水溶液全循环法尿素装置的两个节能方案

罗时诚

（江西昌九生物化工股份有限公司江氨分公司，江西南昌 330012）

水溶液全循环法尿素装置的两个节能方案

罗时诚

（江西昌九生物化工股份有限公司江氨分公司，江西南昌 330012）

介绍水溶液全循环法尿素装置的两个节能方案——预精馏系统整体防腐方案，一篜加热器、闪蒸加热器改造方案。

水溶液全循环法尿素装置；预精馏塔；防腐；一篜加热器；闪蒸加热器；改造方案

水溶液全循环法尿素装置由于消耗高，正面临生存压力。笔者根据四十多年来学习和工作的经历，不断地研究和摸索，提出两个改进措施，以供同行们探讨。

1 预精馏系统整体防腐方案

由于人们对事物的认识是循序渐进的，预分离－预精馏工艺中预精馏系统先天存在进料不稳等设计缺陷，以及设备、管线等制作、操作、检修等方面的原因，几个不利因素叠加在一起就导致腐蚀产生或消耗上升。

1.1 湘江氮肥厂的情况

尿塔衬里材质是尿素级316L，厚度为8 mm；焊条为BM310Mo-L。1990年1月30日、31日，因使用劣质煤，进入尿塔的CO2气体中H2S含量猛增至1156 mg／m3，尿素成品呈深咖啡色，成品Ni含量高达316×10－6，尿塔衬里出现严重腐蚀，但预精馏塔的使用情况仍正常。

1.2 江氨公司的情况

尿塔衬里材质是尿素级316L，厚度为8 mm，直径1．4 m，容积41 m3，1985年9月单塔投运。2008年2月，尿素车间短停检修时突然发现尿塔检漏孔喷出合成液，经检查（从下往上数）第七筒节与第八筒节下环焊缝熔合线有多处蚀坑，引起应力腐蚀破裂，导致衬里被贯穿。经打磨补焊后继续使用至2009年1月停用。平常入塔CO2气中H2S时有超标，但衬里从未泄漏过，连续运行了23 a；衬里中、下部减薄了2 mm左右，局部减薄5 mm；从尿塔进厂起，检修一直是由笔者负责并且是首席打磨工。

上世纪八、九十年代，一段分解加热器由于加二次空气的止逆阀堵塞，多次2～3 d加不进二次空气，大修时检查预精馏塔，仍然可见原始加工痕迹。1996年增加了预分离器和一吸外冷器。2000年前后，装置一般年产165 kt尿素。2000年11月份大修，没有更换设备和管线，预精馏塔内也无腐蚀；但一开车就首次发现预精馏塔等腐蚀，时而腐蚀，时而不腐蚀。2004年3月19日最后一次更换了四层加厚塔板和浮阀并作钝化处理，总共四次用双氧水钝化，五次更换塔板和浮阀；由于担心材质出现问题，笔者把经南昌飞机制造公司检验过的材料送某厂看着他们加工浮阀。预精馏塔去一分加DN150管线因腐蚀多次更换；一段分解分离器去二分塔的调节阀及阀前管线有一次使用一个星期就腐蚀了；至2004年3月30日，因DN1 200预精馏塔下筒体及锥体外漏（外面包了一层厚钢板），危及安全操作，塔内除了最上层升气管塔板（从未更换过）和除沫器存在外，其余四层浮阀塔板及溢流堰等全腐蚀了；换成DN1 400预精馏塔，更换一分加热器进液管，材质为Sadvik 3R60 Urea Grade的管线；腐蚀问题仍折腾了近二个月才逐渐消减（包括进口管）。当时没有找出导致腐蚀的原因，但工作温度最高的一分加热器和一段分解分离器无腐蚀。如果缺氧，为什么不腐蚀它们呢？而要跑到有氧的预精馏塔等去腐蚀？当年湖北宜化直径1 m的预精馏塔日产360 t尿素，去一分加热器管线由DN150改成DN200未见腐蚀，当然笔者并不认同这种做法；原中尿厂预分离流程在负荷很低的情况下，温度120℃左右，预分离器的作用应当是不错的，液相所含氧量已经不多了，一分加热器未加二次空气，却无腐蚀发生；而预精馏流程物料经过预精馏塔内件，氧气进一步逸出，由此可知，真正需要补充的二次空气很少，故缺氧腐蚀及硫含量高导致腐蚀这种推论与事实不符。况且1966年石家庄化肥厂预精馏流程刚开始生产时，并未加入二次空气也没有腐蚀。实际上，我们对腐蚀产生的原因、材料的腐蚀机理在认识上是肤浅的，如对汽提法高压设备相关腐蚀的认识也是如此，存在有罪定论；最好的办法是多看看国内外有关论文，打开思路，不要局限于化工领域的参考书，应在实践中不断积累知识。

