尿素解吸系统技改总结

郭文龙，张 龙，宋文戈，王 杰

(山西阳煤丰喜肥业〔集团〕有限责任公司泉稷能源公司 山西运城 044000)

山西阳煤丰喜肥业(集团)有限责任公司泉稷能源公司主要以焦炉气和煤为原料，建有300 kt/a合成氨、520 kt/a尿素和65 kt/a LNG生产装置。尿素装置采用改良型二氧化碳汽提法生产工艺，目前装置日产量可达1 830 t。

1 流程简述

尿素解吸系统是尿素生产过程中回收NH3、CO2、甲铵和尿素的重要环节，对提高回收率、降低能耗和生产成本具有重要意义。泉稷能源公司尿素装置中的工艺冷凝液经换热至105 ℃左右送至第1解吸塔上部第3块塔盘，自上而下与来自第2解吸塔的解吸气以及来自水解塔的二次蒸汽逆流传热传质，工艺冷凝液中大部分的CO2和NH3被加热分离出来，解吸后温度为130 ℃的解吸液送至水解塔。从第1解吸塔顶部出来的气体进入回流冷凝器的壳程，被管内的循环冷却水冷却，得到的冷凝液进入回流冷凝器的液位槽内，未冷凝气体去常压吸收塔进一步洗涤回收，回流冷凝器用解吸液作为吸收液。60 ℃的回流液含NH3和CO2体积分数分别为约25%和18%，经回流泵送出，一部分返回第1解吸塔顶部第1块塔盘作为回流液，其余送至低压系统进一步回收利用。

2 存在的问题

为保证解吸系统的正常运行，回流液温度的设计指标定为65 ℃。但在实际运行过程中，回流冷凝器循环水量全开并经管道增压后，回流液温度为77 ℃，最高时达到83 ℃，解吸系统压力0.40 MPa，严重偏离工艺指标。在解吸废液达标的情况下，解吸量只能达到32 t/h，使解吸系统无法达到预期的回收效果，更无法加量运行，夏季高温期间将严重影响解吸系统的运行，甚至解吸废液无法进入循环水系统而需排入污水厂作进一步处理。另外，随着回流液温度的升高，含有NH3和CO2的解吸系统腐蚀加剧，尤其是甲铵液的腐蚀更严重。

3 解决措施

经对比发现，解吸系统无法正常运行的根源是出回流冷凝器的冷凝液温度偏高，为此，在第1解吸塔顶部气相管线上串联1台回流预冷凝器。具体方案是在解吸塔气相截止阀两侧开口，分别作为回流预冷凝器物料的进出口，进出口再分别增设截止阀来调节回流预冷凝器的冷凝量，热量由尿素装置的循环冷却水带走。采取上述措施后，进入回流冷凝器的物料温度降低，既可减轻回流冷凝器的负荷，又能停运循环水管道增压泵，从而达到解吸系统正常运行的目的。改造后流程如图1所示。

图1 改造后解吸系统局部工艺流程

4 改造效果

如表1所示，改造完成以后，回流液温度达到了设计指标，不仅降低了装置的消耗，而且提高了解吸量，解吸系统运行正常，收到了预期的改造效果。

表1 改造前、后解吸效果对比

改造后，解吸量由不足32 m3/h提高至35 m3/h以上，得到的解吸液可直接作为循环水补水，每天可减少污水处理厂废水处理量超过70 t；65 kW循环水管道增压泵停运；解吸压力由0.40 MPa降至0.33 MPa，更有利于解吸操作；随着回流液温度的降低，在缓解系统腐蚀的同时，解吸系统的操作弹性增大，保证了夏季高温期间系统的正常运行。按含税电价0.45元/(kW·h)、管道增压泵年运行4 000 h计，年节省电费11.7万元；年节约循环水补水和解吸废液处理费用约144.0万元；吨尿素氨耗降低0.8 kg，年节省合成氨约400 t，吨氨价格以2 500元计，年降低成本104.0万元。该项目总计年效益在259.0万元以上，改造效果明显。