侯立业
（中海石油华鹤煤化有限公司，黑龙江 鹤岗154110）
［摘 要］中海石油华鹤煤化有限公司520 kt/a尿素装置采用荷兰斯塔米卡邦CO2汽提2000+TM工艺。2015年投产以来汽提塔多次出现满液与空液现象，累计造成高压系统封塔停车3次、蒸发造粒后系统停车8次。经总结与梳理得出，汽提塔满液的主要原因为汽提塔雷达液位计检测失真、池式反应器下液调节阀故障等，汽提塔空液的主要原因为CO2压缩机四段放空阀故障、池式反应器下液调节阀故障、汽提塔下液调节阀故障等。并据多年来的生产经验总结得出尿素装置不同负荷与池式反应器下液调节阀阀位、汽提塔下液调节阀阀位及甲铵液流量的对应关系，据此经验数据操作，基本上可以稳定汽提塔液位。
［关键词］CO2汽提法尿素装置；汽提塔满液；汽提塔空液；原因分析；下液调节阀故障；雷达液位计检测失真；放空阀故障；应对措施
［中图分类号］TQ441.41 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2024）04-0040-04
0 引 言
中海石油华鹤煤化有限公司（简称华鹤煤化）520 kt/a尿素装置采用荷兰斯塔米卡邦CO2汽提2000+TM工艺，其中，尿素高压合成系统主要由3台进口设备——池式反应器、汽提塔、高压洗涤器组成；3台高压设备作为整个尿素装置的核心设备，其运行效能直接影响着尿素产量及装置能耗。华鹤煤化尿素装置于2015年5月投产，整体运行情况较好，但投产以来截至2023年底汽提塔多次出现不同程度的满液与空液现象——汽提塔满液次数达8次、空液次数达17次，导致高压系统、低压系统、蒸发系统、解吸水解系统及蒸汽系统等出现不同程度的波动，累计造成高压系统封塔停车3次、蒸发造粒后系统停车8次，共计造成直接经济损失300余万元。在经历了数次汽提塔液位异常后，华鹤煤化通过逐渐摸索与总结得出造成其满液与空液的主要原因有池式反应器下液调节阀故障（即汽提塔受料量波动大）、汽提塔下液调节阀故障、汽提塔液位测量故障（包括现场测量系统、变送器、DCS卡件故障）、CO2压缩机四段放空阀故障、进入汽提塔CO2流量发生波动等；生产中根据汽提塔液位波动的不同原因，采取了相应的优化调整措施，可尽量预防或减少汽提塔满液或空液现象，最大限度地降低汽提塔满液或空液带来的影响，提高整套尿素装置运行的稳定性，降低生产成本。以下对有关情况作一介绍。
1 汽提塔概况
华鹤煤化CO2汽提塔是1台直立管壳降膜式换热器，设备总高12.405 m（上部列管长度0.84 m），列管总数2 733根，其主要工艺要求，一是汽提塔内气液相进入汽提管内分布要均匀，要有较高的汽提效率与较少的副反应；二是为防止设备腐蚀，汽提塔须用相应耐腐蚀材料制造（华鹤煤化汽提塔材质为耐腐蚀性极强的双相不锈钢）。系统工艺流程：池式反应器来的合成液，进入汽提塔上管板上的受液槽后通过分布口流到上管板并保持一定的液位，再通过各液体分布器分配头上小孔进入汽提管并在内壁形成一层液膜；CO2压缩机四段送来的CO2从汽提塔底部通过气体分布器均匀分散到每一根汽提管中，气液两相在汽提管中逆流接触进行汽提过程（汽提所需热量由汽提塔壳侧2.2 MPa饱和蒸汽提供），汽提后的尿液经减压后送往低压精馏塔，汽提后的气体经升气管在汽提塔上封头汇集后进入高压洗涤器。
汽提塔液体分布器是汽提塔的关键部件，汽提效率在很大程度上取决于液体能否均匀地分布到每一根汽提管内并在管壁上保持一层液膜。液体分布器由分配头和升气管组成，分配头的中间部分沿圆周方向等角度（120°）方位开有3个Φ（2.3～2.5）mm的小孔；升气管顶部装有1个Φ（7～8）mm的限流孔板，其作用是使通过每根汽提管的CO2流量均匀；分配头与升气管焊接在一起，安装时分配头与汽提管承插式连接，承插口处装有聚四氟乙烯衬套（起到密封即防液体泄漏的作用），升气管顶端穿过固定花板（固定花板用双头螺栓来固定）并点焊固定，以保证液体分布器与汽提管在同一条中心线上。
2 汽提塔满液与空液对各系统的影响
华鹤煤化尿素装置汽提塔出现满液时，汽提塔列管传质传热效率下降，汽提效率以及甲铵分解率会大幅下降，尿液中甲铵含量增多，尿液浓度无法维持，造成低压系统压力急剧升高、蒸发系统真空度严重下降，进入造粒系统的尿液浓度偏低，造粒机喷头喷淋效果差，易形成喷头“拉稀”，颗粒粘结性增大、粒度较差，还会造成解吸水解系统内游离氨无法有效回收、外送废液电导率偏高等；由于汽提塔总氨蒸出率下降，进入池式反应器的氨量减少，导致高压系统压力波动较大；若汽提塔满液时间较长，还会加剧汽提塔内件腐蚀，并造成蒸汽系统波动等。
汽提塔出现空液时，汽提塔壳侧加热蒸汽流量会大幅下降，蒸汽系统波动较大，同时影响CO2压缩机（汽轮机驱动）及水解塔的稳定运行；高压系统（物料）氨碳比及水碳比失调，高压系统压力波动较大；汽提塔底部CO2气会窜入低压系统中，导致低压系统压力升高，且低压系统氨碳比降低极易导致管线/设备等结晶堵塞，蒸发系统进料组分较差，造粒系统洗涤单元洗涤负荷加大，解吸水解系统进料组分紊乱而影响尿素水解及氨的回收；若汽提塔空液持续时间较长，蒸发系统无法维持稳定运行，造粒系统不得不停车。
3 汽提塔满液与空液原因分析
3.1 汽提塔满液原因分析
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