三聚氰胺結(jié)晶器夾套保溫實(shí)踐應(yīng)用總結(jié)

王軍喜,王穎和,黃 飛,原 峰

(潞安豐喜集團(tuán)臨猗分公司, 山西臨猗 044100)

1 生產(chǎn)概況

潞安豐喜集團(tuán)臨猗分公司5萬t/a三聚氰胺裝置(一期)采用加壓氣相淬冷法工藝。主要工藝流程是來自尿素裝置區(qū)的熔融尿液在反應(yīng)器催化劑的作用下反應(yīng)生成氣態(tài)三聚氰胺,三聚氰胺氣體經(jīng)冷卻器、過濾器去除副產(chǎn)物后,在結(jié)晶器內(nèi)冷卻形成三聚氰胺粉末[1]。三聚氰胺粉末和載氣經(jīng)成品旋風(fēng)分離器分離出三聚氰胺成品,然后經(jīng)輸送管道送至成品料倉。該裝置同時產(chǎn)生含氨、二氧化碳尾氣,尾氣經(jīng)稀氨水吸收后送至尿素裝置聯(lián)產(chǎn)尿素。

結(jié)晶器是三胺生產(chǎn)過程中形成產(chǎn)品的關(guān)鍵裝置,過濾器來的工藝氣進(jìn)入結(jié)晶器頂部下行,與從下部射流管內(nèi)由冷氣風(fēng)機(jī)來的135 ℃左右的冷氣逆向接觸,淬冷結(jié)晶形成三胺固體,隨氣體進(jìn)入成品旋風(fēng)分離器,分離后的氣體進(jìn)入尿洗塔洗滌,分離下來的三胺晶體進(jìn)入壓力螺旋輸送到成品包裝工段。結(jié)晶器內(nèi)部溫度一般控制在205 ℃左右,溫度低于三聚氰胺的結(jié)晶點(diǎn),迫使氣態(tài)的三聚氰胺在此全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)粉末[2-3]。

2 存在的問題

實(shí)際生產(chǎn)中,三聚氰胺在結(jié)晶器內(nèi)壁上結(jié)晶比較嚴(yán)重,每次檢修時筒壁上有大量結(jié)壁。在生產(chǎn)過程中,結(jié)壁達(dá)到一定厚度或質(zhì)量后,掉落至結(jié)晶器底部,將底部刮料裝置卡死或砸壞,直接影響產(chǎn)品質(zhì)量及系統(tǒng)連運(yùn)周期,嚴(yán)重時會導(dǎo)致結(jié)晶器刮料器無法啟動而被迫停車。

出現(xiàn)上述問題的主要原因是結(jié)晶器內(nèi)壁溫度過低。該結(jié)晶器外壁保溫采用蒸汽伴熱保溫,具體結(jié)構(gòu)是蒸汽盤管盤繞在結(jié)晶器外壁,管內(nèi)通入2.2 MPa飽和蒸汽(溫度為210～220 ℃)。由于蒸汽盤管之間存在間距,加之蒸汽在盤管內(nèi)流量不均,導(dǎo)致結(jié)晶器內(nèi)壁溫度不均勻,因此造成“掛壁”現(xiàn)象。

3 改造方案

3.1 改造思路

為了解決結(jié)晶器內(nèi)壁掛料“結(jié)壁”問題,從如何能保證均勻伴熱的角度進(jìn)行了多次研究。討論過程中,受尿素、硫回收裝置中應(yīng)用的保溫夾套閥啟發(fā),一致認(rèn)為結(jié)晶器保溫采用夾套形式,會達(dá)到均勻保溫的目的。

3.2 保溫介質(zhì)的選擇

3.2.1 蒸汽

按傳統(tǒng)觀念在化工行業(yè)用蒸汽保溫,優(yōu)點(diǎn)是來源方便,針對這個結(jié)晶器夾套保溫存在的問題是：保溫要達(dá)到220 ℃以上,必須使用過熱蒸汽或2.5 MPa的飽和蒸汽,蒸汽壓力高、溫度高對夾套的材質(zhì)、鋼板的厚度要求比較高,不但增加制造成本,而且生產(chǎn)中存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn)[4]。

3.2.2 高溫?zé)煔?/p>

三聚氰胺裝置有熔鹽爐,其煙氣溫度可達(dá)800 ℃,但煙氣中含有的二氧化硫會腐蝕夾套,對夾套材質(zhì)要求較高,另外煙氣中的雜質(zhì)會造成夾套堵塞,影響換熱效果。

