導(dǎo)語：小議尿素裝置低壓系統(tǒng)的壓力控制一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要目前建峰化肥有限公司尿素裝置低壓系統(tǒng)壓力較高，氨放空量大，對系統(tǒng)NH3耗造成較大影響。本文從高壓合成的CO2轉(zhuǎn)化率降低，汽提塔E01工況的變化等進行分析，確定出造成低壓壓力高的原因，并提出相應(yīng)對策，降低低壓系統(tǒng)壓力，減少氨放空。

關(guān)鍵詞低壓壓力放空控制

建峰化肥有限公司尿素裝置采用意大利斯那姆氨汽提工藝，整個生產(chǎn)流程分為高、中、低壓、蒸發(fā)和造粒系統(tǒng)。在系統(tǒng)運行過程中，低壓系統(tǒng)壓力控制一直較為困難。按照設(shè)計低壓壓力PI403為0.45Mpaabs，但實際都在0.62Mpaabs左右。低壓系統(tǒng)壓力高，造成低壓放空中氨含量一般都在90％以上，而為了維持系統(tǒng)消耗就被迫加大低壓系統(tǒng)的外加洗滌水以降低放空中的NH3含量，外加水增加，系統(tǒng)水碳比增加，高壓轉(zhuǎn)化率就進一步下降，從而造成系統(tǒng)惡性循環(huán)。因此，在實際操作中，控制低壓系統(tǒng)壓力，減少放空量顯得尤為必要。

低壓系統(tǒng)流程簡圖見圖1。來自中壓的物料進入低壓分離器V03，在此除去釋放出的閃蒸氣體，溶液則進入下部低壓分解器E03，利用低壓飽和蒸汽（0.35MPa，147℃）加熱分解殘余甲銨。V03頂部分離出的氣體與來自解吸塔一同首先進入氨預(yù)熱器E07，在此氣體被部分吸收和冷凝，然后進入低壓冷凝器E08，用冷卻水除去殘余吸收熱和冷凝熱，含有殘余惰性氣體的液相送往碳銨液收集器V06。

圖1低壓系統(tǒng)流程圖

1高壓原因分析及對策

1.1高壓系統(tǒng)N/C高

按照斯那姆工藝設(shè)計，合成塔NH3/CO2=3.5，H2O/CO2=0.67，轉(zhuǎn)化率65％。實際運行中，轉(zhuǎn)化率從未達到設(shè)計指標(biāo)，尤其是在超負(fù)荷狀態(tài)，轉(zhuǎn)化率大大低于設(shè)計值。統(tǒng)計數(shù)據(jù)見表1。由于合成塔R01的容積一定，負(fù)荷高，物料在合成塔的停留時間縮短，轉(zhuǎn)化率就降低。氨碳比高，轉(zhuǎn)化率低就造成大量未反應(yīng)氨及二氧化碳需要在后續(xù)工段分離、回收，從而導(dǎo)致后續(xù)工段壓力上漲，放空損失加大。從表1可以看出，實際的CO2轉(zhuǎn)化率在氨碳比較高的情況下比設(shè)計值低了很多，

表1R01出液組分（wt%）設(shè)計與實測對比

項目NH3CO2UrCO2轉(zhuǎn)化率（%）H2O/CO2NH3/CO2

設(shè)計值32.3613.3333.75650.673.5

實測值（負(fù)荷在28000nm3/h）

2006.8.2036.1217.9928.89540.523.46

2006.8.2134.5517.5429.04550.643.4

2006.8.2233.6618.1729.96550.563.26

2006.8.2333.5617.4630.66560.563.3

因此就有遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)計量的未反應(yīng)物料需要回收。因此根據(jù)現(xiàn)有裝置的具體情況適當(dāng)降低高壓合成塔入塔物料的氨碳比是有必要的。根據(jù)尿素的經(jīng)驗公式可知，氨碳比降低0.1，則轉(zhuǎn)化率降低1％左右，水碳比提高0.1，轉(zhuǎn)化率降低1.5～2％，在目前將系統(tǒng)氨碳比由3.3～3.4降到3.2左右運行，降低氨碳比轉(zhuǎn)化率下降，但同時由于循環(huán)的氣氨減少，系統(tǒng)外加水降低，水碳比得以同步下降，由0.62下降到0.55。在綜合作用下高壓轉(zhuǎn)化率基本保持在55％左右，高壓未反應(yīng)的物料得以降低。

