蒸發(fā)式冷凝器在尿素氨冷凝器上的應(yīng)用

黃新奎　韓愛峰

(陽煤平原化工有限公司山東平原253100)

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蒸發(fā)式冷凝器在尿素氨冷凝器上的應(yīng)用

黃新奎韓愛峰

(陽煤平原化工有限公司山東平原253100)

0前言

陽煤平原化工有限公司化肥一廠1#尿素裝置(100 kt/a尿素)和2#尿素裝置(180 kt/a尿素)分別在1999年和2000年建成投產(chǎn)。2套尿素裝置共用1套循環(huán)水系統(tǒng)，同時該尿素裝置循環(huán)水還供合成氨系統(tǒng)碳酸丙烯酯脫碳崗位的碳酸丙烯酯冷卻器、冰機系統(tǒng)的油冷卻器、變換系統(tǒng)的變換氣冷卻器使用。原尿素裝置采用管殼式氨冷凝器，其安裝在框架頂部(標(biāo)高約30 m)，氨冷凝器耗水量約占尿素裝置循環(huán)水水量的30%，需要采用高揚程的循環(huán)水泵。

1存在的問題

夏季2#尿素裝置滿負(fù)荷生產(chǎn)時，其氨冷凝器出口氣體溫度較高(約38 ℃，最高達(dá)42 ℃)，且波動幅度大；同時，還經(jīng)常出現(xiàn)惰洗器帶液、中壓系統(tǒng)壓力波動等問題，嚴(yán)重時尿素裝置被迫減量生產(chǎn)，造成尿素裝置氨耗增高。增開循環(huán)水泵也只能短時間緩解氨冷凝器溫度波動的問題，不能徹底解決氨冷凝器溫度高和溫度波動對生產(chǎn)負(fù)荷的影響；增開循環(huán)水泵后，還會導(dǎo)致循環(huán)水系統(tǒng)電耗大幅上升。

2改造技術(shù)方案

為解決2#尿素裝置氨冷凝器溫度高、影響夏季尿素裝置生產(chǎn)的問題，2011年12月開始討論制定對2#尿素裝置氨冷凝器進(jìn)行改造的方案，決定增設(shè)1臺蒸發(fā)式冷凝器作為尿素氨冷凝器，于2012年7月并入系統(tǒng)。借鑒其他企業(yè)的經(jīng)驗，采用NSAL- 800型(換熱面積800 m2，設(shè)計壓力2.0 MPa，設(shè)計溫度150 ℃，風(fēng)機功率4×5.5 kW, 風(fēng)量4×78 000 m3/h, 水泵功率水流量2×135 m3/h，)蒸發(fā)式冷凝器與氨冷凝器C并聯(lián)，其出口氣液混合物經(jīng)分離器分離后，氣相進(jìn)入惰洗器，分離下來的液氨送至液氨緩沖槽出口液氨管線。氨冷系統(tǒng)工藝流程見圖1。

3投運情況

3.1 投運初期存在問題

2012年7月2日蒸發(fā)式冷凝器投運后，投運初期運行不穩(wěn)定，效果不明顯。蒸發(fā)式冷凝器出口氣液混合物進(jìn)分離器，當(dāng)進(jìn)入氨冷凝器C閥門全部關(guān)閉后，出現(xiàn)分離器下液受阻、氣相帶液的問題。針對此問題進(jìn)行了原因分析：

(1) 分離器出口液氨應(yīng)進(jìn)液氨緩沖槽入口，由于緩沖槽入口沒有備用管口，蒸發(fā)式冷凝器出口下液管直接接在緩沖槽出口管道上，緩沖槽內(nèi)液位與蒸發(fā)式冷凝器下液管位差約有1.5 m，折合阻力0.01 MPa。

(2) 蒸發(fā)式冷凝器與液氨緩沖槽沒有設(shè)置氣相平衡管。分離器與惰洗器相連，壓力較液氨緩沖槽要低，分離器壓力會略低于液氨緩沖槽壓力0.02 MPa。

(3) 分離器液相出口管線上設(shè)有0.5 m高的U形管。U形管前液氨產(chǎn)生的靜壓只能克服0.03 MPa的壓力，液氨才能順利流入液氨緩沖槽的排液管中。

(4) 由于分離器安裝位置并不高，內(nèi)部液氨產(chǎn)生的靜壓不足以克服0.03 MPa的壓力，所以分離器內(nèi)部充滿液體，甚至蒸發(fā)式冷凝器蒸發(fā)冷盤管的中下部也產(chǎn)生積液；同時，由于蒸發(fā)冷盤管內(nèi)積聚大量液氨，換熱面積大大減少，導(dǎo)致其蒸發(fā)冷凝效果不好。

3.2解決措施

針對以上分析的原因，通過調(diào)整氨冷凝器C進(jìn)口閥門，將進(jìn)入蒸發(fā)式冷凝器與氨冷凝器C的氣量分配，使氨冷凝器C與蒸發(fā)式冷凝器的氣量達(dá)到平衡。調(diào)整后，基本沒出現(xiàn)過分離器滿液、下液不暢的現(xiàn)象。

圖1　氨冷系統(tǒng)改造后工藝流程

3.3改造效果

蒸發(fā)式冷凝器投運前、后工藝參數(shù)見表1。

表1　蒸發(fā)式冷凝器投運前、后工藝參數(shù)

從表1數(shù)據(jù)可以看出：蒸發(fā)式冷凝器投運后與投運前相比，尾吸塔出口氣中φ(NH3)下降了0.97%，尿素產(chǎn)量增加了1.025 t/h，噸尿素氨耗降了5.4 kg。按2#尿素裝置年產(chǎn)尿素180 kt 、液氨價格2 500元/t計，每年可減少氨損失997 t，年效益249萬元。改造后，尿素裝置生產(chǎn)操作比較穩(wěn)定，因氨冷凝器出口氣溫度波動而導(dǎo)致尿素裝置減量現(xiàn)象得到徹底解決，2#尿素裝置操作難度大幅降低。

(收到修改稿日期2015-09-06)