解吸換熱器優(yōu)化小結(jié)

龐偉玲 ， 郭存彪 ， 高　冰 ， 劉銳杰

(河南心連心化肥有限公司 ， 河南 新鄉(xiāng)　453731)

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解吸換熱器優(yōu)化小結(jié)

龐偉玲 ， 郭存彪 ， 高冰 ， 劉銳杰

(河南心連心化肥有限公司 ， 河南 新鄉(xiāng)453731)

主要介紹了尿素系統(tǒng)中水解和解吸的工藝流程。針對解吸換熱器碳銨液溫度低提出了改進(jìn)措施，通過對改造前后的工藝參數(shù)對比，說明該改造措施具有良好的效果。

解吸換熱器 ； 改進(jìn)措施 ； 解析塔 ； 經(jīng)濟(jì)效益

河南心連心化肥有限公司生產(chǎn)尿素采用CO2汽提法，尿素合成和汽提過程，主要在高壓圈中進(jìn)行。高壓圈包括四個設(shè)備，分別是：合成塔、汽提塔、高壓甲銨冷凝器、高壓洗滌器。開車以來，經(jīng)過不斷技術(shù)改造，系統(tǒng)產(chǎn)能不斷增加，目前尿素產(chǎn)量已經(jīng)突破100萬t。隨著系統(tǒng)的不斷運(yùn)行，在解吸和水解系統(tǒng)中，進(jìn)入解吸塔的碳銨液溫度不能滿足要求，在2015年5月份，公司對水解換熱器進(jìn)行了改造，在9月份投運(yùn)以來，取得了較好的效果。

1　解吸和水解工藝

從氨水槽來的工藝?yán)淠?又稱碳銨液)由解吸泵加壓后一路送往低壓分解回收作為吸收液，另一路送往解吸塔換熱器換熱后送到解吸塔上段，解吸出氨和CO2，解吸塔上段出液，經(jīng)水解塔給料泵加壓到2.0 MPa(絕)，經(jīng)水解塔換熱器換熱后進(jìn)入水解塔上部，水解塔的下部通入從外界來的2.5 MPa(絕)蒸汽，使液體中所含的少量尿素水解成氨和CO2，氣相進(jìn)入解吸塔上段，液相經(jīng)水解換熱器后進(jìn)入解吸塔下段，從液相中解吸出來氨、CO2及蒸汽，在回流冷凝器中進(jìn)行冷凝吸收，冷凝液一部分作為回流液回流到解吸塔上段的頂部，以控制出塔氣相中的水量，另一部分冷凝液送到低壓甲銨冷凝器，解吸塔出液氨含量<30×10-6，廢液經(jīng)精制工藝凝液泵送至氣化界區(qū)，部分內(nèi)部利用。

其流程如圖1所示。

圖1　解吸和水解工藝流程

2　存在問題

在解吸塔換熱器中，碳銨液與解吸塔底部出來的排放液(解吸廢液)進(jìn)行換熱，換熱后碳銨液溫度由59 ℃升至109 ℃、解吸廢液溫度由143 ℃降為80 ℃，換熱后的碳銨液進(jìn)入到解吸塔中進(jìn)行解吸，通過解吸降低排出液中含氨量，符合排放廢水的要求。隨著尿素負(fù)荷的不斷增加，平均班產(chǎn)尿素970 t，解吸量為42 m3/h，解吸用蒸汽13 t/h，超出設(shè)計(jì)負(fù)荷35 m3/h。碳銨液進(jìn)入解吸塔換熱器溫度低，導(dǎo)致解吸塔上段溫度低至112 ℃，解吸塔上段溫度低，解吸塔底部需要加入大量蒸汽加熱上段，將造成大量蒸汽損失，且導(dǎo)致進(jìn)入系統(tǒng)水量較多。另外，解吸塔底部出液溫度為143 ℃，解吸廢液出解吸換熱器溫度應(yīng)為80 ℃，排液溫度高造成熱量浪費(fèi)。

3　改進(jìn)措施

自投運(yùn)以來，兩臺解吸換熱器串聯(lián)使用，每臺換熱器面積168 m2，隨著系統(tǒng)產(chǎn)能增加，換熱器換熱效果已達(dá)不到要求，根據(jù)目前解吸流量需要再增加一臺解吸換熱器，該換熱器與原換熱器相同，可以將碳銨液出解吸換熱器溫度提升至所需要求。進(jìn)而有效提高解吸上段溫度，降低解吸蒸汽用量；減少進(jìn)入系統(tǒng)水量，保證系統(tǒng)水平衡。原換熱器長度7 m，換熱管尺寸Φ25 mm×2 mm，筒體DN800 mm、壁厚14 mm、長度6 m，其他參數(shù)如表1所示。

表1　原換熱器相關(guān)參數(shù)

4　改造前后對比

4.1數(shù)據(jù)對比

分別選取改造前后隨機(jī)搜集數(shù)據(jù)對比，具體如表2所示。

表2　解吸換熱器優(yōu)化前后數(shù)據(jù)

表3　新增解吸換熱器進(jìn)出液溫度　　　　℃

4.2優(yōu)化總結(jié)

4.2.1改造效果

由以上數(shù)據(jù)可以看出，解吸塔解吸量約33.7 m3/h，進(jìn)解吸塔碳銨液溫度為99～102 ℃，解吸蒸汽用量約11.69 t/h。新增解吸換熱器后，進(jìn)解吸塔碳銨液溫度為106～108 ℃，溫度升高4～9 ℃。同等解吸負(fù)荷條件下，解吸蒸汽降低至10.24 t/h，節(jié)約蒸汽約1.45 t/h。由此可知，通過改造節(jié)約了蒸汽用量，降低了蒸汽消耗，從而減少進(jìn)入系統(tǒng)水量，保證系統(tǒng)水平衡，達(dá)到了預(yù)期效果。此外，還降低廢液出口溫度約15 ℃，將熱量進(jìn)一步充分利用。

4.2.2經(jīng)濟(jì)效益

年經(jīng)濟(jì)效益為節(jié)省蒸汽費(fèi)用減去因新增換熱器阻力增加電耗。①節(jié)約蒸汽費(fèi)用：蒸汽每天減少量34.8 t，每噸蒸汽價格按120元計(jì)，年生產(chǎn)按300 d計(jì)，每年節(jié)約成本125萬元。②電耗：解吸泵平均電流從57 A升至60 A，則每小時多消耗功率1 757.29 W。年耗電12 652.47 kW·h 。每度電按0.75元算，折合電費(fèi)9 489.35元。年經(jīng)濟(jì)效益124.3萬元。

1003-3467(2016)07-0033-02

2016-04-26

龐偉玲(1990-)，女，本科，從事化工設(shè)計(jì)與研發(fā)工作，電話：15936562023。

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