尿素排气筒“带压”的因素及影响

2022-07-07杨雪娇张东旭

氮肥与合成气 2022年7期

杨雪娇，张亮，张东旭

(兖矿新疆煤化工有限公司，乌鲁木齐 830000)

兖矿新疆煤化工有限公司(简称兖新煤化)在新疆投资运营60万t醇氨联产项目，年产能为30万t甲醇、52万t尿素，同时副产2.6万t硫酸及5万t液氧[1]。该项目于2012年投产，在系统运行中出现排气筒“带压”、氨水槽“冒气”、现场“氨味”大等现象，给现场操作带来隐患。通过寻找分析原因并优化改善，最终系统稳定安全运行。

1 工艺概况

作为尿素系统中储存冷凝液的设备，氨水槽将蒸发闪蒸系统、低压循环系统、排放系统冷凝来的不同浓度的冷凝液(含有CO(NH2)2、NH3、CO2)归集于不同的间隔，然后利用各自浓度的不同，经过吸收、解吸、水解等工序，回收其中的NH3、CO(NH2)2。该工序在降低物料损耗的同时，可稳定系统的操作，保护生态环境[2]。

尿素排气筒装置，可将系统中各装置排出的尾气再回收，使之变成“废气”(主要是N2、CO2)排出。系统尾气排放流程见图1。

图1 系统尾气排放简图

氨水槽气相管与排气筒连通，当尿素系统中其他子系统的尾气放空量增加，引起排气筒压力上升，出现“带压”现象，导致氨水槽“冒气”，影响系统正常运行。

2 原因分析

(1) 汽提塔出液出现气液夹带现象，导致低压循环系统压力升高，系统负荷后移。

汽提塔出液气液夹带，是指二氧化碳原料气被汽提液夹带进入低压循环系统，同时汽提液液相中NH3的平衡分压增大，使得精馏塔负荷增加。此时，需要消耗的热量增加，才能满足分离的需要。进入低压甲铵冷凝器的量增大，常压吸收塔放出的尾气量增加。由于排气筒管径固定，排气量的增加，造成排气筒压力升高，使得排气筒内气体经过氨水槽气相管线倒回氨水槽(几乎为常压储槽)，冲破氨水槽顶部“液封”，氨水槽“冒气”。应检查液位指示是否准确，汽提塔出液阀门开度是否偏大。若气液夹带严重时，需检查汽提塔中列管是否被堵塞。

(2) 精馏塔加热蒸汽压力不足，引起蒸发系统中轻组分含量增加，导致负荷增大。蒸发系统中最终冷凝气排至排气筒的气量增加，使排气筒“带压”，造成氨水槽“冒气”。应调节精馏加热蒸汽用量，同时注意疏水，防止温度下降[3-4]。

(3) 高饱器压力不足，本应在汽提塔中发生NH4COONH2分解反应，因热量不足未完全分解，进而进入精馏塔中继续分解。这就增加了精馏塔的热负荷，导致低压循环系统超负荷，经常压吸收塔吸收后排至排气筒“带压”，造成氨水槽“冒气”。若蒸汽短时间能恢复，则岗位人员应精心操作，控制指标；若长时间恢复不了，应申请减负荷运行，保证系统安全稳定。

(4) 高压系统转化率差，NH3/CO2配比失调，尿素减少使得NH4COONH2含量增加，造成汽提塔负荷增大；同时，高压和低压循环系统超压，造成氨水槽“冒气”。应尽快调整NH3/CO2配比，调整系统物料指标干预系统，使之在合理范围内。

(5) 解吸水解系统超负荷，气相返回回流冷凝器时冷却不了，造成回流超压，开大放空去排气筒或者去常压吸收塔，造成尾气放空量增大，氨水槽“冒气”。解吸水解系统应减负荷运行，加大回流量，使之与系统负荷相匹配。

(6) 由于低压循环操作不当，低压调温水温度过低，在低压甲铵冷凝器中形成甲铵结晶，堵塞列管，导致换热效果减弱，同时吸收效果差，易造成低压循环系统超压及氨水槽“冒气”。应尽快提高低压甲铵冷凝器调温水的温度，或者热洗低压循环系统。

(7) 系统开车时，由于合成塔溢流管未注液封造成“串气”，以及汽提塔出液阀“串气”，引起低压循环系统超压和排放量增加，导致氨水槽“冒气”。应立即排查，重新注液封或者关闭汽提塔出液阀，保证系统开车正常。氨水槽液封未封闭，也会造成“冒气”现象，此时加注液封即可。

3 改进措施

排气筒“带压”影响蒸发系统真空度变化，一段真空压力从-60 kPa上升至-40 kPa，波动幅度大，造成一段和二段蒸发温度下降。严重时，为防止蒸发系统结晶而将蒸发系统破真空、不提浓，从熔融泵出口返回尿液槽。此操作既影响系统安全运行，又影响产品质量。为了满足系统平稳运行要求，车间将汽提塔液位操作范围上调，减少出液的气液夹带，防止负荷后移；降低低压循环系统压力，由0.32 MPa降到0.29 MPa，既减弱了对蒸发系统的影响，同时又防止氨水槽“冒气”。同时，定期热洗低压甲铵冷凝器，提高换热器工作效率。