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    尿素合成塔塔盤改造運(yùn)行總結(jié)

    2021-09-24 08:02:20蘇永輝王勝堂樊會(huì)會(huì)
    氮肥與合成氣 2021年10期
    關(guān)鍵詞:筒節(jié)合成塔單耗

    蘇永輝,王勝堂,樊會(huì)會(huì)

    (兗礦新疆煤化工有限公司, 烏魯木齊 830000)

    1 合成塔概況

    兗礦新疆煤化工有限公司尿素合成塔由大連冰山集團(tuán)金州重型機(jī)器有限公司設(shè)計(jì)并制造,尿素合成塔由上封頭、下封頭、筒體和內(nèi)件構(gòu)成(見圖1),設(shè)備規(guī)格為Φ2 800 mm×162 mm,設(shè)備高度為35 770 mm。

    圖1 合成塔簡(jiǎn)易圖

    筒體段由13個(gè)碳鋼筒節(jié)組成,筒節(jié)采用層盤包扎結(jié)構(gòu),襯里壁厚為8 mm,內(nèi)筒壁厚為34 mm,筒節(jié)層盤共10層、每層為12 mm,層盤、內(nèi)筒的材料均為Q345R,上、下封頭為單層球形封頭結(jié)構(gòu),其材料為Q345R。筒體的內(nèi)表面襯里厚度為8 mm,材質(zhì)為316L(Mod)不銹鋼,上、下封頭內(nèi)堆焊8 mm厚的尿素級(jí)不銹鋼。每一節(jié)筒節(jié)設(shè)有獨(dú)立的檢漏系統(tǒng)。上封頭設(shè)有Φ800 mm檢修人孔,塔內(nèi)安裝卡薩利孔盤式塔盤,塔盤間距約2 450 mm。合成塔的工藝基本操作參數(shù)見表1(其中,氨碳比為氨和碳的物質(zhì)的量比,水碳比為水和碳的物質(zhì)的量比)。

    表1 合成塔的工藝基本操作參數(shù)

    2 徑流式塔盤

    徑流式塔盤可以使尿素合成塔內(nèi)氣相和液相兩相混合物自下而上沿徑向水平方向流動(dòng),增加了氣液兩相的接觸面積,減少液相的返混,提高CO2轉(zhuǎn)化率,降低蒸汽消耗[1-2]。

    徑流式塔盤尿素合成塔內(nèi)氣液兩相流程見圖2。

    A—塔盤;B—?dú)庀鄵醢?;C—?dú)庀嗤ǖ?;D—液相通道。

    塔盤A為徑流式塔盤,是無孔塔盤。氣液兩相混合物在合成塔內(nèi)兩塔盤之間形成徑向水平流動(dòng)。氣相流至氣相擋板B被阻攔,通過氣相通道C,以氣泡的形式進(jìn)入液相,形成液相鼓泡。氣相和液相完全接觸,NH3和CO2反應(yīng)生成甲銨,并放出大量反應(yīng)熱,提供甲銨脫水生成尿素所需要的熱量。

    液相經(jīng)液相通道D向上流動(dòng),流經(jīng)凸起頂部氣相通道C而進(jìn)入徑向水平流動(dòng),進(jìn)行甲銨脫水生成尿素反應(yīng)[3-4]。

    3 改造方案及效果

    將原13層卡薩利孔盤式塔盤改造為18層徑流式高效塔盤+2層卡薩利孔盤式塔盤,改造前后塔盤的比較見表2。改造前后的生產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)比見表3。

    表2 改造前塔盤與改造后(徑流高效塔盤)的比較

    表3 改造前和改造后的生產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)比

    由表3可得:2019年2月25日—29日5 d生產(chǎn)數(shù)據(jù)的平均值,即尿素產(chǎn)量為1 785.8 t,CO2轉(zhuǎn)化率為59.3%,氨單耗質(zhì)量為0.575 t,2.5 MPa蒸汽單耗質(zhì)量為1.03 t,CO2單耗體積流量為416 m3/h;2020年2月25日—29日5 d生產(chǎn)數(shù)據(jù)的平均值,即尿素產(chǎn)量為1 922.8 t,CO2轉(zhuǎn)化率為60.9%,氨單耗質(zhì)量為0.572 t,2.5 MPa蒸汽單耗質(zhì)量為0.99 t ,CO2單耗體積流量為392 m3/h。

    改造后,尿素產(chǎn)量增加7.6%,CO2轉(zhuǎn)化率增加2.6%,氨單耗質(zhì)量降低0.5%,2.5 MPa蒸汽單耗質(zhì)量降低3.8%,CO2單耗體積流量降低5.7%。

    尿素產(chǎn)量平均每天增加137 t,按目前市場(chǎng)價(jià)1 300元/t計(jì)算,生產(chǎn)尿素的完全成本價(jià)為1 168.49元/t,年生產(chǎn)時(shí)間按300 d計(jì)算,則改造后產(chǎn)生了約540萬元的利潤(rùn)。噸尿素耗蒸汽節(jié)約0.04 t,尿素年產(chǎn)量按50萬t,2.5 MPa蒸汽完全成本價(jià)按60元/t計(jì)算,則改造后蒸汽消耗節(jié)約120萬元。

    4 結(jié)語

    對(duì)合成塔塔盤的改造雖然取得的一定的效果,即年增長(zhǎng)660萬元經(jīng)濟(jì)效益,但是各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)仍達(dá)不到尿素裝置的設(shè)計(jì)值(氨單耗質(zhì)量0.570 t,2.5 MPa蒸汽單耗質(zhì)量0.98 t,CO2單耗體積流量376.8 m3/h)。目前該尿素裝置仍存在低壓系統(tǒng)負(fù)荷重、氨水槽濃度高等現(xiàn)象,需要進(jìn)一步對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)節(jié)。

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