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氨汽提法尿素工廠增產(chǎn)節(jié)能總結(jié)

文檔作者：譚瑋文檔來源：四川天華股份有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年04月28日
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2013年10月第36卷第5期六怠儆Large Scale Nitrogenous Fertilizer Industry0ct．2013V01．36 No．5氨汽提法尿素工廠增產(chǎn)節(jié)能總結(jié)譚瑋(四川天華股份有限公司，四川合江646207)摘要：介紹斯那姆尿素裝置增產(chǎn)節(jié)能、三聚氰胺聯(lián)產(chǎn)的實例，通過對工藝和設備適當改造，用較小的投入擴大產(chǎn)能和降低消耗。關鍵詞：技術(shù)改造 三聚氰胺聯(lián)產(chǎn)增加產(chǎn)能降低消耗四川天華股份有限公司尿素裝置采用意大利斯那姆氨汽提工藝．于1995年10月試車投產(chǎn)，設計日產(chǎn)尿素1 760t02006年為配合合成氨裝置增產(chǎn)20％和年產(chǎn)3萬噸三聚氰胺聯(lián)產(chǎn)．對裝置進行了技術(shù)改造。改造目標為增產(chǎn)30％。日產(chǎn)尿素達到2300t：改造按投資費用最小、產(chǎn)能達標、原料消耗和公用工程消耗減少到最小、改造的設備和新設備的連接所引起的停車損失降到最低程度的原則進行．1靜設備改造1)尿素合成塔改造。合成塔容積為150m3(ID2 150mmx40000mm)。平均停留時間約37min：將原設計為10塊同孔徑316Lmod篩板塔盤．更換為15塊X2CrNiM025—22—2高效塔盤．平均停留時間26min。2)汽提塔改造。將汽提塔頂部原液體分布盤、填料取消．更換為2塊同孔徑不同孔數(shù)的篩板塔盤：將液體分布管外插式改為內(nèi)插式。3)高壓甲銨噴射器更換。原甲銨噴射器正常噴射需要升壓甲銨液104 600 kg／h．更換目標是159460kg／h。為原噴射器的152．4％。重新購買1臺科爾廷生產(chǎn)的噴射器。4)中壓分解器前面串聯(lián)1臺l 157m2升膜式分解器．該分解器所需熱源由增壓蒸汽提供(為綜合利用低壓蒸汽．氨汽提工藝采用2．3 MPa飽和蒸汽作為蒸汽噴射器的動力將0．35 MPa低壓蒸汽升壓為0．55MPa、163℃蒸汽，稱之為增壓蒸汽)。5)原中壓甲銨冷凝器253m2的換熱面積不能滿足擴能后的冷凝量。將其更換為426m2冷凝器。6)中壓氨冷凝器后面串聯(lián)1臺523 m2臥式冷凝器。實際生產(chǎn)中。由于夏季循環(huán)冷卻水溫度高。放空氣體中氨含量高．又在液氨貯槽氣相出口串聯(lián)了1臺30．6m2殼側(cè)用氨汽化的冷凝器．該汽化氨回到氨合成冰機冷凝。7)低壓甲銨冷凝器后面串聯(lián)1臺387．8m2臥式冷凝器。8)增產(chǎn)擴能后增壓蒸汽用量增加100％。原蒸汽噴射器不能適應裝置運行要求．所以將其更換為43．8t／h的噴射器．9)由于解吸塔之前存在浮閥塔盤高負荷條件下容易泛液，塔盤容易被氣流吹翻、浮閥容易脫落等問題。所以改造為河北工業(yè)大學的高效塔盤。該塔盤操作彈性大．改造后解吸負荷可以在原設計65％。135％操作。2轉(zhuǎn)動機械改造1)二氧化碳壓縮機改造。原二氧化碳壓縮機為國內(nèi)制造，四段壓縮，設計參數(shù)：額定功率8 253kW．正常功率7 544kW，額定轉(zhuǎn)速6553 r／min。