郭存彪 王 攀 劉銳杰
(河南心連心化肥有限公司河南新鄉(xiāng)453731)
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尿素裝置蒸發(fā)系統(tǒng)改造總結(jié)
郭存彪王攀劉銳杰
(河南心連心化肥有限公司河南新鄉(xiāng)453731)
河南心連心化肥有限公司450 kt/a合成氨、800 kt/a尿素原料結(jié)構(gòu)調(diào)整項(xiàng)目的尿素裝置采用二氧化碳汽提工藝。現(xiàn)共有2套尿素裝置,首套裝置于2013年11月正式生產(chǎn)并投料成功,經(jīng)過2年的裝置優(yōu)化,2015年尿素產(chǎn)量突破1 000 kt。目前,尿素市場競爭激烈,為進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量,于2015年3月對2套尿素裝置蒸發(fā)系統(tǒng)進(jìn)行改造,將系統(tǒng)原有的尿液泵甩掉,閃蒸下液直接送入一段蒸發(fā)器,經(jīng)一段時間運(yùn)行后,效果良好,經(jīng)濟(jì)效益顯著。
圖1 改造前蒸發(fā)系統(tǒng)工藝流程
改造前蒸發(fā)系統(tǒng)工藝流程見圖1。由精餾塔來的溫度約130 ℃的尿液,減壓至約0.044 MPa(絕壓)后進(jìn)入閃蒸槽,在此分解為氣液兩相,需要的熱量由尿液自身降溫供給。由閃蒸槽排出的溫度約90 ℃、74.0%(質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同)的尿液進(jìn)入尿液槽,由尿液泵經(jīng)流量計(jì)、調(diào)節(jié)閥控制流量后打入一段蒸發(fā)加熱器;在0.033 MPa(絕壓)下,尿液在一段蒸發(fā)加熱器被加熱至130 ℃,約95.0%的尿液經(jīng)一段蒸發(fā)分離器分離出的尿液,然后進(jìn)入二段蒸發(fā)加熱器。二段蒸發(fā)加熱器操作壓力為0.003 3 MPa(絕壓),出二段蒸發(fā)加熱器的尿液溫度為140 ℃,濃縮至約99.5%的熔融尿素;經(jīng)二段蒸發(fā)分離器分離后,熔融尿素由熔融泵送至造粒塔頂部噴頭進(jìn)行造粒。
閃蒸氣進(jìn)入閃蒸冷凝器進(jìn)行冷凝,冷凝液排至氨水槽;閃蒸冷凝器出氣與一段蒸發(fā)氣送至一段蒸發(fā)冷凝器冷凝,冷凝液排至氨水槽,不凝氣經(jīng)一段水抽噴射器進(jìn)入水抽槽,由水抽槽上的放空管放空。二段蒸發(fā)出氣先進(jìn)入二段蒸發(fā)冷凝器A進(jìn)行冷凝,冷凝液排至氨水槽,然后不凝氣進(jìn)入二段蒸發(fā)冷凝器B進(jìn)行冷凝,冷凝液排至氨水槽;不凝氣經(jīng)二段蒸汽噴射器匯同部分蒸汽進(jìn)入中間冷凝器進(jìn)行冷凝,冷凝液排至氨水槽,不凝氣經(jīng)二段水抽噴射器進(jìn)入水抽槽,最終由水抽槽上的放空管放空。
(1)尿液經(jīng)過尿液槽有一定的停留時間,尿液從閃蒸槽經(jīng)過尿液槽之后再進(jìn)入一段蒸發(fā)加熱器,該過程有一定的管道距離,又增加了尿液在管道中的停留時間。評價產(chǎn)品質(zhì)量重要的指標(biāo)之一縮二脲含量與尿液的停留時間有很大關(guān)系,因此,該過程勢必會增加產(chǎn)品中縮二脲含量。
(2)尿液槽中的尿液必須通過尿液泵做功才能將尿液加入到一段蒸發(fā)加熱器,該過程會消耗一部分電能。
經(jīng)分析,閃蒸槽內(nèi)尿液壓力約為0.044 MPa(絕壓),一段蒸發(fā)加熱器壓力約為0.033 MPa(絕壓),閃蒸槽處在高位,而一段蒸發(fā)加熱器處在低位,兩者位差約為7.0 m,即通過勢能差,閃蒸槽出來的尿液可不經(jīng)過尿液槽和尿液泵直接進(jìn)入一段蒸發(fā)加熱器。
改造前,閃蒸槽下液先進(jìn)入尿液槽,之后通過尿液泵進(jìn)入一段蒸發(fā)加熱器。該過程會延長尿液在系統(tǒng)的停留時間,造成產(chǎn)品中縮二脲含量升高,進(jìn)而影響產(chǎn)品質(zhì)量;另外,還需要尿液泵做功,消耗一部分電能,不利于節(jié)能降耗。為此,現(xiàn)將閃蒸槽下液直接進(jìn)入一段蒸發(fā)加熱器管線,避免尿液進(jìn)入尿液槽。
圖2 改造前蒸發(fā)系統(tǒng)工藝流程
改造后,閃蒸槽下液甩開尿液槽直接進(jìn)入一段蒸發(fā)加熱器,避免了尿液在尿液槽和輸送管線內(nèi)停留、降低了產(chǎn)品中縮二脲含量,并且不再需要尿液泵做功,節(jié)約了電能。新工藝路線更簡單,減少了倒泵次數(shù),操作方便。當(dāng)蒸發(fā)系統(tǒng)異常需要
短暫停止造粒時,閃蒸槽下液可暫時儲存在尿液槽中,待系統(tǒng)恢復(fù)后,將尿液槽內(nèi)的尿液通過尿液泵補(bǔ)入新配管線,再進(jìn)入一段蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)濃縮,生產(chǎn)更加靈活可控。
尿素閃蒸下液直接進(jìn)入一段蒸發(fā),可省去尿液泵做功,該尿液泵額定功率為122 kW,按電價0.56元/(kW·h)、年運(yùn)行時間300 d計(jì),單套系統(tǒng)每年節(jié)約電費(fèi)49萬元左右,則改造后2套蒸發(fā)系統(tǒng)每年共節(jié)約電費(fèi)98萬元左右,經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)可觀。另外,改造后,縮短了尿液在系統(tǒng)的停留時間,降低了產(chǎn)品中縮二脲含量,有利于提高尿素產(chǎn)品的質(zhì)量。
綜上所述,尿素蒸發(fā)系統(tǒng)將閃蒸下液直接送入一段蒸發(fā)系統(tǒng),縮短了流程,有利于降低產(chǎn)品中縮二脲含量,提高尿素產(chǎn)品質(zhì)量;同時,省去了尿液泵做功,節(jié)約了電能,為行業(yè)提質(zhì)降本提供了一個思路。該改造措施也在河南心連心化肥有限公司其他分廠得到推廣,效益明顯。
2016-06-01)