氨汽提工藝放空尾氣回收與環(huán)保改造

齊澤鑫

(河南省中原大化集團有限責任公司，河南 濮陽 457000)

中原大化尿素裝置是從意大利斯納姆公司成套引進的，采用該公司開發(fā)的氨汽提法尿素生產工藝，本裝置于1990年5月建成投產，設計日產尿素1 760 t，經過多年的實踐，在保證現有工藝的基礎上，在尿素裝置設備和工藝上進行了多項技術改造，改造后的工藝和設備都發(fā)生了很大改變。隨著目前國內對化工裝置環(huán)保要求的不斷提高，我廠開始不斷地對裝置的排放設施進行優(yōu)化和改造達到節(jié)能減排的目的。

1 裝置簡介

來自合成氨裝置的液氨送入氨儲槽，經氨升壓泵送到高壓液氨泵入口，加壓經過氨預熱器預熱后，高壓液氨用作氨基甲酸銨噴射泵的驅動流體，在此與來自甲氨分離器的氨基甲酸銨溶液被升壓至合成壓力，一起送到尿素合成塔，與壓縮送來的二氧化碳進行反應，由合成塔出來的反應物流向用蒸汽加熱的降膜式汽提塔。經過氨汽提后，混合物離開汽提塔底部經過減壓進入中壓段，經過初步提濃后的尿液進入低壓段，經過進一步提濃和減壓后進入蒸發(fā)預濃縮器進行加熱后送入蒸發(fā)工段，通過一二段蒸發(fā)加熱器的熔融尿素，其水分比<0.3%，經尿素熔融泵送入造粒塔上部噴頭進行造粒。

2 所面臨的問題及改造方案

在整個工藝中造粒塔頂部排放氨味問題一直是困擾裝置安全環(huán)保生產的難題，氨味的主要來源：①各個儲罐T102、T103、T104、T105、T106的常壓放空排放至放空煙囪(V114)；②液氨儲槽(V105)由于液氨儲存造成的放空排放至放空煙囪(V113)。目前在放空煙囪上實現了兩項改造提升，既增加一套洗滌裝置，又將V105的放空由V113引至合成火炬燃燒管線進行燃燒，其方案主要包括兩個方面：

①在放空煙囪V112上增加一套放空洗滌裝置，放空洗滌裝置設置有兩層填料層，兩層填料層上分別設有噴淋頭，將原放置空煙囪V114內放空尾氣切至放空煙囪V112放空洗滌裝置內。放空洗滌裝置的兩層填料層，第一層用的噴淋水來自界區(qū)低溫沖洗水；第二層填料層的噴淋水，來自放空煙囪V112底部的氨水收集槽，用泵進行輸送，噴淋吸收后的氨水進入洗滌裝置底部的收集盤內，通過管線排放至氨水收集槽內，當收集槽內氨水濃度達到5%時，排放至尿素密閉回收槽T104內。

②在中壓尾氣放空閥(PV09305)閥后管線增加三通和閥門，管線聯通到合成火炬管線(3寸304不銹鋼管線，壁厚3.6 mm)上。在動力40 t/h鍋爐北側,管線上新增加一段至合成火炬管線，需要增加管線、截止閥和止逆閥(回火閥)。為防止對合成火炬管線造成憋壓情況，新接地方應在合成火炬主管線(8"-AG-81001N-BG31A)的上側，液相通過火炬相連進行回收至火炬液相儲罐。在動力脫硫處增加一甩頭截止閥和止逆閥。

3 改造實施過程

放空煙囪V112環(huán)保性能提升流程見圖1。中壓尾氣放空閥PV09305送合成火炬流程見圖2。

圖1 放空煙囪V112環(huán)保性能提升流程圖

圖2 中壓尾氣放空閥PV09305送至合成火炬流程圖

此兩項改造目前均已完成，放空煙囪V112放空煙囪洗滌裝置2020年3月24日改造完成試運行后，現處于正常投用階段。尿素中壓放空至合成火炬改造在2020年1月23日投入使用，目前運行比較正常。尿素裝置通過環(huán)保提升改造，不僅能有效解決了中壓放空氣體在爆炸極限內的問題，還能解決造粒塔頂部放空氨味的問題，使裝置安全環(huán)保穩(wěn)定運行。在操作過程中，本廠就V112放空煙囪改造和中壓尾氣放空閥PV09305中壓放空送合成火炬項目，下發(fā)操作指導，以杜絕日常操作中的問題發(fā)生。

