三聚氰胺装置冬季独立运行技改小结

2011-01-30和志红

化工设计通讯 2011年4期

和志红

(河南煤化集团中原大化公司,河南濮阳 457004)

1 改造背景

我公司主打产品是尿素和三聚氰胺,尿素的原料是合成提供的NH3和CO2,三聚氰胺的原料是来自尿素的75%尿液,可见三聚氰胺装置的运行是离不开合成和尿素装置的。面临天然气市场价格暴涨而尿素价格不高而造成亏损,但是三胺却盈利销售很好的局面,2010年12月10日集团领导果断采取停合成及尿素主装置,而让三胺装置熔成品尿素单独运行的方案。三胺装置自2000年投产来从来没有单独运行过,由于原始设计是基于主装置运行,要使三胺与主装置脱离开,打通三胺内部与锅炉及煤化工的联系,所以必须进行相应的管线及系统改造。

2 项目内容

三胺装置冬季单独运行,所应进行的改造涉及面较广,下面分别说明。

2.1 蒸汽管线改造

2.1.1 12.5 MPa蒸汽管线改造(流程示意见图1)从3号锅炉汽包上引一条12.5 MPa的蒸汽管线,到合成废锅08E001出口至三胺高压废水装置的切断阀后,实现3号锅炉直接向高压废水(E6202)供应饱和高压蒸汽。另外,为了保证小解吸水解装置水解器的5.2 MPa蒸汽,在该管线靠近高压废水装置区处将蒸汽减压后向解吸水解引一条5.2 MPa的蒸汽管线,于现有的水解器蒸汽管线流量调节阀FV80951前相接,以取代现有的从大尿素界区来的12.5 MPa蒸汽,实现3号炉单独向解吸装置供应蒸汽。从3号炉来的饱和蒸汽相关数据是,压力12.5 MPa,温度320℃,总流量10t/h。去解吸水解装置蒸汽管线的相关数据是,介质饱和蒸汽,压力5.05 MPa,温度320℃,总流量4 t/h。

2.1.2 1.6 MPa蒸汽管线改造

从30 kt/a三胺的1.6 MPa蒸汽总管上引一条蒸汽管线至二套三胺西管廊端去高压废水装置的切断阀后,实现30 kt/a三胺装置也可以供应高压水解蒸汽。另外,产生的冷凝液回到30 kt/a三胺装置的闪蒸罐V8128。从30 kt/a三胺来的饱和蒸汽相关数据是,压力1.6 MPa,温度205℃,总流量10 t/h。返回30 kt/a闪蒸槽V8128管线的蒸汽冷凝液相关数据是,压力0.6 MPa,流量8 t/h。去高压废水蒸汽管线尺寸5″;30 kt/a三胺中压蒸汽总管尺寸12″;E6205冷凝液管线4″;去V8128中压蒸汽冷凝液管线7″。

2.1.3 0.6 MPa蒸汽管线改造

从30 kt/a三胺的0.6 MPa蒸汽总管上引一条蒸汽管线至二套三胺西管廊端,低压蒸汽分别去高压废水装置(蒸汽伴热)和解吸水解装置(C8501)的切断阀后,达到30 kt/a三胺装置也可以供应高压水解装置和解吸水解装置低压蒸汽的目的。相关数据:介质饱和蒸汽,压力0.6 MPa,温度5℃,总流量7 t/h。

图1 12.5 MPa蒸汽管线流程示意

2.2 E6202冷凝液管线改造

正常情况下,高压水解装置的加热器E6202所产生的冷凝液送往二套三胺装置的蒸汽闪蒸罐V6128。为了实现30 kt/a三胺装置与高压水解装置的单独运行,以及避免高压水解装置运行二套三胺蒸汽系统无法停车检修的问题,在加热器E6202产生的冷凝液管线上增加一条去30 kt/a三胺装置区蒸汽闪蒸罐V8128的管线,这样,利用该管线实现两套低压蒸汽管网共享,避免当二套三胺停运时低压蒸汽管网超压的问题,也可随时切开。

相关数据:介质冷凝液,压力0.6 MPa,流量10 t/h。E6202冷凝液管线尺寸4″。

2.3 高压废水装置产生的碳铵液引至一套吸收塔

在高压废水装置的碳铵液泵 P6202出口至二套三胺吸收塔C6103丁字管廊交接处增加一条去一套三胺装置吸收塔C3103的碳铵液管线(LV31264阀后),这样,高压废水装置产生的碳铵液也可以送往一套部分回收。相关数据: P6202至C6103管线尺寸1″～(1/2)″;介质温度50～70℃,总流量5 t/h,密度980 kg/m3;氨19% (质量分率,下同),二氧化碳6%,水75%。稀碳铵液入口压力0.8 MPa,出口压力0.45 MPa。

2.4 冲洗水管线改造

从30 kt/a三胺的低压冲洗水总管上(9区循环阀前)引一条冲洗水管线至二套三胺西管廊端低压冲洗水管线去解吸水解装置的切断阀后(P8503处),达到30 kt/a三胺装置也可以供应解吸水解低压冲洗水的目的。相关数据:介质氨含量不高于 5%的稀氨水,压力 0.8 MPa,温度50℃,总流量0.5 t/h。介质密度980 kg/m3。

