影響尿素低壓吸收效率的因素及應(yīng)對(duì)措施

影響尿素低壓吸收效率的因素及應(yīng)對(duì)措施

塔西南化肥廠的尿素裝置采用stalicrbo2蒸汽精制生產(chǎn)工藝，年生產(chǎn)能力為340kg。長(zhǎng)期以來(lái),裝置低壓系統(tǒng)的吸收效率一直比較低,造成低壓系統(tǒng)操作壓力偏高,放空量大,高壓系統(tǒng)水碳比偏高,操作難度加大,制約了裝置的安全、平穩(wěn)運(yùn)行。近幾年通過(guò)對(duì)低壓系統(tǒng)操作的優(yōu)化,輔助以相關(guān)的技術(shù)改造等,提高了低壓吸收效率,保證了低壓系統(tǒng)壓力的平穩(wěn),減少了系統(tǒng)放空量,降低了整個(gè)裝置的氨耗和能耗。本文結(jié)合裝置生產(chǎn)實(shí)際,就影響尿素低壓系統(tǒng)吸收效率的原因及應(yīng)對(duì)措施分析、整理如下。1甲銨泵回用成尿素尿素裝置低壓分解回收系統(tǒng)流程如圖1。低壓分解回收系統(tǒng)的作用是將高壓系統(tǒng)過(guò)來(lái)的尿素溶液中的甲銨分解,通過(guò)加入適量工藝?yán)淠鹤鳛槲找簩⑽捶磻?yīng)的氨和CO2回收生成甲銨,再由高壓甲銨泵輸送到高壓系統(tǒng)生成尿素。這樣做一方面是維持高壓系統(tǒng)的水碳比在一個(gè)正常的范圍內(nèi),以保證較高的CO2轉(zhuǎn)化率;另一方面是將回收的甲銨液轉(zhuǎn)化成尿素,維持一個(gè)較低的氨耗水平。裝置自2001年投產(chǎn)運(yùn)行以來(lái),生產(chǎn)逐漸趨于平穩(wěn),但噸尿素的氨耗一直比較高,基本維持在0.575～0.582t的水平(理論氨耗為0.567t)。這一問(wèn)題不但直接影響了尿素產(chǎn)量,使裝置能耗、氨耗處于一個(gè)較高的水平,而且還增加了排放廢水和廢氣中的氨含量,對(duì)周圍環(huán)境造成污染。2優(yōu)化低壓系統(tǒng)操作低壓系統(tǒng)運(yùn)行是否平穩(wěn)直接影響到裝置的氨耗、能耗和產(chǎn)量。針對(duì)CO2汽提法的特點(diǎn)和裝置存在的問(wèn)題,通過(guò)不斷地摸索、總結(jié),從優(yōu)化低壓系統(tǒng)操作入手,提高低壓吸收效率,減少尾氣的排放損失,降低氨耗。2.1低壓鎖操作2.1.1甲銨氣體排放量的影響通過(guò)穩(wěn)定尿素高壓合成系統(tǒng)的CO2轉(zhuǎn)化率,提高汽提塔的汽提效率,保證甲銨的分解量,降低低壓系統(tǒng)的負(fù)荷。將低壓系統(tǒng)壓力維持在0.33～0.35MPa,盡量減少放空和壓力波動(dòng)。因?yàn)榉趴沾螖?shù)多就意味著直接將未反應(yīng)的氣氨排放到大氣中,造成物料的大量浪費(fèi);而壓力波動(dòng)頻繁則影響吸收效果。2.1.2甲銨分解溫度對(duì)蒸發(fā)系統(tǒng)的影響在控制縮二脲不超標(biāo)和分解溫度在正常范圍內(nèi)的前提下,控制分解溫度在133～133.5℃,在提高甲銨分解率的同時(shí),有效降低蒸發(fā)系統(tǒng)的負(fù)荷。2.1.3精餾塔出液控制通過(guò)調(diào)整精餾塔出液閥(LPV-301),準(zhǔn)確控制精餾塔液位在25%～30%,保證精餾塔出液的平穩(wěn)和在此過(guò)程中生成較少的縮二脲。2.2低效率回收系統(tǒng)的操作2.2.1調(diào)水溫溫度(1)將低壓調(diào)溫水的溫度控制在55～57℃(當(dāng)?shù)蛪贺?fù)荷過(guò)重時(shí)應(yīng)適當(dāng)提高溫度至60℃),保證氣相中的NH3和CO2最大限度地被吸收,同時(shí)也防止了因調(diào)溫水溫度過(guò)低造成低壓甲銨冷凝器內(nèi)產(chǎn)生結(jié)晶,引起吸收效率下降。一般通過(guò)觀察低壓甲銨冷凝器的出液溫度(TR310)來(lái)判斷吸收效果的好壞,實(shí)際操作中該溫度控制在74～78℃比較適宜。