,多年来,装置运行平稳。在开车的时候,空塔投料CO2量为17 000m3(标)/h(70%负荷),NH3量为75m3,从投料到合成塔出料,时间大约需要 2.5h,出料前30min我们才准备高压甲胺泵P102。

1998年,公司又建成年产1.2万t的三聚氰胺项目又开工建设,其高压法生产工艺开国内先河。2001年、2003年建设了两套三聚氰胺装置,使中原大化三聚氰胺的年产量达到6万t,同时尿素和三聚氰胺系统的联运又造成尿素工艺中的一些新的工艺问题出现,尿素装置与三胺装置联产以后,三胺装置运行后产生大量的碳铵液威胁着系统的水平衡,同时在SNAM尿素系统开车过程中,由于高压系统中气相NH3和CO2增多,系统压力上升较快,为了避免高压系统超压,维持系统水平衡,需启动高压甲胺泵P102向高压甲胺冷凝器 E104中充碳铵液,使NH3和CO2在E104内充分冷凝吸收,经查阅大量资料,反复研究讨论决定在投料后1h启动高压甲胺泵P102,这样可以吸收气相的NH3和CO2,可以降低甲胺的熔点,使反应在液相中进行,防止甲胺结晶,使高压系统压力缓慢上升。避免高压系统超压而发生安全方面的事故。同时可以吸收三胺装置运行后产生大量的碳铵液,减少尿素装置与三胺装置联产以后生大量的碳铵液对系统的水平衡的影响。

5.1 三胺来碳铵液流程

2008年7月,利用一次停车机会,我们做了一次试验,投料后1h启动高压甲胺泵 P102。具体操作步骤是:将三胺碳铵液提前切向系统,通过中压吸收塔C101排入碳铵液储槽 V106,提前启动甲胺液泵P103,通过调节阀LV09302到C101,再到碳铵液储槽V106,在中压吸收塔C101液位及温度(80℃左右)稳定后,及时启动高压甲胺泵P102,通过将甲胺液送往高压氨基甲酸铵冷凝器 E104使NH3和 CO2在E104内充分冷凝吸收然后送往合成塔,这种方法较以往的操作方法能提前半小时出料。2008年11月,我们又一次对这种操作方法进行了印证,由此可见,提前启动高压甲胺泵P102可以缩短系统出料时间,可以尽快稳定碳铵液槽V106的液位,可以尽快稳定系统,效果很好。这种提前启动高压甲胺泵 P102方法,缩短了出料时间,促进了尿素装置安全稳定运行。