低壓甲銨冷凝器結(jié)晶的現(xiàn)象和處理

陳 雨

（安徽晉煤中能化工股份有限公司，安徽臨泉 236400）

二氧化碳汽提法尿素工藝分為高壓合成、低壓分解、蒸發(fā)造粒、解吸水解四個(gè)系統(tǒng)。低壓分解系統(tǒng)的主要作用是，利用精餾塔將來(lái)自高壓汽提塔尿液中的未反應(yīng)物通過(guò)減壓、加熱的方法，將其中的氨、二氧化碳、水蒸發(fā)出來(lái)，然后通過(guò)低壓甲銨冷凝器用循環(huán)冷卻水將氣體降溫冷凝轉(zhuǎn)化成液體，以甲銨液的形式返回高壓合成系統(tǒng)回收利用，降低物料消耗。

低壓分解系統(tǒng)主要設(shè)備有精餾塔、低壓甲銨冷凝器、低調(diào)水冷卻器、低調(diào)水泵。

低壓甲銨冷凝器在生產(chǎn)中承擔(dān)著冷卻精餾塔出來(lái)的氣體，將其轉(zhuǎn)化成組成為NH330%、CO235%、H2O 35%的甲銨液。因此，低壓甲銨冷凝器工作的好壞既關(guān)系到精餾塔的分解效率，又決定著甲銨液的組成。甲銨液返回高壓合成系統(tǒng)影響水碳比，從而影響合成轉(zhuǎn)化率。

低壓甲銨冷凝器的正常操作需要從以下幾點(diǎn)入手：①甲銨液濃度；②低壓壓力；③甲銨液溫度。設(shè)計(jì)上甲銨液組成為NH330%、CO235%、H2O 35%，低壓壓力為0.15MPa，其對(duì)應(yīng)的熔點(diǎn)為51℃。為了避免甲銨液結(jié)晶，一般操作溫度會(huì)高15～20℃，即70℃左右。

1 低壓甲銨冷凝器結(jié)晶對(duì)系統(tǒng)的影響

（1）低壓壓力超高，放空量增大，氨耗增高。由于低壓甲銨冷凝器列管外壁附著了熔融狀的甲銨，降低換熱效果，使氣體冷凝的量減小，精餾塔蒸發(fā)的氣體得不到有效冷凝，低壓系統(tǒng)壓力會(huì)上漲。為了避免設(shè)備因超壓損壞和控制工藝指標(biāo)，只得開大放空閥（PV－302）。

（2）甲銨液濃度降低。由于精餾塔蒸發(fā)的氣體得不到有效冷凝，使其中的氨和二氧化碳放空損失掉，冷凝的量相對(duì)較少。另外，為了降低低壓壓力，操作上還會(huì)選擇增大工藝?yán)淠旱募尤肓縼?lái)處理，這就造成了甲銨泵在相同轉(zhuǎn)速的情況下返回高壓系統(tǒng)的氨、二氧化碳量少，水碳比增高，造成合成塔轉(zhuǎn)化率下降。

（3）蒸汽消耗上升。由于低壓壓力增高不利于精餾塔的分解，精餾塔在維持相同分解溫度的情況下會(huì)增加蒸汽用量。另外，高壓合成轉(zhuǎn)化率的下降，也會(huì)增大汽提塔的蒸汽用量。蒸發(fā)系統(tǒng)蒸發(fā)量增大，同樣會(huì)增大蒸汽用量。

（4）蒸發(fā)系統(tǒng)真空度會(huì)受影響。由于汽提效率和精餾塔分解效果的下降，使進(jìn)入蒸發(fā)系統(tǒng)的尿液中氨、二氧化碳含量增加，造成蒸發(fā)負(fù)荷加重，真空度有可能會(huì)出現(xiàn)下降，成品空心多，粉塵含量高。

2 低壓甲銨冷凝器結(jié)晶的現(xiàn)象

（1）低調(diào)水溫差減小。由于甲銨液析出結(jié)晶進(jìn)入熔融狀態(tài)，低壓甲銨冷凝器的冷凝效果下降，精餾塔蒸發(fā)的氣體放出的熱量得不到有效交換，因此低調(diào)水溫差會(huì)減小。

