蒸汽系統(tǒng)優(yōu)化控制措施探討

(中國石油大慶石化分公司化肥廠，黑龍江 大慶 163714)

中國石油大慶石化分公司化肥廠尿素裝置于1973年建成投產(chǎn)，該裝置采用荷蘭斯塔米卡邦公司的二氧化碳汽提工藝，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為1 620t/d，根據(jù)市場供需平衡的需要，2005年完成裝置擴(kuò)能改造，生產(chǎn)能力提至2 300t/d，成為東三省的主要尿素供應(yīng)商。

但在近幾年，隨著尿素新建裝置的集中投產(chǎn)，造成市場供大于求，產(chǎn)能嚴(yán)重過剩，尿素價格日益下滑，市場持續(xù)低迷，化肥行業(yè)面臨寒冬。為了有效控虧，尿素裝置只能長期低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，在這種形勢下，通過節(jié)能降耗來降低產(chǎn)品成本成為當(dāng)前工作重點(diǎn)。在散裝尿素單位成本中，液氨及蒸汽所占比例較高，液氨的消耗控制相對容易，通過提高各個吸收系統(tǒng)效率，控制住尾氣放空，氨損耗不大。雖然個別時間段控制不好，只會增加該時段的氨耗，但整體氨耗平衡不會出現(xiàn)太大偏差，低負(fù)荷期間氨耗控制均在0.570t/t ur左右；而蒸汽則不然，消耗高了會增加產(chǎn)品成本。為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能挖潛，節(jié)省蒸汽用量，車間對蒸汽消耗進(jìn)行了一整套優(yōu)化調(diào)整，經(jīng)過一段時間觀察，效果顯著。

1 蒸汽系統(tǒng)工藝流程

尿素裝置的高壓蒸汽由熱電廠供給，壓力為4.0MPa，溫度為385℃，共分3路進(jìn)入尿素裝置：第1路為驅(qū)動CO2壓縮機(jī)透平用蒸汽；第2路為水解塔用蒸汽；第3路是驅(qū)動高壓甲銨泵透平用蒸汽。正常生產(chǎn)時，從壓縮機(jī)透平抽出的背壓蒸汽進(jìn)入尿素蒸汽系統(tǒng)，分別轉(zhuǎn)化成2.0MPa、0.9MPa蒸汽，供尿素正常生產(chǎn)使用，蒸汽最終冷凝液回收至蒸汽冷凝液槽中，通過泵外送至水汽車間進(jìn)行回收。

2 控制措施

2.1 4.0MPa優(yōu)化控制

2.1.1壓縮機(jī)組用氣控制

(1)優(yōu)化壓縮機(jī)ITCC系統(tǒng)防喘振控制線，在保證機(jī)組平穩(wěn)運(yùn)行的情況下，適當(dāng)降低防喘振控制預(yù)留度，避免機(jī)組打回流造成的蒸汽消耗。

(2)適當(dāng)提高原料二氧化碳進(jìn)口壓力，進(jìn)而降低蒸汽消耗。

(3)操作人員認(rèn)真監(jiān)控系統(tǒng)，及時根據(jù)負(fù)荷、溫度、壓力等參數(shù)變化，調(diào)整機(jī)組參數(shù)，確保機(jī)組在最優(yōu)工況下運(yùn)行。

2.1.2水解塔用氣控制

水解塔用主蒸汽將工藝?yán)淠荷郎刂?00℃以上，使尿素發(fā)生水解反應(yīng)生成氨和二氧化碳，然后去解吸塔中將氨和二氧化碳解吸出來，接著去回流冷凝器進(jìn)一步回收氨和二氧化碳。水解塔用汽優(yōu)化主要是在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時，適當(dāng)降低蒸發(fā)一、二段真空度，減少蒸發(fā)閃蒸汽中尿素含量，進(jìn)而減少水解蒸汽用量。

在保證解吸排液合格的情況下，適當(dāng)降低水解蒸汽。

2.2 2.0MPa蒸汽優(yōu)化控制

(1)裝置2.0MPa蒸汽主要用于提供汽提塔汽提所需要的熱量，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，摸索出合理的物料氨碳比以及水碳比，提高了合成反應(yīng)轉(zhuǎn)化率，降低汽提蒸汽用量。

