尿素深度水解裝置節(jié)能技術(shù)改造

張曉靜(安徽三星化工有限責(zé)任公司 安徽渦陽(yáng)233610)

1 項(xiàng)目背景

2008年，安徽三星化工有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱三星化工公司)采用武漢綠寰公司的技術(shù)成功實(shí)施了尿素系統(tǒng)低壓水解系統(tǒng)的改造，將三星化工公司一期、二期尿素裝置所產(chǎn)生的碳銨液、工藝?yán)淠杭鞍被厥蘸吞釟涞陌彼克椭恋蛪核馑M(jìn)行解吸處理，含氨和二氧化碳的氣相物送到二循一冷，達(dá)到了回收工藝?yán)淠褐械哪蛩睾蛷U水再利用的目的。

在工藝?yán)淠毫髁繛?5 m3/h(包括碳化氨水)、蒸汽壓力偏低(表壓只有1.05 MPa左右)的情況下，水解廢液中氨氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)<30×10-6，1 m3工藝?yán)淠合?.05 MPa飽和蒸汽>300 kg、小時(shí)電耗>100 kW·h。運(yùn)行初期，回流泵采用多級(jí)離心泵，受介質(zhì)溫度較高、氨碳比高等因素影響，易出現(xiàn)“氣縛”、密封泄漏等現(xiàn)象，導(dǎo)致污染嚴(yán)重、回流泵運(yùn)行不正常，由此帶來(lái)生產(chǎn)波動(dòng)大、維修量大、費(fèi)用高等問(wèn)題；后改為柱塞泵，系統(tǒng)運(yùn)行才轉(zhuǎn)入正常。

2011年，在國(guó)內(nèi)相關(guān)院所的技術(shù)支持下，成功開發(fā)出一種高效、節(jié)能的低壓水解技術(shù)。該技術(shù)滿足了尿素工藝?yán)淠涸诘蛪?、高溫下將廢液中的尿素分解為氨和二氧化碳的要求；同時(shí)，回收水解氣相氨和二氧化碳的熱能是該技術(shù)的核心之一，不僅物料回收徹底，而且能量利用合理，綜合效益顯著。廢液在溫度185～190 ℃、氨質(zhì)量分?jǐn)?shù)6%～8%的情況下，處理后廢液中氨和尿素質(zhì)量分?jǐn)?shù)均<10×10-6，完全達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)要求。該低壓水解技術(shù)加強(qiáng)了熱能(特別是高位熱能)的綜合利用，充分回收各環(huán)節(jié)的熱量，不僅使流程大大簡(jiǎn)化、減少了設(shè)備投資，而且降低了尿素生產(chǎn)的蒸汽消耗以及循環(huán)水逐級(jí)降溫的動(dòng)能消耗，運(yùn)行成本大幅降低。

2 技術(shù)改造方案

水解塔規(guī)格為Φ1 600 mm×35 162 mm，內(nèi)設(shè)45層高效塔板，目前處于滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。在保留原有管線和冷凝器、液位槽等回收設(shè)備的前提下，通過(guò)增設(shè)閥門與新工藝管路實(shí)現(xiàn)切換，在二期尿素裝置出現(xiàn)故障時(shí)，可在一期尿素裝置不停車的狀態(tài)下相互切換。

(1)在水解塔氣相出口至冷凝器之前增加1只切斷閥，閥前在滿足配管需求的情況下于最小距離處增設(shè)與主管路相同規(guī)格的三通，之后增加與主管路同等規(guī)格的截止閥，閥后新增1只壓力調(diào)節(jié)閥，以控制水解塔壓力，閥后用管線與二分塔連通，在靠近二分塔最小距離處增設(shè)截止閥，作為隔斷或?qū)崿F(xiàn)管路切換之用。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，三通至二分塔連接管路長(zhǎng)約30 m，采用316L不銹鋼管(Φ219 mm×5 mm)連接。

(2)將系統(tǒng)送來(lái)的二段氨水管線連至原回流管路調(diào)節(jié)閥前，在此三通最小距離處增設(shè)2只截止閥，以實(shí)現(xiàn)2種工藝流程的切換。

(3)利用停車機(jī)會(huì)，在二分塔內(nèi)部安裝內(nèi)件，此內(nèi)件通過(guò)開孔與水解氣相管路相連，作為水解氣相熱量回收之用。

(4)考慮到改造后二甲液循環(huán)量將增加，利用1臺(tái)原水解回流泵改造為二甲泵。

3 改造后運(yùn)行情況及效益

2011年底，利用大修機(jī)會(huì)安裝二分塔內(nèi)件，同時(shí)預(yù)留所有管道接頭；2012年1月，開始主要管道、輔助管道的配接、安裝；2012年2月，進(jìn)行防腐、保溫作業(yè)和管道吹除、吹凈工作；2012年2月 11日，該深度水解節(jié)能改造項(xiàng)目一次投運(yùn)成功，全系統(tǒng)運(yùn)行較穩(wěn)定，工藝指標(biāo)與設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)完全正常。

經(jīng)72 h試運(yùn)行，系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)。2012年2月1日至10日平均噸尿素蒸汽消耗1 139 kg，2月13日至15日平均噸尿素蒸汽消耗1 120 kg，下降了19 kg。按二期尿素裝置年產(chǎn)200 kt尿素、蒸汽價(jià)格110元/t計(jì)，年節(jié)約蒸汽費(fèi)用約41.8萬(wàn)元。

改造后，停開回流泵(11 kW)1臺(tái)、溫水循環(huán)泵(55 kW)1臺(tái)，增開二甲泵(11 kW)1臺(tái)、氨水泵(3 kW)1臺(tái)。按年運(yùn)行時(shí)間330 d、電價(jià)0.439元/(kW·h)計(jì)，年節(jié)約電費(fèi)18.1萬(wàn)元左右。節(jié)約脫鹽水、冷卻水忽略不計(jì)，合計(jì)年節(jié)約費(fèi)用約59.9萬(wàn)元。該改造項(xiàng)目投資約42.6萬(wàn)元，則8.5個(gè)月可收回投資。

4 存在問(wèn)題及解決方法

( 1) 水解塔存在腐蝕現(xiàn)象，上部塔板腐蝕嚴(yán)重，影響分解效果，需增設(shè)塔底加空氣管線，加入空氣防腐蝕。

( 2) 二分塔在用規(guī)整填料損壞，影響傳質(zhì)和傳熱，致使回收熱能、降低蒸汽消耗未能完全達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。擬更換二分塔與填料、水解塔上部塔板與筒體。