2.5 废水管线改造

目前,三套三胺的废水管线全部联通,只有在P8201出口至二套界区处有一道切断阀,一套高压废水泵P3201以及二套高压废水泵P6201出口至废水总管都没有切断阀。当一二套停运时,一二套高压废水泵出口管线非常容易被30 kt/a三胺的滞留液堵塞,已经发生了两次,所幸堵塞不严重,及时处理通了。所以提出在现有的一二套高压废水泵P3201和P6201的出口管线上增加切断阀,以实现有效的切断,防止管线堵塞。相关数据:介质生产废水,压力12 MPa,温度165℃,管线尺寸3″。

2.6 小尿素外送液氨管线改造

小尿素副产的氨正常情况下由P8305送往大尿素中压吸收塔C101,大尿素停车情况下利用界区引氨管线送往三套三胺氨回收槽V116。为防止小尿素副产的氨进入反应器,必须间断送氨,切换频繁,一定程度上影响系统稳定运行。为解决这一问题,决定对小尿素外送氨管线进行改造。相关数据:介质液氨,压力 2.6 MPa,温度40℃,管线尺寸1″。

2.7 P3133出口去大尿素熔融尿素装置管线改造

尿素装置停车后,可在 T101内熔化尿素,为三胺装置提供原料尿液。因大尿素装置停车,无法提供熔化尿素用的热水,故从一套三胺装置P3133出口接一根蒸汽冷凝液管为 T101提供热水熔化尿素。相关数据:介质蒸汽冷凝液,压力0.6 MPa,温度100℃,管线尺寸3″。

2.8 煤化工来CO2管线改造

尿素装置停车后,无法为三胺装置独立运行时提供所需的CO2,此时可通过原三胺装置至煤化工装置的废水管线,从煤化工引一股CO2,向三胺装置提供生产用CO2,因煤化工来CO2中S含量超标,在进入三胺CO2管网前(合成一段炉东),增加一台CO2脱硫塔,使过滤后CO2中的S含量在5×10-6以下。相关数据:介质 CO2,压力2.2 MPa,温度45℃。

2.9 CO2汽化装置改造

尿素装置停车后,无法为三胺装置独立运行时提供所需的CO2,当大尿素装置和煤化工装置都无法提供CO2时,CO2汽化装置可为三套三胺装置提供CO2。

首先将购买的液态CO2通过槽车加压,送入液态CO2储罐V9201内,通过液态CO2泵P9201升压后,送入水浴式CO2汽化器 E9201内,液态CO2在汽化器内被升温至60～70℃,由液态变成气态,并通过气体回流来提高CO2储罐的压力,当压力大于CO2管网压力时,可将CO2送入系统。相关数据:介质液态CO2,压力2.0 MPa,温度-40℃。

2.10 熔化尿素系统改造

小尿素装置原有一套尿素熔化系统,在尿素装置停车无法为三胺提供尿液时,熔化固体尿素,保证三胺装置的运行。但熔化过程中,固体尿素需用电动葫芦吊至顶楼才能充装,影响熔化速度,且下料不均匀,容易堵塞下料管线。故在尿素熔化装置南侧新上1台斗提机装置,为熔化尿素装置提供均匀连续的固体尿素,确保三胺装置高负荷运行。相关数据:物料尿素,输送量35 m3/h,输送机高度23.25 m,料斗容积0.0078 m3,斗宽0.3 m,斗距0.3048 m,料斗运行速度0.5 m/s,传动链轮转速16.48 r/min,电动机功率5.5 kW,电动机型号Y132S-4,减速机型号XWD5.5-6-43;斗提机材料为不锈钢,物料容重约0.74 t/m3,物料温度为常温,物料粒度＜5 mm,实际输送量约18 t/h。

2.11 增加煤化工至三胺装置钝化空气管线

三胺装置的钝化空气用于一些关键设备(CX101、CX106等)的防腐。断钝化空气代表着设备失去保护层,导致腐蚀。为避免设备损坏,装置必须停车。目前三套三胺装置的钝化空气由K3102A/B、K8102 3台空压机供给,另外从合成02压缩机组出口连接一条管线送至三胺界区。正常生产期间,三胺界区的3台空压机处于停运状态,三胺装置的钝化空气由合成02提供。

考虑到冬季三胺独立运行时,合成装置停车,无法为三胺装置提供4.0 MPa的钝化空气,三套三胺装置的3台钝化空气压缩机必须同时运行,才能保证装置的钝化空气用量,任何一台压缩机出现故障,都无法保证三胺装置高负荷生产。目前 K8102由于备件不到,无法运行, K3102A打量不好。考虑到这些因素,计划从煤化工装置引一股6.5～7.0 MPa的钝化空气至三胺装置,确保钝化空气的供应。

实施方案利用原有煤化工至合成氨装置的高压氮气管线(此管线当合成氨装置停车时不用),从煤化工02K002出口(压力6.5～7.0MPa)引一条管线至弛放气管线,送至天然气化工装置,从合成氨装置界区处的高压氮气管线上,引一条管线至合成02出口至三胺装置的管线。当冬季三胺独立运行时,可通过煤化工装置向三胺装置供应钝化空气。