正常轉(zhuǎn)速6320r／min．低壓缸與高壓缸的增速比為1：1．979，二氧化碳入口壓力(絕壓)135kPa、溫度40℃、正常排氣量28440m3／h，額定排氣量29500m3／收稿日期：2013—04—10；收到修改稿日期：2013—08—09。作者簡介：譚瑋，男，1980年出生，工程師，2010年畢業(yè)于四川大學應用化工技術(shù)專業(yè)，從事氨汽提尿素工藝一線生產(chǎn)15年，現(xiàn)在四川天華股份有限公司尿素車間工作。聯(lián)系電話：0830—5482465；E—mml：hhss4@163．corn。萬方數(shù)據(jù)第5期 譚瑋．氨汽提法尿素工廠增產(chǎn)節(jié)能總結(jié) 297h。由于三聚氰胺裝置返回的二氧化碳量約5 400kg／h．可以生產(chǎn)尿素7．34t／h。所以二氧化碳壓縮機按增加產(chǎn)能20％．排氣量34200m3／h改造。通過改造前的測試，低壓缸運轉(zhuǎn)正常，富裕量大，只要將入口二氧化碳溫度控制在35～45℃，壓力(絕壓)控制在148～155 kPa，就能滿足增產(chǎn)20％要求：高壓缸富裕量較?。瑫r高壓缸內(nèi)缸由于中分面密封采用節(jié)狀“O”型環(huán)密封．該密封環(huán)運行一段時間后會逐步老化、變形、發(fā)生泄漏，在裝置100％負荷的條件下三段壓力會由剛檢修后的8．3 MPa上升至8．8～9．2MPa。高壓缸主推軸承溫度、主推位移等重要參數(shù)會隨著三段壓力逐步升高而升高．每隔4～6個月就需停車檢修。每次檢修要停車4～7d。因此改造必須同時解決高壓缸中分面內(nèi)漏問題。高壓缸內(nèi)缸改造選擇意大利新比隆公司．該公司通過現(xiàn)場實際測繪、計算將葉輪通道、葉輪角度適當修改．將內(nèi)缸與外缸之間密封精度提高，將中封面密封精度提高。通過改造和調(diào)整工藝操作同時降低壓縮機能耗。2)增加水環(huán)式壓縮機。為彌補裝置CO，量的不足．將二氧化碳壓縮機軸封泄漏出來的流量約為1 000m3／h、壓力150kPa的CO：，壓縮加壓后。送人二氧化碳壓縮機一段進口進行回收。3)原有七柱塞臥式高壓液氨泵是意大利FPERONI&amp;amp;C公司制造．泵功率1 200kW．轉(zhuǎn)速39。130 r／min．正常轉(zhuǎn)速113 r／min，出口壓力22．2MPa．流量36～115 m3／h。根據(jù)物料平衡。擴產(chǎn)后輸送氨量是原有能力的125％．若通過增加轉(zhuǎn)速達到原正常輸送量的125％是不允許的．所以需要增加1臺高壓液氨泵。為了節(jié)約投資。將瀘天化股份有限公司閑置多年的1臺三聯(lián)臥式高壓液氨泵買來安裝。泵為意大利FPERONI&amp;amp;C制造，電機變頻調(diào)速，電機功率405 kW，轉(zhuǎn)速39～128 r／rain，出口壓力22．2MPa．流量15～50m3／h。4)原有高壓甲銨泵是法國SUNDSTRAND公司制造的高速離心泵．型號為HMP3512．電機功率560kW，額定電流61．8A，泵轉(zhuǎn)速14200 r／min、流量42～70m3／h．揚程1 505 m。按照三聚氰胺裝置返回物料組分、流量全部回到中壓吸收塔稀釋回收的方案計算為23540kg／h．總的甲銨輸送量將達到106 800kg／h，是原來的189％?，F(xiàn)有甲銨泵不能滿足生產(chǎn)．同時進入合成塔的水會比高濃度返回條件下增加4635 kg／h。改造方案是將三聚氰胺返回的高濃度甲銨液直接用2臺高壓甲銨泵返回尿素合成塔．同樣將瀘天化股份有限公司閑置多年的2臺二手三聯(lián)臥式高壓甲銨泵買來安裝。