(2)適當(dāng)提高汽提氣(二氧化碳)溫度，增加汽提氣自身熱量，蒸汽消耗也有所降低。

優(yōu)化調(diào)整后的數(shù)據(jù)見表1。

表1 2.0MPa蒸汽優(yōu)化前后控制指標(biāo)對照

2.3 0.9MPa蒸汽優(yōu)化控制

0.9MPa蒸汽主要用于二段蒸發(fā)加熱器加熱尿液，以及用作高壓系統(tǒng)伴熱管線的熱源。在保證尿素產(chǎn)品質(zhì)量合格、安全生產(chǎn)的情況下，適當(dāng)降低二段蒸發(fā)尿液溫度，由原來的138℃降至137℃，蒸汽消耗也有所降低。

2.4 0.4MPa蒸汽優(yōu)化控制

0.4MPa蒸汽主要由高壓甲銨冷凝器內(nèi)部甲銨冷凝釋放熱量副產(chǎn)，供給解吸塔、部分加熱器及系統(tǒng)伴熱，以下列舉其優(yōu)化控制措施。

2.4.1適當(dāng)提高產(chǎn)汽量

合理配比系統(tǒng)物料，適當(dāng)提高進(jìn)入高壓甲銨冷凝器的甲銨溫度以及液氨溫度，增加內(nèi)部物料熱量，進(jìn)而增加產(chǎn)汽量。

2.4.2解吸蒸汽控制

合理控制裝置系統(tǒng)排放廢水量(中壓系統(tǒng)沖洗水以及部分泵體預(yù)熱水)，降低解吸系統(tǒng)處理量，在保證排液指標(biāo)的情況下，降低蒸汽用量。

2.4.3蒸發(fā)蒸汽控制

(1)適當(dāng)調(diào)節(jié)蒸發(fā)一、二段蒸汽噴射器開度，在產(chǎn)品質(zhì)量合格的情況下，要適當(dāng)關(guān)小開度，降低蒸汽消耗。

(2)充分利用二段加熱器換熱后蒸汽冷凝液的熱量對一段加熱器進(jìn)行加熱，實(shí)現(xiàn)熱量的綜合利用，對降低蒸汽消耗有一定作用。

2.4.4輔助蒸汽控制

尿素裝置另有部分蒸汽用于設(shè)備管線伴熱以及安全閥吹掃，雖然單點(diǎn)用量不大，但因使用點(diǎn)較多，累計(jì)起來也能造成一定蒸汽消耗。因此，應(yīng)采取以下措施，包括根據(jù)季節(jié)加強(qiáng)對各加熱器、疏水器副線閥開度控制，在非防凍期內(nèi)盡量關(guān)閉，同時關(guān)小安全閥吹出氣等。0.4MPa蒸汽系統(tǒng)優(yōu)化前后控制指標(biāo)對照見表1。

表2 0.4MPa蒸汽系統(tǒng)優(yōu)化前后控制指標(biāo)對照

3 取得成效

通過采取以上措施優(yōu)化調(diào)整蒸汽系統(tǒng)，系統(tǒng)蒸汽消耗明顯降低，與之前55%負(fù)荷運(yùn)行數(shù)據(jù)相比，裝置蒸汽單耗由原來的1.40t/t ur下降至1.35t/t ur(裝置的蒸汽單耗等于每天電廠來的4.0MPa蒸汽總質(zhì)量與尿素產(chǎn)量的比值，蒸汽總量包括壓縮機(jī)蒸汽用量、水解塔蒸汽用量和高壓甲銨泵蒸汽用量)，以蒸汽128.97元/t的平均價格計(jì)算，尿素成本可降低6.45元/t。

4 結(jié)語

在今后的生產(chǎn)運(yùn)行過程中，繼續(xù)抓好節(jié)能減排工作，加強(qiáng)對系統(tǒng)的優(yōu)化控制，同時也從點(diǎn)滴做起，合理利用每一處熱能，盡可能降低蒸汽消耗。