1.2高壓E01分解效果差

按原有設(shè)計值，汽提塔的出液溫度控制在207℃，由于負(fù)荷、CO2轉(zhuǎn)化率等因素影響，汽提塔的出液溫度TI210一直不能達到設(shè)計指標(biāo)，汽提效率也達不到設(shè)計值。統(tǒng)計數(shù)據(jù)見表2。汽提塔底部出液溫度低，則后續(xù)分解的量就大，因此，

表2E01出液組分（wt%）設(shè)計與實測對比

項目NH3CO2UrNH3汽提率（%）

設(shè)計值23.865.8544.9444.6

實測值（負(fù)荷在28000nm3/h）

2006.8.2027.058.0941.5348

2006.8.2126.847.5940.7944.7

2006.8.2226.447.6541.5643.4

2006.8.2326.537.5640.8640.7

在設(shè)備安全角度內(nèi)只有盡量提高汽提塔分解溫度，才能減輕后續(xù)分解回收負(fù)荷。E01底部溫度低一方面于E01運行狀態(tài)不好有關(guān)，另一方面與高壓合成塔來物料大有關(guān)。當(dāng)物料量一定的條件下，只有采取辦法盡可能保證E01處于良好工況。當(dāng)E01加熱溫度提不起來時，調(diào)整措施就是通過讓列管重新受料建立良好液膜來實現(xiàn)。操作方法就是逐漸降低E01殼側(cè)蒸汽壓力，關(guān)小E01液位控制閥，讓工藝介質(zhì)逐漸充滿整個列管，然后逐漸開大液位控制閥，殼側(cè)蒸汽逐漸提高壓力，最后將E01的工作狀況調(diào)整過來，進而將E01底部溫度提高。通過這種辦法，一般能將E01控制溫度提高2℃左右，同時殼側(cè)蒸汽壓力得到下降，及提高了汽提率，也保護了設(shè)備。在2005年E01由于列管減薄，達到外方設(shè)計掉頭的條件，在2005年大修中對E01進行掉頭。在汽提塔掉頭后，底部出液溫度通常都在202～204℃，比掉頭前有所降低，但溫度的降低幅度對后段系統(tǒng)的操作未造成太大影響。唯體現(xiàn)在汽提塔的操作彈性減小，后段系統(tǒng)受到因出液溫度變化帶來的波動幾率增加。

2中壓分解溫度提不起來

中壓分解器E02設(shè)計操作溫度在158～160℃，壓力在1.8MPaabs,出液組分（％wt）：Ur62.08，NH36.39，CO21.37，H2O30.6。從相圖可以看出，在壓力一定時，提高分解溫度，總NH3的蒸出率及甲銨分解率都增加，出液組分中NH3含量會降低，但當(dāng)溫度高于160℃時，上升曲線趨于平坦，溫度再高，雖然可進一步提高甲銨分解率，但尿素的副反應(yīng)將加快，同時腐蝕也加劇。，相圖見圖2、圖3。

圖2總氨蒸出率和甲銨分解率與分解溫度的關(guān)系

圖3液相的NH3/Ur和氣相的含水量與分解溫度的關(guān)系

實際中，中壓溫度一般只能控制在149～152℃，造成殘余NH3較設(shè)計值偏高。中壓溫度低，一方面是高壓來的負(fù)荷高，同時從V01過來的氣相組分大，另一方面就是E02本身換熱能力不足。在實際運行過程中，通過對氨管線進行擴孔，有效增大高壓噴射器J01的抽吸能力，減少從V01過來的氣相量，改善E02的換熱效果。在2005年大修對E02進行檢查，發(fā)現(xiàn)列管下部結(jié)垢單邊達到5mm，經(jīng)過對列管結(jié)垢進行徹底處理后，中壓溫度上漲到152～155℃。另外如果中壓溫度加熱不起來還可以采用開大E02B加熱蒸汽HV303來補充熱源。

