三胺裝置節(jié)能技改反應(yīng)工段氨的應(yīng)用及措施

摘 要：反應(yīng)工段是三胺裝置節(jié)能技改的核心，氨不參與反應(yīng)，主要作用是促進(jìn)反應(yīng)器內(nèi)部循環(huán)，防止堵塞，確保儀表導(dǎo)壓管暢通、閥門靈活，事故狀態(tài)下裝置安全停車。三胺的熔點(diǎn)是352℃，維持氨的溫度是保證反應(yīng)工段穩(wěn)定的核心。

關(guān)鍵詞：反應(yīng)工段;氨;溫度

我公司三聚氰胺生產(chǎn)裝置在工藝上采用高壓法生產(chǎn)，將熔融尿素送入刺刀管式反應(yīng)器中，在高溫、高壓下聚合生成三聚氰胺，再經(jīng)過急冷、汽提、離心、干燥生成成品三聚氰胺。因此，反應(yīng)工段是高壓法生產(chǎn)三聚氰胺裝置的心臟。其操作溫度為370-380℃，操作壓力為7.0-9.0MPa。為提高三胺產(chǎn)品的競爭力，我公司進(jìn)行節(jié)能技改，反應(yīng)工段增加兩個(gè)關(guān)鍵設(shè)備，使反應(yīng)工段內(nèi)物料進(jìn)行氣、液分離，降低副產(chǎn)物的生成，增加反應(yīng)工段負(fù)荷，提高轉(zhuǎn)化率，降低噸三胺生產(chǎn)成本消耗。為保證反應(yīng)工段的生產(chǎn)穩(wěn)定，新增加一臺(tái)氨加熱器，確保尾氣分離器、后置反應(yīng)器底部進(jìn)氨及儀表閥門氨沖洗的溫度。目前反應(yīng)工段各項(xiàng)工藝指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，生產(chǎn)能力穩(wěn)定。但是，在開車的過程中也出現(xiàn)了一些問題，本文將對這些問題給以分析并提出解決方案。

1 反應(yīng)工段的設(shè)備和作用

1.1 反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)及作用

反應(yīng)器（如圖1）是一圓柱形耐壓筒體，反應(yīng)器熱量由熔鹽供應(yīng)。尿素的聚合在此設(shè)備內(nèi)進(jìn)行。內(nèi)部裝有六層共339根刺刀管，它們環(huán)形分布在中心管的周圍，中心管下方有一物料接液盤，盤的周圍開有36個(gè)長圓孔，正常生產(chǎn)的內(nèi)部物料從中心管下來，通過36個(gè)孔循環(huán)到刺刀管側(cè)。從反應(yīng)器底部進(jìn)入的熔融尿液和氨混合從接液盤的周圍進(jìn)入循環(huán)。在刺刀管環(huán)隙和中心管內(nèi)共有四套熱電偶組，每組6個(gè)熱電偶，從下向上均勻分布。頂部裝有反應(yīng)器出料管，筒體外側(cè)是導(dǎo)熱姆預(yù)熱夾套。

1.2 尾氣分離器的結(jié)構(gòu)及作用

尾氣分離心器是接收反應(yīng)器出來的氣、液混合物，在此設(shè)備內(nèi)，混合物進(jìn)行初步氣、液分離，氣相送至急冷塔進(jìn)行回收，液相依靠液位差進(jìn)入后置反應(yīng)器，液位由后置反應(yīng)器擋板控制。尾氣分離器外側(cè)附有導(dǎo)熱油夾套，開車時(shí)預(yù)熱。

1.3 后置反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)及作用

后置反應(yīng)器內(nèi)部有6層塔盤，液體三聚氰胺依靠重力作用從反應(yīng)器尾氣分離器V-301流進(jìn)后置反應(yīng)器R-301，在后置反應(yīng)器底部增加一股氣氨，促進(jìn)物料攪拌，在塔盤的作用下氣、液兩相分離，氣相進(jìn)入急冷塔，95%的三胺物料由液相進(jìn)入溶解釜。后置反應(yīng)器外側(cè)有熔鹽夾套，熱量由熔鹽提供。