泵為意大利FPERONI&amp;amp;C制造，電機功率185 kW。采用電機變頻調(diào)速。轉(zhuǎn)速30～101 r／min。出[Zl壓力15．8MPa．流量9。30m3／h。高濃度甲銨直接返回高壓系統(tǒng)后，中壓吸收塔甲銨液量是89m3／h．根據(jù)泵性能曲線，適當降低揚程就可以滿足生產(chǎn)要求．將電機額定電流由61．8A調(diào)整為65A。5)液氨升壓泵不更換．電機功率由45kW改為57kW。6)尿素溶液泵不更換．電機功率由22kW改為30kW。7)碳銨液泵不更換．電機功率由30kW改為37kW。8)工藝冷凝液泵不更換．電機功率由11 kW改為18．5kW。9)水解給料泵增加1臺75kW．流量21m3／h的旋轉(zhuǎn)噴射泵。所有需要更改電機的離心泵．按原底盤。泵靠背輪數(shù)據(jù)由電機廠家定做。3工藝參數(shù)調(diào)整1)改造設計合成塔操作溫度為188℃、壓力為15．2 MPa、NH3／C02為3．3、H20／C02為0．74、二氧化碳轉(zhuǎn)化率為57．4％。雖然三聚氰胺返回甲銨液直接用泵送人合成塔，由于該組分的NHVCO，為2．87、H：O／C02為1．48，再加上中壓返回的甲銨量是原設計(1 760t／d)的147％(該溶液的NH3／'CO：為5．3、n20／CO：為3．7)，水偏多。實際生產(chǎn)中，將溫度控制在189。190℃，壓力控制在15．5。15．7MPa．NHVC02控制在3．2～3．3，H20／C02控制在0．67～0．74，適當提高了轉(zhuǎn)化率。2)改造設計汽提塔的液相溫度204℃、壓力14．8 MPa、氣相溫度190 oC，根據(jù)物料平衡表計算NH，蒸出率42．3％、CO：分解率65．7％。實際生產(chǎn)中．將汽提塔液相溫度控制203～206 oC。氣相溫度控制193。200 oC．壓力控制14．4～14．6MPa．適當提高氨、二氧化碳分解率。3)根據(jù)氨、二氧化碳相圖。甲銨最佳冷凝條件是NH，／CO：為2．85，該點平衡壓最低，冷凝溫度最高。在斯那姆最初設計條件下．甲銨冷凝器冷凝條件為：NHjC02為5．22、H20／C02為1．87、冷凝溫度155 oC。現(xiàn)設計NH3／C02為4．0、H20／C02為1．56、冷萬方數(shù)據(jù)298 點盤儆 2013年第36卷凝溫度155℃，甲銨得以絕大部分冷凝。實際生產(chǎn)中，將甲銨冷凝器液相溫度控制在157～160℃，壓力控制在14．4～14．6MPa．殼側(cè)的蒸汽壓力控制在0．38～0．42MPa，同時輔助控制合成塔自熱平衡。表1是高壓系統(tǒng)改造后負荷125％分析數(shù)據(jù)。表1高壓系統(tǒng)改造后負荷125％時分析數(shù)據(jù)％ 項目———— 合成塔出液 汽提塔出液NH3 C02 尿素 H20 NH3 C02 尿素H20由表1平均值計算：NH3／C02為3．21，HE0／C02為0．70，C02轉(zhuǎn)化率58．5％，氨分解率43．6％，C02分解率66％。4中壓分解溫度中壓分解溫度的高低直接關系到低壓系統(tǒng)放空量。原設計中壓分解溫度158 oC．根據(jù)經(jīng)驗要做到低壓吸收不放空．中壓分解溫度應達到158～160℃。只有中壓分解器出口溫度達到設計值158℃以上，中壓分解器出El氨、二氧化碳才能達到設計值，才能有效地減輕低壓系統(tǒng)的負荷。新串聯(lián)增加的中壓分解器換熱面積較大．改造后中壓溫度控制容易。5中壓放空尾氣控制中壓放空尾氣中氨損失的關鍵是控制出氨回收塔的氣相溫度，因為該溫度高，則氨的平衡分壓高，出氨回收塔中的氨含量也高；反之，則平衡分壓低，出氨回收塔中的氨含量下降?？