目前，中壓溫度一般能控制在152～155℃，雖較設(shè)計值低，但已經(jīng)能滿足中壓系統(tǒng)分解回收要求，對后段系統(tǒng)的影響不是太大。

3低壓系統(tǒng)的控制

作為氨和二氧化碳的最后工序分解回收工段，低壓必須盡可能的分解未反應(yīng)的甲銨，以降低真空系統(tǒng)負(fù)荷，保證一、二段真空度，保證產(chǎn)品質(zhì)量。因此在低壓系統(tǒng)工段內(nèi)，控制壓力的辦法只能是增強冷凝、回收分離出來的氣體的能力，降低。

3.1增強低壓冷凝器效果

由流程圖可知，低壓分解出來的氣相經(jīng)E07、E08冷凝吸收后匯集于V06，由于氨和二氧化碳吸收反應(yīng)是一個放熱反應(yīng)，因此降低溫度就能夠增加氣體的溶解度。為了保證E08良好的冷卻能力，對E08進行改造，在E08循環(huán)水出口增加反沖洗裝置，定期消除列管循環(huán)水側(cè)的結(jié)垢。

3.2改變低壓外加水的方法

3.2.1通過改變解吸塔T02頂部溫度來控制低壓外加水

T02為水解解吸塔，頂部為含氨、二氧化碳、水的混合氣體。根據(jù)混合氣體分壓定律和亨利定律可知，T02頂部溫度越高，氣體中含水量就越大。因此采用提高T02頂部溫度，增加返回系統(tǒng)水量的辦法來吸收過剩NH3，使低壓放空減小，同時，通過頂部加入的回流碳銨液（FV701）來控制溫度就可以方便調(diào)節(jié)低壓外加入的水量，從而方便的調(diào)節(jié)低壓壓力。另外由于T02的水蒸氣可以很好的和分解出來的氨氣等接觸吸收，因此該方法吸收效果好于外加蒸汽冷凝液。

3.2.2系統(tǒng)外加水改造。

對于低壓壓力控制，如果壓力高系統(tǒng)加水通過在中壓碳銨液溶液泵P03出口付線加入一定量的125℃的中壓沖洗水，由于溫度高不利于吸收，將加水改成30℃的來自E10的冷凝蒸汽液，由于水溫降低吸收效果增加，因此收到較好效果。

3.3低壓惰氣的處理

3.3.1惰氣洗滌

根據(jù)設(shè)計條件，低壓系統(tǒng)有5.22m3/h的惰氣需要放空，因此，低壓系統(tǒng)壓力再低，放空閥（FV403）都應(yīng)有一定開度，以保證惰氣排出，即使全關(guān)放空閥，過了一段時間，壓力也會上升。為了減少惰氣排放時的NH3量，通常是打開FV401，控制一定流量，洗滌一段時間后，視壓力的變化情況，關(guān)小FV401，同時盡量關(guān)小放空閥，保持低壓系統(tǒng)壓力穩(wěn)定。

3.3.2低壓惰氣回收的改造

系統(tǒng)運行監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，低壓放空尾氣中含有的氨達到90％以上，日浪費氨達到5～7t?，F(xiàn)場探測低壓惰氣洗滌塔T04出氣溫度在夏季達到120℃，因此表明在T04吸收塔板上氣液都處于一個較高的溫度環(huán)境，查閱相圖，在100℃下，氨水最大的飽和濃度在20％左右。因此降低T04的工作溫度，就能提高氨氣在T04的吸收量，從而降低低壓壓力，減少放空量。計劃在T04上再增設(shè)一冷凝器和板式吸收塔，以提高吸收效果，降低低壓系統(tǒng)壓力。

4結(jié)束語

通過操作方法的改進，低壓系統(tǒng)壓力得到了有效控制，目前低壓壓力控制開度一直穩(wěn)定在10～30％，低壓氨含量也穩(wěn)定在70％，最低時不到10％，收到較好效果。

參考文獻尿素袁一