（2）低壓甲銨冷凝器出液溫度（003／5）在結(jié)晶不嚴(yán)重的時(shí)候會(huì)上升，這是因?yàn)樵诮Y(jié)晶初期或不嚴(yán)重的時(shí)候操作壓力上升，其對(duì)應(yīng)的操作溫度也會(huì)上升，另外由于氣體熱量換不走，造成的熱量聚積也會(huì)引起溫度的上升。嚴(yán)重時(shí)溫度會(huì)下降，由于低壓壓力上升必然會(huì)開大放空閥，氣體大量放出引起甲銨液濃度的下降，會(huì)造成溫度下降。

（3）精餾塔出氣與低壓洗滌器的壓差增大。由于進(jìn)入低壓甲銨冷凝器的氣體無(wú)法有效冷凝，而氣體又源源不斷地從精餾塔分解出來(lái)，最后在精餾塔與低壓甲銨冷凝器間形成憋壓，精餾塔的壓力會(huì)上升而洗滌器的壓力會(huì)下降。嚴(yán)重時(shí)精餾塔出氣管上的安全閥會(huì)連續(xù)啟跳。

（4）甲銨泵打量波動(dòng)。

3 低壓甲銨冷凝器結(jié)晶的處理

（1）發(fā)現(xiàn)結(jié)晶后，首先開大放空閥（PV－302），避免超壓，保證設(shè)備安全，同時(shí)避免甲銨泵氣縛。

（2）加大工藝?yán)淠旱牧?，這樣提高吸收效果，同時(shí)降低了甲銨液的濃度，使甲銨液因濃度降低熔點(diǎn)下降，有利于低壓甲銨冷凝器的結(jié)晶融化。

（3）提高低調(diào)水溫度，使甲銨液結(jié)晶物融化。

（4）減少回流液進(jìn)入低壓系統(tǒng)的量。

（5）低壓液位視情況排放至氨水槽，降低甲銨泵的轉(zhuǎn)速，減少返回高壓系統(tǒng)的水量，防止因甲銨液濃度下降，高壓系統(tǒng)水碳比上升，引起合成轉(zhuǎn)化率下降。

4 低壓甲銨冷凝器從結(jié)晶狀態(tài)轉(zhuǎn)化為正常工作狀態(tài)的判斷

（1）待精餾塔出氣與低壓洗滌器的壓差恢復(fù)至平時(shí)生產(chǎn)的值時(shí)，可以考慮減少工藝液的加入量。

（2）觀察低壓甲銨冷凝器出液溫度（003／5），是否恢復(fù)至正常值。

（3）觀察低調(diào)水溫差是否恢復(fù)至正常值。

（4）一般來(lái)說(shuō)，低壓甲銨冷凝器結(jié)晶嚴(yán)重時(shí)，精餾塔氣相會(huì)聚積大量的氣體，這些氣體無(wú)法順利進(jìn)入低壓甲銨冷凝器。如果低壓甲銨冷凝器結(jié)晶融化進(jìn)入正常工作狀態(tài)，這些氣體會(huì)忽然進(jìn)入低壓甲銨冷凝器內(nèi)，造成低壓系統(tǒng)短時(shí)負(fù)荷加重，壓力會(huì)出現(xiàn)突升，過(guò)幾分鐘氣體得到釋放后壓力會(huì)順利正常。

組成、溫度、壓力形成三元相圖，從相圖上可以查到甲銨液的熔點(diǎn)為51℃，那是在甲銨液組成為NH330%、CO235%、H2O 35%，低壓壓力為0.15～0.25MPa下的熔點(diǎn)。由于每個(gè)系統(tǒng)的汽提效率高低不一，甲銨液的組成就會(huì)不一樣。另外，甲銨液中會(huì)含有少量的尿素，也會(huì)影響它的熔點(diǎn)，所以，在操作低壓甲銨冷凝器時(shí)，不要僅僅單純地認(rèn)為低壓甲銨冷凝器出液溫度控制在70℃即可。應(yīng)該通過(guò)實(shí)踐摸索出適合自己系統(tǒng)的操作溫度。