尿素装置闪蒸器扩能降耗改造总结

2015-05-25姬春礼

氮肥与合成气 2015年5期

关键词：闪蒸热能冷凝器

李娜姬春礼

(河南心连心化肥有限公司河南新乡453731)

尿素装置闪蒸器扩能降耗改造总结

李娜姬春礼

(河南心连心化肥有限公司河南新乡453731)

河南心连心化肥有限公司二分公司尿素装置采用水溶液全循环工艺，设计能力为300kt/a，经改造，产能达440kt/a。由于尿素装置的蒸汽消耗指标较同行偏高，故决定对尿素装置闪蒸器进行扩能改造，以达到降低吨尿素汽耗的目的。

1 改造前尿素装置闪蒸及汽耗现状

(1)改造前尿素装置二段分解塔(以下简称二分)下液、闪蒸下液以及闪蒸冷下液组分对比见表1。

表1 改造前尿素二分下液、闪蒸下液以及闪蒸冷下液组分对比 %

从表1数据可以看出:尿素溶液经过闪蒸后，其尿素质量分数由平均67.5%提浓至74.0%，反应热能利用率不高，负荷后移，导致一蒸加热器用蒸汽量多，蒸汽消耗高。改造前，二分公司尿素装置吨尿素蒸汽消耗在1130kg左右。

(2)一吸冷水路热量经充分利用后仍富裕，造成热量浪费及循环水温度偏高。

(3)闪蒸器热能利用段热利用率较低，系统甲铵反应热和一蒸低压蒸汽的利用不充分。

2 设计改造方案

2.1 改造思路

通过对降膜闪蒸器进行扩能改造，扩大热能回收段换热面积，下部换热段采用一段分鲜塔气体与二甲液反应热进行换热。改造后，可减少带入一吸冷水路的热量，且减少带入循环水的热量;同时，一蒸热能利用段采用系统膨胀低压蒸汽换热，充分利用系统低压蒸汽，降低蒸汽消耗。闪蒸冷凝器面积需相应扩大，以保证系统匹配。

2.2 设计方案

本设计方案目的是使闪蒸下液温度由改造前的90℃提高至105℃，气液混合物温度由改造前的122℃降低至115℃，闪蒸下液中尿素质量分数由改造前的74%提浓至85%。

通过查询《氮肥工艺设计手册》，得到闪蒸器热能回收段的物料参数，用软件模拟反应段换热效果，结合实际经验确定回收段传热平均温度差为25.98℃。根据预期达到的效果计算出设计回收段热负荷为32.61×106kJ/h;依据传热介质物性参数得出回收段传热系数为505W/(m2·K)，并计算得出闪蒸器的热能回收段面积需由原来的245m2扩大至828m2，列管管径由原19mm扩大至50mm，相应的闪蒸冷凝器面积需由原来的284m2增至600m2。

3 改造情况

3.1 实施情况

经与设计单位沟通，闪蒸器扩能改造后质量约46t，最大直径约3m，长度约12m。根据主厂房实际承重情况，需将闪蒸器布置厂房外新建的框架，故闪蒸器下液利用液位差以直接送至一段蒸发加热器，需增加管道泵。

利用2014年停车检修机会，将老闪蒸器及表冷器吊出，并配置新闪蒸器相应的管线，闪蒸下液通过管道泵加压后送至一段蒸发加热器进料口前新增的调节阀，用于控制闪蒸器下段液位，保证系统过料稳定。将替换下来的闪蒸冷凝器与现有的二段蒸发冷凝器并联，从而增加二段蒸发冷凝器的面积，利于尿素质量控制能力的提升。检修结束后，系统一次开车成功，目前新闪蒸器运行状态良好。

3.2 问题及预防措施

(1)开车后，因系统内焊渣较多，导致造粒喷头堵，造成粘塔，需定期对塔距、喷头、过滤器进行处理并监控。

(2)由于闪蒸器液位段较小，液位不易控制，容易出现系统积料或断料现象，开车后需及时对照现场液位与微机显示的液位，找出最佳操作液位。

(3)改造后，闪表冷换热效果好，导致闪蒸器真空度过高，闪蒸出气带液，故开车后闪表冷循环水不能全部投用，闪蒸真空度控制≥－0.055MPa，待稳定后再根据生产负荷逐步调整。