高壓甲銨泵進液組分夾氣原因分析

高壓甲銨泵進液組分夾氣原因分析

1高壓甲銨泵汽化波動頻繁引起跳車重慶建峰化工有限公司肥料損失裝置的高壓甲銨泵將中壓和脫水系統(tǒng)的回收材料轉(zhuǎn)移到高壓系統(tǒng)。自2002年以來，尤其是2005年10月設(shè)備的改造后，由于蒸汽裝置提取物落入低壓和污水泵，由于蒸汽（波動）頻繁，嚴重時導(dǎo)致低負荷監(jiān)測。從2005年到2006年4月，由于跳躍和故障，高壓甲銨泵被反向轉(zhuǎn)移，其中跳車18次，系統(tǒng)停車1次。由于跳車后系統(tǒng)無法進行回收,造成成本大幅度上升,環(huán)境嚴重污染,泵體檢修頻繁,嚴重影響尿素系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)運行。2原因分析高壓甲銨泵波動主要由于其進液組分夾汽造成。2.1高壓甲銨泵入口前,中壓吸收塔液內(nèi)結(jié)晶物由于目前系統(tǒng)負荷基本在29300m3/h以上,當系統(tǒng)在高負荷下運行時將可能出現(xiàn)幾個不利因素:①由于物料量大,CO2含量高,將使進入中壓吸收塔精餾段的氣相CO2含量大幅上升,CO2被氨水吸收,形成結(jié)晶,積存在塔盤上。當對塔盤進行沖洗時,結(jié)晶物下落進入高壓甲銨泵入口,引起泵汽化;②溶液的CO2含量上升后,溶液的結(jié)晶溫度將進一步上升,當溶液組分波動時,形成結(jié)晶的可能性更大;③當物料量大、循環(huán)水溫度高的情況下,將導(dǎo)致氣相組分冷凝不完全,造成高壓甲銨泵進液形成汽液夾帶,引起泵的汽化。2.2甲銨泵入口流量計顯示不準確高壓甲銨泵入口管線為直徑203.2mm,管道短且彎管較多,有2處直徑203.2mm—101.6mm管線的縮頸短管,分別為在中壓吸收塔下液閥和高壓甲銨泵入口閥之間(主要安裝甲銨泵入口流量計)及泵抽吸口處,使流體能量轉(zhuǎn)換及流體狀況變化快,造成有氣相夾帶,且在運行中,甲銨泵入口流量計顯示一直不準確。2.3中壓受料不穩(wěn)定,壓藥吸收不穩(wěn)定汽提塔出液控制閥運行中存在閥位較大幅度的波動及開關(guān)不到位的現(xiàn)象,并存在卡澀問題,造成中壓受料不穩(wěn)定,而引起中壓吸收塔吸收不好,液中夾氣。2.4中壓吸收塔甲銨結(jié)晶高壓甲銨泵汽化現(xiàn)象主要為當系統(tǒng)高負荷下及系統(tǒng)波動時,進液組分出現(xiàn)夾氣現(xiàn)象,有時在中壓吸收塔現(xiàn)場液位視鏡亦出現(xiàn)甲銨結(jié)晶?？梢耘袛嘤捎谥袎何账呐菸斩挝招瘦^低,造成CO2上竄,在塔板產(chǎn)生甲銨結(jié)晶,使高壓甲銨泵進液組分夾氣。3改進措施和計劃3.1密封沖洗水流量小通過對汽提塔出液控制閥閥位波動的觀察及經(jīng)常出現(xiàn)開關(guān)不到位的檢查分析,認為造成波動主要由于密封沖洗水流量小(閥體密封沖洗管線直徑為6.35mm),以及密封沖洗水管線堵塞,造成閥體腔內(nèi)及閥桿腔體存在結(jié)晶,使閥開關(guān)不到位及卡澀。2005年通過對汽提塔出液控制閥的密封沖洗管線進行疏通和改造,效果良好,消除了運行中閥位較大幅度波動及開關(guān)不到位的現(xiàn)象。3.2中壓吸收塔內(nèi)也有能量回收負荷1)在中壓吸收塔的出液管(高壓甲銨泵進液管)增加1個阻氣帽,有效地降低了進液組分中的氣相夾帶,保證了高壓甲銨泵進液物料組分的穩(wěn)定,提高了高壓甲銨泵抗氣蝕能力。2)將中壓吸收塔內(nèi)十字分布器高度提高了500mm。