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      CO2汽提尿素裝置無放空高壓開車法應(yīng)用總結(jié)

      2016-03-12 16:20:24張宜芳馬學(xué)成
      化工設(shè)計通訊 2016年7期
      關(guān)鍵詞:甲銨洗滌器汽提

      孫 巖,張宜芳,馬學(xué)成

      (兗礦新疆煤化工有限公司,新疆烏魯木齊 830011)

      CO2汽提尿素裝置無放空高壓開車法應(yīng)用總結(jié)

      孫 巖,張宜芳,馬學(xué)成

      (兗礦新疆煤化工有限公司,新疆烏魯木齊 830011)

      主要介紹2014年5月19日,兗礦新疆煤化工有限公司尿素車間,因合成塔氣相放空調(diào)節(jié)閥HV-8003閥門泄漏停車檢修。尿素車間在HV-8003閥門退出系統(tǒng)檢修的情況下,研究制定切實可行的開車方案并安全實施的過程。

      CO2汽提裝置;開車法;無放空

      兗礦新疆煤化工有限公司520kt/a CO2汽提尿素裝置,在高壓系統(tǒng)設(shè)計放空閥HV8003,安裝在尿素合成塔氣相管線,作為開車放空使用,用于排出系統(tǒng)升壓過程中多余的CO2,以維持系統(tǒng)的壓力穩(wěn)定。在2012年至2013年之間,尿素裝置開車均采用HV-8003放空閥。由于HV8003放空氣體中含有氨、甲銨、尿素顆粒等腐蝕性物質(zhì),加上閥前后壓差較大,該閥門經(jīng)常出現(xiàn)閥卡、打不開、內(nèi)漏等問題,閥門維修周期長,制約了生產(chǎn)的運行。工程技術(shù)人員通過查閱各種資料,發(fā)明了不用HV8003仍然能將系統(tǒng)正常安全開起來的方法-無放空高壓開車法?,F(xiàn)將CO2汽提尿素裝置使用無放空高壓開車法的情況總結(jié)如下,以供其它類似裝置開車借鑒。

      1 工藝流程簡介

      由二氧化碳壓縮機加壓送來原料CO2,經(jīng)汽提塔與合成尿液接觸,與汽提氣混合進(jìn)入高壓甲銨冷凝器,與高壓液氨泵送來的液氨進(jìn)行生成甲銨的反應(yīng),反應(yīng)后的液體進(jìn)入尿素合成塔進(jìn)行甲銨脫水生成尿素的反應(yīng),最后經(jīng)合成出液閥門HV8002控制液位50%~80%,入汽提塔進(jìn)行汽提反應(yīng)后進(jìn)入低壓后系統(tǒng)進(jìn)行未反應(yīng)物的分解回收及蒸發(fā)造粒。合成塔內(nèi)沒有生成甲銨的游離的氨與CO2,進(jìn)入高壓洗滌器進(jìn)行部分吸收冷凝,經(jīng)高壓噴射器抽吸至高壓甲銨冷凝器,參與反應(yīng)。剩余沒有吸收的氣體,經(jīng)正常生產(chǎn)壓力控制閥門HV8004進(jìn)入低壓吸收塔。合成塔氣相出口至高壓洗滌器管道上設(shè)計有開車放空閥HV8003閥門,用于高壓升壓及投料后1h內(nèi)CO2的排出。

      2 開車過程簡述

      通過向高壓系統(tǒng)內(nèi)輸送CO2將高壓系統(tǒng)內(nèi)的壓力升至8MPa后,依序進(jìn)行二氧化碳、甲銨(原始開車以脫鹽水代替)和液氨的投料,二氧化碳以體積流量為5 000 m3(標(biāo))/h送入汽提塔,經(jīng)汽提塔排出的二氧化碳進(jìn)入高壓甲銨冷凝器,甲銨以體積流量為3m3/h進(jìn)入高壓洗滌器內(nèi),從高壓洗滌器排出的甲銨進(jìn)入高壓甲銨冷凝器,液氨以體積流量為51m3/h進(jìn)入高壓甲銨冷凝器內(nèi)。

      從高壓甲銨冷凝器排出的混合物進(jìn)入尿素合成塔,從尿素合成塔排出的液體進(jìn)入汽提塔,從尿素合成塔排出的氣體進(jìn)入高壓洗滌器,從高壓洗滌器排出的氣體進(jìn)入低壓吸收塔進(jìn)行吸收,投料40min至60min后,高壓洗滌器的出氣溫度為120℃至125℃,換熱器的回水溫度與上水溫度的溫差為8℃以上。將二氧化碳的投料量升至體積流量為12 000 m3(標(biāo))/h送入汽提塔內(nèi)。

