預(yù)分離－預(yù)蒸餾流程工藝指標(biāo)調(diào)整與優(yōu)化

張宏堅，朱 莉，孫英堂

（中化吉林長山化工有限公司，吉林 前郭 131109）

中化吉林長山化工有限公司尿素裝置采用水溶液全循環(huán)工藝，工藝落后，設(shè)備老舊，蒸汽消耗高，生產(chǎn)成本居高不下。隨著新建氮肥企業(yè)的不斷增加，市場競爭日趨激烈。為了應(yīng)對殘酷的市場競爭及自身的發(fā)展，公司決定于2012年7月對尿素裝置進(jìn)行節(jié)能改造，將一段系統(tǒng)改造為預(yù)分離－預(yù)蒸餾流程，解決蒸汽消耗偏高問題，并使裝置小幅增產(chǎn)（由500～550t／d增加至600t／d）。

1 改造項目

（1）中壓分解系統(tǒng)增加一臺φ1 400mm的預(yù)分離器，由原預(yù)蒸餾流程改為預(yù)分離－預(yù)蒸餾流程。

（2）更換一臺F260m2一段分解加熱器。將原F193m2一段分解加熱器用作二段分解加熱器；原F99m2二段分解加熱器改為閃蒸加熱器，采用0.3MPa低壓膨脹蒸汽加熱。

（3）增加中壓蒸汽膨脹槽，將一段分解加熱器蒸汽冷凝液引入其中進(jìn)行膨脹，產(chǎn)生0.6MPa蒸汽，用于二段分解加熱器。

（4）更換一臺F300m2一吸外冷器，將原一吸外冷器改作二循一冷預(yù)冷器。

（5）一吸塔鼓泡段加長2m，更換為新型鼓泡分布器，并將原4層浮閥板割除，重新安裝4層DL－1型塔板，4層泡罩塔板。

（6）增加一套200kt／a（尿素產(chǎn)能）的水力噴射器裝置。此裝置與原蒸汽噴射器并聯(lián)，在水力噴射器發(fā)生故障時可以切換到蒸汽噴射器，不影響生產(chǎn)。

2 改造后汽耗偏高的原因分析

技改工程結(jié)束后，經(jīng)過近三個月的生產(chǎn)，系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)。改造前汽耗為1 700kg（噸尿；下同），改造后汽耗為1 450kg（最佳汽耗為900kg），汽耗仍然偏高。

（1）此次技改增加了預(yù)分離器，可以減輕一段分解加熱器的負(fù)荷，從而降低汽耗。所以，用好預(yù)分離器是降低汽耗的關(guān)鍵所在。但在近三個月的生產(chǎn)中，預(yù)分離氣相大閥沒有全開，而且中壓系統(tǒng)壓力控制較高，液氨緩沖槽壓力在1.73 MPa，則預(yù)分離器壓力會更高，預(yù)分離效果下降。由此增加了一段分解加熱器的負(fù)荷，汽耗上升。

（2）閃蒸加熱器出口溫度偏低，一般在100℃（設(shè)計值105℃）。

（3）因CO2中含有有機(jī)物，對系統(tǒng)的影響較大。為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，合成塔的NH3／CO2控制在3.8，H2O／CO2控制在0.8。這必然造成CO2轉(zhuǎn)化率下降。此工藝要求CO2轉(zhuǎn)化率達(dá)到67%，才能達(dá)到最佳的分解及熱能回收效果。生產(chǎn)中因操作工業(yè)務(wù)能力不同，CO2轉(zhuǎn)化率在65%～69%之間波動；當(dāng)CO2轉(zhuǎn)化率小于67%時，也就增加了中、低壓系統(tǒng)的分解負(fù)荷，汽耗上升。

（4）二循一冷二甲液中CO2含量控制在12%～14%，這樣二甲液可以在一段蒸發(fā)熱能利用段吸收更多的CO2，放熱量增加，然而一段蒸發(fā)熱能利用段的換熱面積沒有增加，熱能回收不理想。

3 優(yōu)化措施

（1）用好預(yù)分離器。操作上，在系統(tǒng)高負(fù)荷運(yùn)行時，將預(yù)分離氣相閥全開，并降低中壓系統(tǒng)壓力，使預(yù)分離器壓力更接近設(shè)計值（1.70 MPa），充分發(fā)揮預(yù)分離器的作用，減輕一段分解加熱器負(fù)荷，使汽耗下降。

（2）優(yōu)化合成塔物料配比。因CO2中有機(jī)物的存在，H2O／CO2控制較高，NH3／CO2控制偏低。在不影響系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，適當(dāng)提高 NH3／CO2，降低 H2O／CO2，以提高 CO2轉(zhuǎn)化率，從而達(dá)到降低汽耗的目的。

（3）適當(dāng)提高閃蒸槽及一段蒸發(fā)真空度。一是降低閃蒸后尿液溫度，二是提高尿液在一段蒸發(fā)熱能利用段的流速。這樣可以增大尿液與一段蒸發(fā)熱能利用段殼程物料的溫差，充分利用反應(yīng)熱（甲銨生成熱），降低汽耗。同時，因提高了閃蒸槽及一段蒸發(fā)真空度，降低了二段蒸發(fā)負(fù)荷，二段蒸發(fā)蒸汽用量減少。

4 結(jié) 語

（1）改造前，高負(fù)荷時一吸塔溫度波動較大，需用大量的回流氨，控制一吸塔溫度，造成氨耗較高；否則一吸塔氣相超溫，CO2氣體上竄，堵塞氨冷器。改造后，一吸塔鼓泡段空間增大（塔筒體加長），同時，塔板改為DL型塔板，氣液吸收反應(yīng)較好，一吸塔溫度控制平穩(wěn)，回流氨用量少，操作彈性大，氨耗低。

（2）改造前，CO2轉(zhuǎn)化率較低，需用過量的甲銨液加入合成塔才能保持系統(tǒng)平穩(wěn)，這樣，合成塔的水碳比較高；否則，中壓系統(tǒng)形成惡性循環(huán)，一吸塔甲銨液濃度增高，甲銨泵經(jīng)常跳車，系統(tǒng)無法連續(xù)運(yùn)行。改造后，一吸塔操作彈性增大，合成塔基本上可按理論值進(jìn)行物料的配比，氨碳比和水碳比可按正常指標(biāo)控制，CO2轉(zhuǎn)化率提高的同時，中壓系統(tǒng)運(yùn)行比較穩(wěn)定。

（3）改造前，單套尿素系統(tǒng)平均產(chǎn)量為540 t／d；改造后，在原料氨充足的情況下，單套尿素系統(tǒng)平均產(chǎn)量為600t／d左右，最高時為608 t／d，且系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，各項消耗指標(biāo)均達(dá)到較理想的水平。

（4）經(jīng)過對系統(tǒng)工藝指標(biāo)的調(diào)整與優(yōu)化，目前汽耗為1 350kg；系統(tǒng)穩(wěn)定后，在高負(fù)荷狀況下，氨耗處于較低水平。車間通過實施精益化管理，相信消耗會逐步降低，以實現(xiàn)較高的節(jié)能降耗目標(biāo)。