笔者能系统地解决预精馏塔及相关设备、管道的腐蚀：①当负荷低时，预分离气相出口阀打开或部分打开，预精馏塔及相关设备、管道等出现腐蚀；②无论预分离气相出口阀打开或关闭时，预精馏塔及相关设备、管道均出现腐蚀。

使预分离器气相出口阀始终全开而不出现上述腐蚀，可提高一、二段系统操作稳定性并降低消耗；一分加热器二次空气加入量可从吨尿2 m3减至0．5 m3，加多了二次空气，不仅浪费氨等，而且增加了尾气的可爆性等。

2 一蒸加热器、闪蒸加热器的改造方案

闪蒸槽通用设计压力为0．044 MPa（绝压；下同），由于真空度高，闪蒸尿液难以下流等原因，实际操作压力一般为0．07～0．08 MPa，为什么会产生这种情况呢？因设计理念存在问题；实验室、中试与正式生产存在一个放大效应，我们必须找出症结所在。笔者把闪蒸加和一蒸加作必要的改动，闪蒸压力就降为0．05 MPa左右，利用一段分解气＋二甲液并联加热闪蒸加和一蒸加热利用段管程的尿液，使系统热回收率大幅增加并降低一段分解压力，降低蒸汽消耗和氨耗等。也可分二步走：不管有无闪蒸加，作必要的改动，不破坏一蒸加热器，吨尿可节约50 kg蒸汽，一蒸加热利用段换热面积偏小的设备可不改大；第二步，如闪蒸加壳体是碳钢的，暂不动，待第一步取得效果后再改。

查饱和水蒸气表（以压强为准），0．7 MPa的蒸汽冷凝液每千克仅能闪蒸出0．027 kg、0．5 MPa的饱和蒸汽；1．3 MPa的蒸汽冷凝液每千克可闪蒸出0．057 kg、0．7 MPa的饱和蒸汽。在尿素工艺中，供到系统中的热量未加充分利用就转移到冷却水中，很明显，这是很不经济的。从这个方面来说，在一定的温升下，尿素合成过程吨尿冷却水消耗是其热效率和热回收率的一个度量标准。

1983年中氮厂第三次年会上，五环工程公司程忠振总工介绍我公司尿素装置设计情况时说：“采用多压力等级的蒸汽和冷凝系统，这样吨尿可以节省60 kg 1．3 MPa饱和蒸汽，同时一段和二段分解系统以及一段和二段蒸发系统也采用不同等级的饱和蒸汽；避免使用260～300℃过热蒸汽而造成加热管内壁容易生成污垢层，有利于设备长周期稳定运行。”

笔者引用前苏联专家的话当结束语：“尽管新的汽提法工艺已经成熟，但溶液循环法仍然是最先进的，因为溶液循环法还有许多改进的余地。”

［1］上海化工研究院尿素车间译．尿素译文集［M］．北京：化学工业出版社，1979．

［2］罗时诚．浅谈硫化物对尿素合成塔和预精馏塔的腐蚀［J］．氮肥与甲醇，2009，4（6）：58～59．

［3］罗时诚，刘孝弟．有关水溶液全循环法节能的探讨［J］．氮肥与甲醇，2010，5（3）：72～74．

［4］罗时诚，付铁．巧用尿素二段蒸发加热器［J］．氮肥设计，1992，31（2）：58～59．

［5］罗时诚，张造弦．对尿塔检修、设计和制造的几点思考［J］．江西化工，1994，10（3）．

［6］罗时诚．尿素一段分解分离器视镜改造［J］．中氮肥，1993，9（5）：61～62．

Two Energy-Saving Programs for the Total Recycl Urea Plant

LUO Shi-cheng
（Jiangan Branch of Jiangxi Changjiu Biological and Chemical Co．，Ltd．，Nanchang Jiangxi 330012，China）

Describe the two energy-saving programs for the total solution recycling urea plant，which one is overall corrosion prevention for pre-distillation system，the other is revamping for the first evaporation heater and the flash evaporation heater．

total recycl urea plant；pre-distillation tower；corrosion prevention；first evaporation heater；flash evaporation heater；revamping program

TQ441．41

B

1003-6490（2014）01-0065-02

2013-07-18

罗时诚（1953－），男，江西南昌人，高级工程师，原江氨公司化肥分厂副厂长。