王 斌
(河南煤業(yè)化工集團中原大化公司 河南濮陽 457000)
由于尿素合成塔CO2轉化率未達到設計要求,同時因裝置老化,汽提塔、中低壓分解器換熱效率下降,造成一段蒸發(fā)系統(tǒng)真空度只能控制在85 kPa(絕壓,下同)。針對此種情況,對一段蒸發(fā)系統(tǒng)進行了改造,即在一段蒸發(fā)系統(tǒng)第1冷凝器(E151)后串聯(lián)1臺換熱器(E151B),其設備參數(shù)如表1所示。
表1 換熱器E151B參數(shù)
改造后一段蒸發(fā)系統(tǒng)工藝流程如圖1所示。來自真空預濃縮器和一段蒸發(fā)分離器的氣體首先進入E151,冷凝后的液體進入工藝冷凝液儲槽,未冷凝的氣相進入E151B內繼續(xù)冷凝,冷凝后的液體進入工藝冷凝液儲槽,E151B內未冷凝的氣相進入一段蒸發(fā)系統(tǒng)第2冷凝器(E152)內繼續(xù)冷凝,冷凝后的液體進入工藝冷凝液儲槽,E152內未冷凝的氣相通過蒸汽噴射器進入一段蒸發(fā)系統(tǒng)第3冷凝器(E157)內繼續(xù)冷凝,冷凝后的液體進入工藝冷凝液儲槽,未冷凝的惰氣排放。
圖1 改造后一段蒸發(fā)系統(tǒng)工藝流程
E151和E151B設計采用串聯(lián)連接,通過對改造后實際運行情況的觀察,一段蒸發(fā)系統(tǒng)的真空度無明顯好轉,同時E151B有時出現(xiàn)下液管堵塞的現(xiàn)象,分析其原因為:①E151和E151B串聯(lián)后,由于流程延長,造成阻力有一定增加;②由于E151冷凝后的氣相溫度為50~60 ℃,再通過E151B冷卻的效果不太明顯;③經(jīng)E151B換熱后,工藝側溫度偏低,同時由于E151B工藝側下液管偏細且較長,下液管中易出現(xiàn)工藝介質結晶堵塞的現(xiàn)象,造成一段蒸發(fā)系統(tǒng)真空度惡化,使尿素產(chǎn)品水分含量偏高,嚴重時引起產(chǎn)品質量事故,同時增大了尿素汽耗。
如圖2所示,一段蒸發(fā)系統(tǒng)整改方案如下:①將E151B主管線進口直接連接至E151進口,E151和E151B實現(xiàn)并聯(lián),有效提高了一段蒸發(fā)系統(tǒng)的真空度;②在E151B的進口管線上增設DN 25.4 mm×3.0 mm工藝液管線,以利于E151B氣相的吸收和換熱;③E151B與E151并聯(lián)出口處增設1只切斷閥,有利于E151B的調節(jié)控制。
圖2 整改后的一段蒸發(fā)系統(tǒng)工藝流程
(1)E151和E151B串聯(lián)改并聯(lián)完成后,一段蒸發(fā)系統(tǒng)真空度由85 kPa提高至65 kPa,可節(jié)省高壓蒸汽1.5 t/h。按蒸汽120元/t、年生產(chǎn)時間330 d計,年可降低生產(chǎn)成本142.56萬元。
(2)系統(tǒng)操作更容易,沒有出現(xiàn)尿素產(chǎn)品水分和縮二脲含量超標的現(xiàn)象,產(chǎn)品質量合格率達到了100%;徹底解決了由于工藝側溫度偏低而造成的E151B出現(xiàn)結晶堵塞的問題。
正常生產(chǎn)中,由于尿素裝置區(qū)三樓放空管經(jīng)常排放出系統(tǒng)惰氣和氣氨,嚴重時噴射出帶氨的冷凝液,影響操作人員的巡檢,同時造成環(huán)境污染并增大裝置的氨耗。
改造措施:①在E157上接1根管線引至放空煙囪(V112),正常生產(chǎn)中V112放空煙囪無任何排放物,根據(jù)煙囪工作原理,煙囪底部有向頂部流動的氣流,保證E157處氣相回收至V112;②體積分數(shù)70%~85%的氨氣在煙囪內上升的過程中會產(chǎn)生部分冷凝液,起到氨水回收作用;③由于煙囪效應,E157切入煙囪底部后,可以在E157出口形成微負壓,有利于提高蒸發(fā)系統(tǒng)的真空度。
蒸發(fā)系統(tǒng)惰氣放空管改造完成后,在正常生產(chǎn)和開停車過程中,當E157切入煙囪后,蒸發(fā)系統(tǒng)真空度有一定提高,有效杜絕了E157排放氣氨并回收了部分氨水,保證了操作人員的安全,同時可防止造成環(huán)境污染。