      當(dāng)高壓洗滌器的出氣溫度為140℃至145℃時,將二氧化碳的投料量升至體積流量為20 000 m3(標(biāo))/h,此時,高壓甲銨冷凝器的出液溫度為155℃以上。用高壓洗滌器氣相調(diào)節(jié)閥和低壓汽包控制高壓壓力,尿素合成塔上部出現(xiàn)液位系統(tǒng)開始出料,合成部分完成開車,后系統(tǒng)循環(huán)、回收、蒸發(fā)、造粒開車,完成整個開車過程。系統(tǒng)升壓排出時間50~65min,系統(tǒng)出料時間為117 min,與正常投料60%~70%合成塔需要3h左右出料時間相當(dāng)。高壓圈關(guān)鍵指標(biāo)在可控范圍。系統(tǒng)壓力出料前僅達(dá)到11.5MPa。

      3 開車過程中的注意事項

      1)高壓圈用二氧化碳升壓至8.0MPa左右,確保甲銨生成后不分解;出料前高壓壓力要低于12MPa。

      2)系統(tǒng)進(jìn)料高氨碳比控制,按原開車法汽包控制,同時氨碳反應(yīng)溫度偏低1~2℃控制。

      3)需要控制低水碳比。

      4)理論上,高壓圈內(nèi)充滿的CO2參與反應(yīng),以高洗器放空調(diào)節(jié)閥最大流通量1 800 m3(標(biāo))/h為上限,結(jié)合氨和二氧化碳反應(yīng)溫度,控制CO2投入在4 000~6 000 m3(標(biāo))/h,確保高壓圈壓力投料后1h左右在控制壓力在10MPa左右。

      5)為確保排出升壓過程中的CO2,參照正常開車數(shù)據(jù),對合成塔出氣溫度、高洗器出氣溫度做了規(guī)定,結(jié)合高調(diào)水溫差變化,確定CO2加負(fù)荷具體時間。HV8003開關(guān)的大小要與下液溫度密切相關(guān)。

      6)為避免CO2投入量大,高壓洗滌器調(diào)節(jié)閥排放量不及時造成超壓,必要時短時間中斷投料以緩解高壓圈壓力上升,該項在我公司開車過程中沒有出現(xiàn)過。

      7)盡可能達(dá)到較高的轉(zhuǎn)化率。避免循環(huán)、蒸發(fā)系統(tǒng)操作困難。

      8)依靠高壓洗滌器調(diào)節(jié)閥放空氣氣流量[900-1800 m3(標(biāo))/h],確定CO2投料量,有效控制高壓壓力。

      4 經(jīng)濟效益分析

      1)該方法使CO2汽提尿素裝置提前達(dá)到系統(tǒng)平衡,較原放空法提前12h左右算,多產(chǎn)尿素12t,增收19.27萬元。

      2)單次開車少產(chǎn)不合格品200t,與合格品差價200元左右,增收節(jié)支4萬元左右。

      3)投料量為設(shè)計的15%~20%,壓縮機能耗低,該運行狀況4~6h,每小時節(jié)約3.8MPa動力蒸汽5t左右,單次開車節(jié)省3.8MPa動力蒸汽,節(jié)約0.135萬元左右。

      4)開車過程減少損失液氨約3t,單次開車節(jié)約資金0.6萬元。

      5)改變開車方法后,此流程設(shè)計只作為升溫鈍化使用,閥門使用壽命大大延長,年節(jié)約維修費用約5萬元。

      5 結(jié)論

      該開車法從2013年首次開始使用,至今在我公司尿素裝置上已使用多次,滿足尿素生產(chǎn)工藝要求。大大改善了員工勞動條件和作業(yè)環(huán)境,有利于員工健康,提高了資源利用率,避免了開車過程中放空氣體對環(huán)境的污染。該方法已獲得發(fā)明專利授權(quán),有望在同類型裝置推廣使用。

      Application Summary of No-Venting High-Pressure Driving Method for CO2Stripping Urea Plant

      Sun Yan,Zhang Yi-fang,Ma Xue-cheng

      May 19,2014,Yankuang Xinjiang Coal Chemical Co,Ltd.urea plant,because of the synthesis tower gas venting control valve HV-8003 valve leakage shutdown maintenance,urea plant in the HV-8003 valve exit system maintenance situation,Study and formulate practical driving scheme,the process of safe implementation.

      CO2stripping unit;driving method;no venting

      TQ441.41

      A

      1003-6490(2016)07-0002-01

      2016-07-07

      孫巖(1973—),男,山東滕州人,主要從事生產(chǎn)技術(shù)管理工作。

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