3.1 放空煙囪V112改造操作

①打開冷水機組冷水管線，去放空煙囪V112三樓、四樓三道切斷閥，將放空煙囪V112循環(huán)液槽液位補至90%以上；②檢查循環(huán)液泵P667油質油位是否正常，盤泵靈活，關閉泵出口切斷閥；③檢查投用換熱器進出口循環(huán)水正常；④打開循環(huán)液泵進口閥引液，現場啟動循環(huán)液泵P667，緩慢打開泵出口閥，觀察出口壓力，當出口壓力穩(wěn)定在0.55 MPa后，稍開出口副線閥，保證泵出口壓力不低于0.5 MPa；⑤打開四樓平臺P667出口總閥，關閉第一層循環(huán)液切斷閥，稍開第二層循環(huán)液切斷閥兩扣開度，觀察噴淋水的壓力，使壓力穩(wěn)定在0.1 MPa左右；⑥關閉冷水機組冷水管線去第二層噴淋冷水，保留第一層噴淋冷水閥門開度(冷水機組冷水管線補液閥30%開度即可)。

3.2 中壓放空尾氣及煙囪改造操作

①目前在去合成火炬切斷閥后接膠管加氮氣，禁止隨意調整，注意聯系合成關注低壓氮氣管網壓力，防止放空尾氣倒入氮氣管網，如果中壓放空切至V113時及時將氮氣關閉。②中壓尾氣放空PV09305MV值控制在15%～30%，班組在開關時要緩慢調整，并且聯系合成注意火炬溫度，防止開關幅度大造成火炬吹滅。③當系統(tǒng)負荷高于2×104Nm3/h時，系統(tǒng)氧含量盡量控制在低限，當負荷低于2×104Nm3/h時需將中壓放空由火炬切至V113內。④每小時確認火炬處測溫點溫度，與合成班組協調每小時替換進行測溫，一旦高于100 ℃時，及時將中壓放空切至放空煙囪V113內。⑤班組操作時需時刻關注好尿素中壓惰氣洗滌塔L09303液位，防止液位過高造成放空帶液。⑥出現異常情況時及時將中壓放空切至放空煙囪V113內。⑦四樓的噴淋水暫時接的冷水機組的冷水進行噴淋吸收，班組控制好三樓切斷閥的開度(保證中壓尾氣放空閥PV09555的補水閥門開度在30%左右即可)，控制噴淋水的量，水量小吸收不好，水量過大則CD帶壓。

4 改造前后數據對比

改造前后數據對比見表1。

由表1可以看出，放空煙囪洗滌裝置投入運行以后，8樓V112的煙囪分析數據明顯降低，由于2020年4月15日洗滌裝置是在試運行階段，數據偏高，但是經過調整后，從目前的運行數據可得出，經過洗滌后，8樓V112煙囪的氨含量基本控制在100×10-6以下，平均在40×10-6左右，徹底消除了9樓放空氨味的環(huán)保問題。

表1 改造前后數據對比

5 社會環(huán)保效益和經濟效益相對較少

直接經濟效益：由于放空煙囪V113放空直接引至合成火炬燃燒，無回收量，不再進行計算，目前V112、V114兩個放空煙囪總氨含量夏季按6 kg/h，冬季V112、V114兩個放空煙囪總氨含量按3 kg/h，則環(huán)保性能提升后夏季3個月節(jié)省氨損失12.96 t；冬季7個月節(jié)省氨損失15.12 t，每噸液氨按2 200元計算，全年節(jié)省氨損失為6.18萬元。

循環(huán)液達到4%以上時回收，大概每5天回收一次，每次回收10 t，正常運行時每天補充脫鹽水量為1 t，每年按300天計算，每年回收量為600 t，補充脫鹽水量為300 t，每年消耗脫鹽水量為900 t；循環(huán)液泵功率為7.5 kW，每年消耗電量54 000 kW·h；回收液加工消耗蒸汽每噸0.3 t，每年消耗蒸汽量為180 t；脫鹽水每噸3.54元，蒸汽每噸120元，電力每度0.58元，則每年運行費用為5.61萬元，年總經濟效益為0.57萬元。

環(huán)保效益：尿素放空煙囪環(huán)保性能提升后，造粒塔頂部放空煙囪氨味明顯消除，V112、V114煙囪內的氨含量指標將降至100 mg/L以下，V113煙囪內的氨含量則沒有，均遠遠低于國家排放標準。