刂瓢被厥账鰵鉁囟韧瑫r也是降低系統(tǒng)H20／CO，的關鍵，只有H20／CO：降低，合成塔CO：轉(zhuǎn)化率才有提高的可能。正常生產(chǎn)中采用冷熱氨混用，使進人車間液氨溫度由設計39℃降至20～30℃．這樣氨的平衡分壓大大降低．出氨回收塔氣相中的氨由原設計的56kg／t減少到5。20kg／t。中壓吸收洗滌水由3．41 ma／h減至0．4～0．8 m3／h．出中壓惰氣洗滌塔氣相中的氨由設計的6kg／h降至0．2～1 kg／h．中壓放空損失幾乎為零。冷熱氨混用的方式是生產(chǎn)量約85％的熱氨、15％的冷氨送尿素．15％熱氨回貯罐．這樣操作的結(jié)果雖然多消耗了1臺冷氨泵的電。但帶來的好處是使常壓氨貯罐操作平穩(wěn)．又使尿素裝置能有效地控制放空尾氣中的氨損失。表2是中壓惰氣洗滌塔在不同氣候條件下尾氣組分。表2 中壓情氣洗滌塔在不同氣候條件下尾氣的平均組分 ％組別 02 N2 CH,5．78 59．61 0．216．25 56．46 0．316．55 55．12 O．73CO H2 NH3A組(25℃)B組(35℃)C組(10℃)O．22 32．01 2．38O．18 27．1 9．7O．21 36．75 0．646放空尾氣的防爆與腐蝕分別將表2中3組數(shù)據(jù)代入尾氣防爆相圖．可以看到在中壓放空尾氣中雖然氨幾乎全部被洗滌下來了，但該點仍然在非燃爆區(qū)。根據(jù)操作經(jīng)驗．只要將加入二氧化碳氣體中的氧氣含量嚴格控制在0．24％～0．27％．放空尾氣是安全的。有關加氧量對316L尿素級不銹鋼腐蝕情況．根據(jù)每周1次測定成品中鎳含量來看．平均為0．05x10-6-0．07x10-6．大大低于二氧化碳汽提法工藝不大于0．2x10-6標準[¨。從安全角度看，上列3組數(shù)據(jù)．其尾氣組成點均在可燃爆區(qū)外。沒有爆炸危險。也不會對設備產(chǎn)生腐蝕。7低壓分解低壓分解條件對于尿素裝置氨耗影響較小的原因是：如果低壓分解不徹底．負荷雖然后移．但只要能開好水解、解吸。同樣可以得到回收。低壓分解溫度只與系統(tǒng)分解負荷分配有關．為了減輕蒸發(fā)工序負荷．高負荷時低壓分解溫度一般控制在145～148℃。8低壓吸收為了控制低壓吸收不放空。防止氨損失．低壓吸收溫度可降低至30～35℃操作．低壓系統(tǒng)壓力可控制在0．37～0．42MPa．加水量由設計的0．37m3／h提高到1．5 m3／h．并將加水處由加入低壓惰氣洗滌塔改為加入低壓冷凝器處，進一步提高吸收效果。除夏季循環(huán)水溫達32℃而系統(tǒng)又處于高負荷時．低壓吸收系統(tǒng)有間斷放空外，其余時間均不放空。該甲銨液中NH，41％、CO：12％、H：0 47％，結(jié)晶溫度15℃左右。故降低溫度、適當多加水是防止低壓萬方數(shù)據(jù)第5期 譚瑋．氨汽提法尿素工廠增產(chǎn)節(jié)能總結(jié) 299吸收系統(tǒng)氨損失的有效手段。9開停車損失降低為了回收停車期間碳銨液貯槽、工藝冷凝液貯槽、密閉排放地下槽內(nèi)溶液．又增加了1個950m，的碳銨液常壓貯槽，回收裝置停車排放物。一旦開車這些稀碳銨液便得以回收。停車排放的尿素按流程回收．大部分氨可以通過中壓回收提純回到氨貯槽。系統(tǒng)大修時．可以通過氨升壓泵出口配12．7mm管返回人界區(qū)氨管。再返回工廠氨罐．使尿素裝置的停車損失氨降到最低水平。若排放按容積200m3、氨濃度25％計。即可達50t液氨。若全年排放3次。則會損失氨150t。10結(jié)束語通過擴產(chǎn)節(jié)能改造．