3.2.3 高溫氮?dú)?/p>

三聚氰胺裝置煙道上設(shè)計(jì)有氮?dú)忸A(yù)熱器,氮?dú)馔ㄟ^煙氣加熱溫度可達(dá)410 ℃左右,且熱氮?dú)馔ㄟ^熱氣循環(huán)風(fēng)機(jī)變頻調(diào)節(jié),控制氮?dú)庠诮Y(jié)晶器保溫夾套中均衡運(yùn)行,保證結(jié)晶器外壁均勻受熱,提高了夾套保溫效果,因此考慮用加熱后的氮?dú)庾霰亟橘|(zhì),壓力控制在10 kPa左右即可滿足。

針對以上保溫介質(zhì)分析論證后,認(rèn)為選擇氮?dú)庾鳛楸亟橘|(zhì)不僅能保證溫度,而且壓力低,比較安全。

3.3 技術(shù)方案

3.3.1 氮?dú)饬鞒谈脑?/p>

來自熱氣循環(huán)風(fēng)機(jī)進(jìn)口的氮?dú)饨?jīng)氮?dú)忸A(yù)熱器加熱至410 ℃通過保溫管道送入結(jié)晶器夾套,從夾套上端進(jìn)入,經(jīng)過內(nèi)部導(dǎo)流板均勻分布后,沿結(jié)晶器外壁向下移動,降溫后的氮?dú)庥蓚?cè)下方排氣口進(jìn)入氮?dú)夤艿?經(jīng)循環(huán)風(fēng)機(jī)加壓后送至煙道上氮?dú)忸A(yù)熱器繼續(xù)循環(huán)加熱,往復(fù)循環(huán)使用。

3.3.2 保溫夾套改造

拆除現(xiàn)有的蒸汽伴管保溫及外部巖棉保溫層。

根據(jù)結(jié)晶器筒體尺寸,由設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)相應(yīng)的保溫夾套。鑒于結(jié)晶器設(shè)備規(guī)格為Φ5 600 mm/Φ4 400 mm,因此夾套規(guī)格設(shè)計(jì)為Φ6 000 mm/Φ4 800 mm,內(nèi)壁和結(jié)晶器外壁間距200 mm,夾套上部開設(shè)高溫氮?dú)膺M(jìn)口,夾套下部開設(shè)2個氮?dú)獬隹凇?/p>

夾套改造示意圖見圖1。

(a) 改造前

(b) 改造后

3.4 施工改造

因?yàn)閵A套和結(jié)晶器外壁需要連接支撐,因此本次改造將結(jié)晶器夾套分三段吊裝。具體施工順序?yàn)椋?/p>

(1) 拆除原設(shè)備保溫和蒸汽盤管。

(2) 焊接下部筋板、環(huán)板;起吊及組對結(jié)晶器下部夾套。

(3) 焊接上部晶器夾套和結(jié)晶器固定槽鋼;起吊及組對結(jié)晶器上部夾套。

(4) 組對及焊接上部導(dǎo)流板。

(5) 起吊及組對結(jié)晶器頂蓋。

4 改造后運(yùn)行效果

根據(jù)設(shè)計(jì)先預(yù)制保溫夾套殼體及筋板50 d,停車后20 d改造完成。改造費(fèi)用約142萬元。

改造完成后,結(jié)晶器夾套內(nèi)氮?dú)夥植季鶆?結(jié)晶器壁溫穩(wěn)定,運(yùn)行效果明顯,結(jié)晶器內(nèi)部“掛壁”現(xiàn)象消失,從原結(jié)壁厚達(dá)45 cm變?yōu)閹缀醪划a(chǎn)生結(jié)壁,極大地提高了產(chǎn)品的優(yōu)級品率,系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了長周期連運(yùn),同時降低了工人檢修時的勞動強(qiáng)度,節(jié)省大量檢修時間。

5 結(jié)語

通過將傳統(tǒng)的蒸汽盤管保溫改成氮?dú)鈯A套保溫后,解決了結(jié)晶器內(nèi)壁三聚氰胺“掛料結(jié)壁”現(xiàn)象,不僅保證了產(chǎn)品質(zhì)量合格,而且生產(chǎn)裝置得以安全穩(wěn)定運(yùn)行,起到了良好的效果,可以為“氣相冷卻變?yōu)楣滔唷钡捻?xiàng)目提供了新思路。