尿素装置一段蒸发系统的优化改造

王 斌

(河南煤业化工集团中原大化公司 河南濮阳 457000)

1 一段蒸发系统改造情况

由于尿素合成塔CO2转化率未达到设计要求，同时因装置老化，汽提塔、中低压分解器换热效率下降，造成一段蒸发系统真空度只能控制在85 kPa(绝压，下同)。针对此种情况，对一段蒸发系统进行了改造，即在一段蒸发系统第1冷凝器(E151)后串联1台换热器(E151B)，其设备参数如表1所示。

表1 换热器E151B参数

改造后一段蒸发系统工艺流程如图1所示。来自真空预浓缩器和一段蒸发分离器的气体首先进入E151，冷凝后的液体进入工艺冷凝液储槽，未冷凝的气相进入E151B内继续冷凝，冷凝后的液体进入工艺冷凝液储槽，E151B内未冷凝的气相进入一段蒸发系统第2冷凝器(E152)内继续冷凝，冷凝后的液体进入工艺冷凝液储槽，E152内未冷凝的气相通过蒸汽喷射器进入一段蒸发系统第3冷凝器(E157)内继续冷凝，冷凝后的液体进入工艺冷凝液储槽，未冷凝的惰气排放。

图1 改造后一段蒸发系统工艺流程

2 运行中出现的问题

E151和E151B设计采用串联连接，通过对改造后实际运行情况的观察，一段蒸发系统的真空度无明显好转，同时E151B有时出现下液管堵塞的现象，分析其原因为：①E151和E151B串联后，由于流程延长，造成阻力有一定增加；②由于E151冷凝后的气相温度为50～60 ℃，再通过E151B冷却的效果不太明显；③经E151B换热后，工艺侧温度偏低，同时由于E151B工艺侧下液管偏细且较长，下液管中易出现工艺介质结晶堵塞的现象，造成一段蒸发系统真空度恶化，使尿素产品水分含量偏高，严重时引起产品质量事故，同时增大了尿素汽耗。

3 一段蒸发系统整改方案

如图2所示，一段蒸发系统整改方案如下：①将E151B主管线进口直接连接至E151进口，E151和E151B实现并联，有效提高了一段蒸发系统的真空度；②在E151B的进口管线上增设DN 25.4 mm×3.0 mm工艺液管线，以利于E151B气相的吸收和换热；③E151B与E151并联出口处增设1只切断阀，有利于E151B的调节控制。

图2 整改后的一段蒸发系统工艺流程

4 整改后运行情况及效益

(1)E151和E151B串联改并联完成后，一段蒸发系统真空度由85 kPa提高至65 kPa，可节省高压蒸汽1.5 t/h。按蒸汽120元/t、年生产时间330 d计，年可降低生产成本142.56万元。

(2)系统操作更容易，没有出现尿素产品水分和缩二脲含量超标的现象，产品质量合格率达到了100%；彻底解决了由于工艺侧温度偏低而造成的E151B出现结晶堵塞的问题。

5 蒸发系统惰气放空管的改造

正常生产中，由于尿素装置区三楼放空管经常排放出系统惰气和气氨，严重时喷射出带氨的冷凝液，影响操作人员的巡检，同时造成环境污染并增大装置的氨耗。

改造措施：①在E157上接1根管线引至放空烟囱(V112)，正常生产中V112放空烟囱无任何排放物，根据烟囱工作原理，烟囱底部有向顶部流动的气流，保证E157处气相回收至V112；②体积分数70%～85%的氨气在烟囱内上升的过程中会产生部分冷凝液，起到氨水回收作用；③由于烟囱效应，E157切入烟囱底部后，可以在E157出口形成微负压，有利于提高蒸发系统的真空度。

蒸发系统惰气放空管改造完成后，在正常生产和开停车过程中，当E157切入烟囱后，蒸发系统真空度有一定提高，有效杜绝了E157排放气氨并回收了部分氨水，保证了操作人员的安全，同时可防止造成环境污染。