1.4 氨加熱器的結(jié)構(gòu)及作用

氨加熱器是由電加熱器，使氣氨由190℃升溫至380℃，

氨加熱器有兩臺(tái)（E8104/E311），E8104高溫氨供反應(yīng)器底部進(jìn)氨，E311供應(yīng)尾氣分離器、后置反應(yīng)器氨沖洗及底部進(jìn)氨，特別是尾氣分離器、后置反應(yīng)器氨的溫度必須保證。為保證尾氣分離器、后置反應(yīng)器氨的溫度，在E8104、E311出口管線增加互通管線，緊急情況下可用E8104代替E311，保證后置反應(yīng)器溫度。

2 氨的流程

液氨經(jīng)氨泵升壓到9.0MPa，通過E8103蒸汽加熱至190℃，分兩路分別進(jìn)入E8104/E311電加熱器加熱至380℃，氣氨送至反應(yīng)工段。為避免E311故障，造成氨溫度下降，致使尾氣分離器、后置反應(yīng)器儀表指示漂移，閥門卡澀，液相管線堵塞，三胺裝置被迫故障停車。

3 運(yùn)行中出現(xiàn)的問題及原因分析

由于設(shè)計(jì)、施工原因，氨管線在投用后未達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)（溫度），為避免出現(xiàn)次生危害，進(jìn)行了技改。

3.1 熱偶固定問題

由于氨管線壓力高9.0MPa，溫度380℃，熱電偶固定設(shè)計(jì)由卡箍固定，由于氨是隔膜泵進(jìn)行升壓，氨管線有輕微振動(dòng)，熱電偶輕微晃動(dòng)，熱電偶與管線壁接觸面振動(dòng)、位移，造成熱電偶溫度與實(shí)際氨溫度產(chǎn)生偏差，顯示溫度偏低。經(jīng)過分析決定采取絲扣固定，熱電偶與管線壁緊密接觸，改造后氨的溫度指示正常。

3.2 氨管線保溫

E311出口氨管線保溫厚度設(shè)計(jì)為100mm，氨投用后，氨的各分支管線溫度與E311加熱溫度相差較大。主要原因：E311測量的是電加器內(nèi)部溫度，各支點(diǎn)測的是管壁溫度;現(xiàn)場測各保溫溫度，保溫表面溫度超過50℃，保溫效果較差;氨管線與其他工藝管線間距過小，保溫層與其他工藝管線包在一起，影響熱量損失。

采取措施：增加氨管線與其他工藝管線間距，保溫層厚度增加至300mm，測保溫層表面溫度與環(huán)境溫度一致。

3.3 氨沖洗溫度

由于氨沖洗支管較多、管線長，流量少，氨管線固定支撐處易造成熱量損失，特別是后置反應(yīng)器液相出口兩支氨沖洗管線溫度偏低。經(jīng)過分析，此兩支管線氨沖洗夾套增加高高壓蒸汽加熱，管線固定支撐與管線接觸面增加絕緣材料，避免散熱，改造后氨沖洗溫度升高。

4 結(jié)束語

通過對反應(yīng)工段的設(shè)備結(jié)構(gòu)、工作原理、物料性質(zhì)的總結(jié)及開車中出現(xiàn)的問題，通過現(xiàn)場排查分析和解決問題，積累了一定的操作經(jīng)驗(yàn)，從而保證氨的溫度，為三聚氰胺裝置的安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)運(yùn)行創(chuàng)造了條件。

作者簡介：

羅明偉（1984- ），男，工程師，從事三聚氰胺的生產(chǎn)工作，河南省中原大化集團(tuán)有限責(zé)任公司三聚氰胺事業(yè)部。