由表1(表中數(shù)據(jù)為月平均值)可以看出,適當(dāng)降低低壓調(diào)溫水溫度后,提高了甲銨液濃度,回收了更多的NH3和CO2,減少了浪費(fèi)。2.2.2甲銨液濃度的控制在維持低壓甲銨液位槽(V301)正常液位的情況下,加入的工藝?yán)淠旱牧坑蒄I-302控制在1.0～1.2m3/h,盡量以濃度較高的解吸回流液作為吸收液,使低壓回收系統(tǒng)的甲銨液濃度控制在65%～68%。2.2.3甲銨泵轉(zhuǎn)速隨產(chǎn)品增長(zhǎng)情況的變化保證低壓甲銨液的濃度后,在不超過(guò)高壓系統(tǒng)正常水碳比的同時(shí),適當(dāng)提高甲銨泵轉(zhuǎn)速,使盡量多的甲銨液返回高壓系統(tǒng)。如在生產(chǎn)負(fù)荷為17000m3/h,甲銨液濃度在67%左右時(shí),甲銨泵的轉(zhuǎn)速可以提到990～1000r/min。因此,在低壓操作中主要通過(guò)分析數(shù)據(jù)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合對(duì)甲銨泵的轉(zhuǎn)速實(shí)時(shí)調(diào)整。不同生產(chǎn)負(fù)荷下的甲銨泵轉(zhuǎn)速等參數(shù)見(jiàn)表2。裝置滿負(fù)荷為17500m3/h。2.2.4提高高壓系統(tǒng)氨碳比實(shí)際操作中發(fā)現(xiàn),低壓系統(tǒng)氨碳比失調(diào)與高壓系統(tǒng)氨碳比偏低有直接關(guān)系。經(jīng)過(guò)實(shí)踐,選擇高壓系統(tǒng)氨碳比在3.0～3.1并嚴(yán)格控制,不僅有效地提高了高壓系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化率,也保證了低壓系統(tǒng)吸收反應(yīng)所需。低壓回收系統(tǒng)中的氨碳比控制在2.05～2.1。2.2.5系統(tǒng)偏低的情況當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)不穩(wěn)定的狀況時(shí),低壓系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)氨碳比偏低的情況,嚴(yán)重影響了低壓系統(tǒng)的吸收效果。結(jié)合分析數(shù)據(jù),通過(guò)補(bǔ)氨管線對(duì)低壓系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)氨,保證低壓系統(tǒng)合適的氨碳比,最大程度地回收低壓系統(tǒng)中的CO2。2.2.6低壓系統(tǒng)結(jié)晶堵塞發(fā)現(xiàn)壓力和液位上漲過(guò)快時(shí),應(yīng)迅速判斷原因并做出調(diào)整,把影響低壓操作的不利因素降到最低。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因主要有4方面:①汽提塔汽提效率下降,高壓系統(tǒng)大量未被分解的甲銨液進(jìn)入到低壓系統(tǒng),加重了低壓系統(tǒng)負(fù)荷;(2)低壓甲銨冷凝器換熱管內(nèi)部分結(jié)晶,換熱效果下降;(3)低壓回收系統(tǒng)氣相出口管線結(jié)晶堵塞;(4)CO2通過(guò)汽提塔出液閥串入低壓系統(tǒng)。2.2.7吸收劑出液溫度設(shè)定,根據(jù)劃分出液管,將所出的氨和co通過(guò)調(diào)整低壓吸收塔循環(huán)水冷卻器的冷卻水溫度,控制低壓吸收塔出液溫度在55℃左右,最大限度地回收剩余的氨和CO2,同時(shí)也有助于控制好一、二段蒸發(fā)器的真空度。3放空管路及放空控制閥對(duì)低壓甲銨液位槽(V301)頂部氣相管進(jìn)行改造,在V301放空管線上加裝伴熱和沖洗水管,同時(shí)加裝放空調(diào)節(jié)閥(HIC-301),解決V301滿液時(shí)甲銨液可能出現(xiàn)的放空閥處結(jié)晶的問(wèn)題,保證放空管路的暢通,減少低壓壓力的波動(dòng),有效降低系統(tǒng)的氨耗。4系統(tǒng)氨耗降