裝置產(chǎn)能在投入很少改造經(jīng)費的前提下實現(xiàn)了與三聚氰胺聯(lián)產(chǎn)．同時產(chǎn)量達到2300t／d(其中有約10％是三聚氰胺裝置返回甲銨生產(chǎn))。裝置改造后各項工藝指標達到或者超過最初1 760t／d的設計值．消耗方面除電耗外其他消耗都達到或者優(yōu)于最初1 760t／d的設計值，噸尿素蒸汽消耗比改造前低50～80kg，年平均噸尿素氨耗一直穩(wěn)定在570。571 kg．擴能改造達到了預期目的。參考文獻[1]袁一，王文善主編．尿素[M]．北京：化學工業(yè)出版社，1997：287．CAPACITY EXPANSION AND ENERGY—SAVING MEASURESSUMMARY FOR AMMoNIA STRⅡ’PD呵G UREA PLANTSTanWei(Sichuan Tianhua Co．，Ltd．，Hejiang 646207)Abstract：The author introduces the capacity expansion and energy—-saving measures for the Snampro--getti ammonia stripping urea plant integrated with melamine production．By means of some technical transformations and improvements on the process and equipments，the urea plant can gain alarger repayment on thecapacity expansion and energy-saving by only smaller investments．Key words：technical transformations；melamine production integration；capacity expansion；energy——saving《無機鹽"r業(yè)))2014年征訂啟事《無機鹽工業(yè)》(月刊)是全國中文核心期刊，是國家科委批準的無機化工行業(yè)公開發(fā)行的科技刊物，1960年創(chuàng)刊，國內(nèi)外公開發(fā)行，主要報道國內(nèi)外無機化工行業(yè)最新科技成果與技術(shù)進展，以及新技術(shù)、新工藝、新設備、新產(chǎn)品、新用途等方面的動態(tài)及商品信息、市場行情等。內(nèi)設綜述與專論、研究與開發(fā)、工業(yè)技術(shù)、環(huán)境健康安全、化工分析與測試、化工標準化、化工裝備與設計、催化材料、電池材料、綜合信息等欄目．是無機化工行業(yè)必不可少的良師益友。本刊印刷精美、質(zhì)量上乘、影響面廣。是您在無機化工行業(yè)擴大產(chǎn)品影響的最佳選擇。歡迎來函來電洽談廣告業(yè)務。同時，熱誠歡迎您在本刊刊登新產(chǎn)品、新技術(shù)廣告及企業(yè)、公司形象宣傳廣告。《無機鹽工業(yè)》月刊，80頁，單價8．00元，全年共96．00元，郵發(fā)代號：6—23。全國各地郵局均可訂閱，也可直接與編輯部聯(lián)系。編輯部訂價120．00元／年(含郵費)。地址：天津市紅橋區(qū)丁字沽三號路85號《無機鹽工業(yè)》編輯部郵編：300131 電話：022—26658343；26689072；26658341 傳真：022—26658343E—mail：book@wjYgY．com．cn http：／／www．wjYgy．com．ca《無機鹽工業(yè)》

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