斯納姆氨汽提尿素裝置改造小結(jié)

付常雷,孫喜慶

(海洋石油富島有限公司,海南東方 572600)

海洋石油富島有限公司一期尿素裝置采用海德魯流化床大顆粒尿素生產(chǎn)工藝,設(shè)計(jì)產(chǎn)能為1 765 t/d,主要生產(chǎn)粒徑為2.0～4.75 mm大顆粒尿素。該裝置自1996年10月投產(chǎn)以來(lái)已連續(xù)運(yùn)行26 a,工藝運(yùn)行穩(wěn)定,產(chǎn)品質(zhì)量合格率高。但在近期的運(yùn)行過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)液氨過(guò)濾器進(jìn)出口三通閥故障率高,單臺(tái)不能有效隔離更換濾芯;尿素造粒給料泵汽化;尿素造粒機(jī)煙囪氨含量偏高等問(wèn)題。對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的工藝及設(shè)備問(wèn)題進(jìn)行分析,從安全生產(chǎn)、節(jié)能降耗等方面考慮,采取針對(duì)性的改造措施。

1 氨過(guò)濾器的改造

1.1 氨過(guò)濾器作用及改造的原因

氨過(guò)濾器原設(shè)計(jì)見圖1。該氨過(guò)濾器容積為210 L,2臺(tái)并聯(lián),進(jìn)口、出口各通過(guò)1個(gè)一體式三通球閥連接[1]。三通球閥的作用是過(guò)濾合成氨裝置送來(lái)的液氨,去除液氨內(nèi)存在的觸媒粉等,防止雜質(zhì)進(jìn)入,從而損壞高壓氨泵機(jī)封摩擦付密封面,引起機(jī)封泄漏。運(yùn)行過(guò)程中,三通球閥內(nèi)漏且連接方式不可靠,不能對(duì)2臺(tái)氨過(guò)濾器進(jìn)行有效隔離,達(dá)不到在線清洗更換濾芯的目的,給尿素生產(chǎn)帶來(lái)重大安全隱患[2]。

S102A/B—氨過(guò)濾器;V105—液氨儲(chǔ)罐;CD—密閉排放;1″-VD04—DN25切斷閥;1/2″-VD04—DN15切斷閥。

1.2 氨過(guò)濾器改造設(shè)計(jì)

將氨過(guò)濾器調(diào)轉(zhuǎn)180°,去掉進(jìn)口、出口原有的一體式三通球閥。在進(jìn)口與出口處各增加1個(gè)三通接頭。在分支管線各加1個(gè)DN100切斷閥。

各分支管線增加1個(gè)導(dǎo)淋。進(jìn)出口管線材質(zhì)與原管線保持一致。原充氮?dú)夤芫€根據(jù)轉(zhuǎn)向后適當(dāng)調(diào)整。改造后的氨過(guò)濾器設(shè)計(jì)見圖2。

1.3 改造效果

新氨過(guò)濾器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理。設(shè)備投用后,系統(tǒng)引液氨確認(rèn),截止閥可靠性高,氨過(guò)濾器可以單臺(tái)隔離后更換濾芯。該改造消除了原氨過(guò)濾器結(jié)構(gòu)不合理對(duì)尿素裝置的影響。

2 脲醛樹脂(UF)系統(tǒng)的改造

2.1 UF溶液的成分及作用

UF溶液是由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37%的甲醛溶液與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為96%的尿液按照1∶5質(zhì)量比混合而成的。UF溶液作為一種添加劑可以起到凝結(jié)尿素、防止尿素成品結(jié)塊、降低粉塵產(chǎn)生、提高產(chǎn)品質(zhì)量、增長(zhǎng)造粒機(jī)運(yùn)行周期的作用;同時(shí),UF溶液與尿素混合形成部分長(zhǎng)鏈化合物,可以使尿素作為肥料時(shí)起到緩釋作用。

2.2 UF系統(tǒng)工藝流程

UF系統(tǒng)的工藝流程見圖3。來(lái)自尿素造粒給料泵出口的96%尿液,與來(lái)自甲醛泵37%甲醛溶液混合后送入U(xiǎn)F溶液反應(yīng)器。通過(guò)UF溶液反應(yīng)器內(nèi)攪拌槳攪拌,使尿液與甲醛溶液充分混合反應(yīng)?；旌虾骍F溶液溫度為80～90 ℃,壓力為0.2 kPa。甲醛溶液在與尿液混合前先加入少量稀氨水,將甲醛溶液pH調(diào)節(jié)至7.0～8.5。在UF溶液反應(yīng)器中反應(yīng)后,生成UF溶液,該溶液由UF溶液反應(yīng)器上部排出,經(jīng)過(guò)濾后進(jìn)入尿素造粒給料泵入口,最后送入造粒系統(tǒng)。

圖3 UF系統(tǒng)工藝流程

2.3 UF溶液反應(yīng)器出液口改造

設(shè)備原始設(shè)計(jì)中,UF溶液反應(yīng)器出口管位于設(shè)備頂端以下20 cm處(見圖4)。裝置大修過(guò)程中,解體UF溶液反應(yīng)器,發(fā)現(xiàn)出液口上下管壁存在明顯色差。設(shè)備經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行,出液口以上存在明顯惰氣積存。當(dāng)惰氣積存到一定程度,隨著UF溶液進(jìn)入造粒給料泵進(jìn)口,造成機(jī)泵汽化;裝置加減甲醛溶液或者尿液時(shí),UF溶液反應(yīng)器內(nèi)原平衡發(fā)生改變,惰氣隨著UF溶液進(jìn)入造粒給料泵進(jìn)口,造成機(jī)泵汽化。針對(duì)該問(wèn)題,對(duì)UF溶液反應(yīng)器出液口進(jìn)行改造,將出液口改在設(shè)備頂部,原出液管增加切斷閥(見圖5)。