原設(shè)計中,中壓吸收塔十字分布器與出液管口距離為200mm,由于氣提塔調(diào)頭后氣體效率下降,使中壓分解回收負荷增加,在系統(tǒng)高負荷及波動狀況下,中壓吸收塔鼓泡吸收段負荷增大,十字分布器與出液管口距離較短,造成進高壓甲銨泵的液相組分接近于汽化組分。增大十字分布器與出液管口距離,將有效降低高壓甲銨泵進液組分的夾氣。十字分布器提高后,雖會降低鼓泡吸收效率,增大泡罩塔板工作負荷,但對吸收效率影響不大。具體改造情況如圖1、圖2所示。3.3縮頸短管檢查2006年1月高壓甲銨泵跳車后對甲銨泵入口流量計的縮頸短管進行檢查,發(fā)現(xiàn)襯套有1/4產(chǎn)生鼓泡,在當年大修中將此直徑101.6mm管線的縮頸短管更換為直徑203.2mm直管。3.4系統(tǒng)調(diào)整方案通過對系統(tǒng)幾年來的工藝參數(shù)及分析數(shù)據(jù)的對比分析發(fā)現(xiàn),在高壓甲銨泵波動期間高壓甲銨泵進口中CO2含量較高,當CO2含量在26%以上時,泵波動頻繁,通過液位視鏡可觀察到液相組分中氣泡較多,氣相量大且呈渾濁狀(不透明),在視鏡邊緣可看到有結(jié)晶物積存。經(jīng)過分析,對工藝系統(tǒng)進行了調(diào)整,主要手段為提高高壓段的回收能力,降低和減少中低壓分解回收負荷。如關(guān)小汽提塔液位調(diào)節(jié)閥,從原54%關(guān)至41%(系統(tǒng)負荷29600m3/h);中壓冷凝器的反沖;中壓吸收塔液位調(diào)節(jié)閥的控制;同時調(diào)整N/C、H/C等工藝控制參數(shù)。1高壓甲銨泵帶負荷波動將汽提塔液位調(diào)節(jié)閥從54%關(guān)至41%,使中低壓分解系統(tǒng)回收負荷下降;同時由于汽提塔液位調(diào)節(jié)閥的關(guān)小提高了汽提塔的汽提效率,尿素合成塔的CO2轉(zhuǎn)化率提高,系統(tǒng)處于良性循環(huán)。2006年4月3日(系統(tǒng)負荷:29450m3/h)作系統(tǒng)調(diào)整試驗時,曾將控制參數(shù)恢復(fù)至波動前的狀態(tài)并將汽提塔液位調(diào)節(jié)閥緩慢開至47%,此時高壓甲銨泵電流逐步上升并出現(xiàn)小幅度的波動(電流波動2～3A),關(guān)小汽提塔液位調(diào)節(jié)閥至41%,調(diào)整系統(tǒng)各控制參數(shù),高壓甲銨泵逐漸平穩(wěn)。這充分說明系統(tǒng)工藝調(diào)整對解決高壓甲銨泵波動非常有效。2高壓甲銨泵汽化通過對高壓甲銨泵汽化波動的各組分分析(見表2),當甲銨泵入口中CO2含量達到26%以上時,高壓甲銨泵易發(fā)生汽化。實踐發(fā)現(xiàn),當高壓甲銨泵出現(xiàn)較大幅度波動時,通過調(diào)整其進口甲銨液流量,穩(wěn)定中低壓回收負荷(即控制汽提塔液位調(diào)節(jié)閥閥位),能夠及時將高壓甲銨泵逐漸穩(wěn)定下來。3中壓冷凝器反沖洗前后效果觀察汽提塔調(diào)頭后氣體效率下降,造成中低壓分解負荷加大,中壓吸收塔吸收負荷加大,特別是在夏季,受高溫影響,循環(huán)水溫度升高,造成中壓冷凝器的冷凝效率下降,列管結(jié)垢嚴重。為保證中壓吸收塔的受料組分,特別是游離態(tài)CO2含量,采取中壓冷凝器定期反沖洗,實踐證明,效果非常明顯。通過工藝調(diào)整,有效地降低了中低壓分解負荷,減輕了高壓甲銨泵的運行負荷,2006年3月27日以后高壓甲銨泵運行逐漸穩(wěn)定(見表3)。4經(jīng)濟效益分析通過工藝控制和設(shè)備改造,取得了可觀的經(jīng)濟效益。據(jù)估算,年設(shè)備損耗節(jié)約達94萬元、工藝節(jié)約113萬元、電節(jié)約9.8萬元,年經(jīng)濟效益合計216.