大颗粒回收尿液对蒸发系统的影响及优化操作

王淑霞，粟 升，鄢俊强

(中国石油塔里木石化分公司，新疆 库尔勒 841000)

中国石油塔里木石化分公司尿素生产采用TEC流化床大颗粒造粒生产工艺，在生产过程中会产生大量的粉尘，为了达到气体的排放标准，产生的粉尘必须经过洗涤回收，大颗粒尿素粉尘回收系统主要是将来自造粒机、产品冷却器和超大颗粒冷却器以及小部分来自粉尘收集风机的粉尘，在粉尘洗涤器填料层中与喷洒的尿素溶液逆向接触实现除尘，经处理后，粉尘洗涤器尾气中尿素粉尘含量为30mg/Nm3或更少，粉尘洗涤器底部的尿液浓度达45%时返回蒸发系统回收[1，2]。

1 大颗粒回收尿液对前系统的影响

装置将L103(低压分解器液位槽)的尿液经LIC-1022(低压分解器出液调节阀)、LV-1022减压后，在0.032MPa(a)压力下进入V104(真空预浓缩器分离器)，大颗粒装置粉尘洗涤器回收的尿液通过GA-605(大颗粒粉尘回收溶解槽尿液泵)加入V104(真空预浓缩器分离器)预热预浓缩或者加入E114(真空浓缩器换热器)直接蒸发浓缩。大颗粒回收尿液返回蒸发系流程见图1。

图1 大颗粒回收尿液返回蒸发系统流程

1.1 粉尘洗涤器回收尿液加入V104

当粉尘洗涤器回收尿液加入V104(真空预浓缩器分离器)时，其优点在于粉尘洗涤器回收尿液未加入之前，L104(真空预浓缩器液位槽)底部温度大约为102℃，尿素浓度约为85%；当粉尘洗涤器回收尿液加入V104(真空预浓缩器分离器)时，粉尘洗涤器回收尿液的温度约为42℃，浓度约为45%，与L103(低压分解器液位槽)过来的浓度约为70%、温度为144℃的尿液充分混合，并且在E-104(真空预浓缩器换热器)中进行初步提浓后，减轻了真空浓缩器的蒸发负荷。其缺点是受真空预浓缩器换热器E104换热能力的限制，在生产过程中L104(液位槽)底部温度TI-1047(真空预浓缩器出液温度)会降低至90℃以下，在此条件下，尿素很容易结晶，影响P106(尿素溶液泵)的打量。

1.2 粉尘洗涤器回收尿液加入V114

当粉尘洗涤器回收尿液加入E114(真空浓缩器换热器)时，其优点是对前系统无影响，不会造成尿素溶液泵P106的打量波动；但其缺点是低温稀浓度的粉尘洗涤器回收尿液加入到102℃的、大约85%的尿液中时，没有充分的混合，尿液可能发生少量结晶，出现E114(真空浓缩器换热器)管内尿液温度、浓度分布不均的现象，影响E114(真空浓缩器换热器)的换热效率[3]。

2 V104气相管线上添加PV1032

装置采用将粉尘洗涤器回收尿液加入V104(真空预浓缩器分离器)中，为了避免P106(尿素溶液泵)打量波动，在V104(真空预浓缩器分离器)气相管线上添加一个PV1032(控制阀)，用来调节V104(真空预浓缩器分离器)内部真空，控制L104(真空预浓缩器液位槽)的下液温度，TI1047(真空预浓缩器)出液温度不低于90℃。在V104(真空预浓缩器分离器)气相管线上添加PV1032(真空预浓缩器分离器调节阀)之前，PI1032(真空预浓缩器)压力为32kPa，蒸发系统E114(真空浓缩器换热器)需要蒸发水量18.2t/h；当GA-605(大颗粒粉尘回收溶解槽尿液泵)加入E114(真空浓缩器换热器)中时，蒸发系统E114(真空浓缩器换热器)需要蒸发水量22.5t/h。在V104(真空预浓缩器分离器)气相管线上添加一个控制阀之后，当GA-605(大颗粒粉尘回收溶解槽尿液泵)加入V104(真空预浓缩器分离器)中时，在PI1032(真空预浓缩器)压力不同的情况下，E114(真空浓缩器换热器)需要的蒸发水量见表1。

表1 大颗粒返回尿液加入不同点及操作压力下的蒸发水量统计

3 在生产中的优化操作应用

由表1数据可知，经过分析后可知，当GA-605(大颗粒粉尘回收溶解槽尿液泵)加入V104(真空预浓缩器分离器)中时，蒸发系统E114(真空浓缩器换热器)需要蒸发的水量趋势见图2。

图2 不同加入点及操作压力下E114的蒸发水量趋势

由图2可以看出，当GA-605(大颗粒粉尘回收溶解槽尿液泵)加入V104(真空预浓缩器分离器)中时，在V104(真空预浓缩器分离器)气相管线上添加一个控制阀后，随着PI1032(真空预浓缩器)压力的升高，E114(真空浓缩器换热器)需要蒸发的水量也随之升高。当GA-605(大颗粒粉尘回收溶解槽尿液泵)加入V104(真空预浓缩器分离器)时,随V104(真空预浓缩器分离器)压力P1032的不同,E114(真空浓缩器换热器)需要蒸发水量见图2 B点C点。由图中可以看出,当GA-605(大颗粒粉尘回收溶解槽尿液泵)加入不同的地方时,E114(真空浓缩器换热器)需要蒸发水量的曲线相交于C点处,在C点之后，随着真空预浓缩器压力PI1032的升高,E114(真空浓缩器换热器)需要蒸发水量比大颗粒粉尘回收溶解槽尿液泵GA-605加入E114(真空浓缩器换热器)中时的还多,加重了E114(真空浓缩器换热器)的蒸发负荷。在B点与C点之间E114(真空浓缩器换热器)需要蒸发水量比GA-605(大颗粒粉尘回收溶解槽尿液泵)加入E114(真空浓缩器换热器)中时的要少,减轻了E114(真空浓缩器换热器)的蒸发负荷。

通过图2可知，C点对应真空预浓缩器压力PI1032在43kPa，实际生产中真空预浓缩器压力PI1032应低于43kPa，如果蒸发系统E114蒸汽用量在最大时，蒸发真空度抽不起来或者蒸汽系统蒸汽不足，实际操作中可以将蒸发负荷前移，开大真空预浓缩器分离器调节阀PV1032开度，使真空预浓缩分离器多蒸发一些水，提高预浓缩尿液的浓度。

4 结语

V104(真空预浓缩器分离器)与V114(真空浓缩器分离器)都使用同一个抽真空系统，为了避免L104(真空预浓缩器液位槽)中的尿液结晶，在V104(真空预浓缩器分离器)气相管线上加装一个控制阀，用来控制V104中的真空度，通过调节阀位的大小，防止L104(真空预浓缩器液位槽)尿液进入结晶区，影响P106(尿素溶液泵)的运行，控制好V104(真空预浓缩器分离器)的真空度，最大程度减轻E114(真空浓缩器换热器)的负荷，在生产中节约蒸汽耗量，实现提质增效。