圖4 改造前UF溶液反應(yīng)器

圖5 改造后UF溶液反應(yīng)器

2.4 改造效果

UF溶液反應(yīng)器出液口改造后,UF溶液直接從設(shè)備頂部排出,避免了UF溶液反應(yīng)器長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行,設(shè)備頂部惰氣積存。設(shè)備投用后,造粒給料泵汽化次數(shù)大幅下降。該改造保證了機(jī)泵本身的運(yùn)行安全,也減少了對(duì)尿素造粒系統(tǒng)的影響,取得了較好的效果。

3 水解解吸系統(tǒng)出液管線的改造

3.1 水解解吸系統(tǒng)的作用及改造的原因

水解解吸工序是將蒸發(fā)系統(tǒng)和密閉排放系統(tǒng)的工藝?yán)淠?氨質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.32%、二氧化碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.17%、尿素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.42%)處理成含氨質(zhì)量分?jǐn)?shù)<0.19、二氧化碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)<0.11%、尿素質(zhì)量分?jǐn)?shù)<0.000 3%的工藝溶液。該溶液經(jīng)工藝?yán)淠罕蒙龎褐?.49 MPa。工藝?yán)淠罕贸隹谟?個(gè)走向(見圖6):(1)送至造粒洗滌系統(tǒng),用來(lái)洗滌吸收造粒系統(tǒng)產(chǎn)生的尿素粉塵。(2)送出尿素界區(qū)。(3)如果工藝?yán)淠翰缓细?則循環(huán)至工藝?yán)淠簝?chǔ)槽。(4)工藝?yán)淠洪L(zhǎng)期不合格,則可輸送至尿素裝置廢液儲(chǔ)罐。

圖6 工藝?yán)淠罕贸隹谧呦?/p>

裝置開車時(shí),水解解吸系統(tǒng)尚未正常運(yùn)行。工藝?yán)淠褐邪?、二氧化碳、尿素含量超?biāo)。此時(shí)造粒洗滌系統(tǒng)需要提前運(yùn)行,攜帶氨的不合格工藝?yán)淠哼M(jìn)入造粒洗滌系統(tǒng),最后從造粒煙囪排出,造成氨排放指標(biāo)升高,嚴(yán)重時(shí)排放不合格,污染環(huán)境。

3.2 水解解吸系統(tǒng)出液管線改造

在水解解吸系統(tǒng)工藝?yán)淠罕弥猎炝Ｏ礈煜到y(tǒng)管線上增加1條脫鹽水管線,見圖7[3]。

圖7 工藝?yán)淠罕贸隹谠黾用擕}水管線

3.3 改造效果

改造前,裝置開車時(shí),水解解吸系統(tǒng)運(yùn)行不合格,造粒洗滌系統(tǒng)提前運(yùn)行時(shí),造粒煙囪氨排放量不達(dá)標(biāo)。投用改造的脫鹽水后,造粒煙囪氨排放量大幅下降,保證了煙囪的合格排放,該改造取得了良好效果。

4 其他改造

4.1 尿素界區(qū)蒸汽閥增加副線改造

原始設(shè)計(jì)尿素界區(qū)蒸汽總閥未設(shè)置副線。建立蒸汽管網(wǎng)時(shí),由于閥門前后壓差過(guò)大,開關(guān)困難,稍開閥門進(jìn)行暖管時(shí),蒸汽流量不易控制,極易導(dǎo)致升溫過(guò)快,管線水擊現(xiàn)象。在蒸汽總閥處增加小副線,暖管時(shí),可先通過(guò)小副線進(jìn)行暖管并升壓至閥門兩側(cè)平衡,蒸汽流量容易控制,閥門開關(guān)容易,解決了管線水擊與升溫速率過(guò)快問(wèn)題。

4.2 尿素廢液罐密閉放空(BD)管線增加蒸汽吹掃改造

尿素廢液罐為常壓儲(chǔ)罐,于2009年建成。尿素廢液罐的作用是回收儲(chǔ)存尿素裝置異常工況下產(chǎn)生的工藝廢液。在使用中發(fā)現(xiàn),廢液中尿素含量較高時(shí),尿素?fù)]發(fā)至廢液罐頂部,引起廢液罐BD管線頻繁堵塞,威脅罐體安全。為解決該問(wèn)題,在BD管處增加低壓蒸汽進(jìn)行連續(xù)吹掃,消除了管線堵塞的風(fēng)險(xiǎn)[4]。

5 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái),中海石油化學(xué)股份有限公司一期尿素裝置在設(shè)備維護(hù)與環(huán)保排放管理方面進(jìn)行了大量的工作。氨過(guò)濾器與UF系統(tǒng)的改造,對(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,有效地解決了三通球閥故障率高與UF溶液反應(yīng)器出液口設(shè)計(jì)缺陷;水解解吸出液管線的改造,解決了裝置開車過(guò)程中,造粒煙囪排放不達(dá)標(biāo)的問(wèn)題。通過(guò)合理的技術(shù)改造,提高了設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)效率,保障了設(shè)備運(yùn)行安全,在節(jié)能減排、安全環(huán)保、減低員工勞動(dòng)強(qiáng)度方面做出重大貢獻(xiàn)。