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安化尿素水解技术改造

[日期:2012-11-15] 来源:  作者:帅静 李丽芳 [字体: ]

安化公司第1套尿素系统解吸是尿素低压系统的一部分,是整个尿素装置在正常生产时排放的唯一地点,把握好解吸排放对尿素系统的氨耗及成本有着至关重要的作用。

公司解吸系统负荷偏小的原因主要有以下两点。

1.原设计的解吸塔赶不上尿素产能的发展

解吸塔为浮阀塔,主要参数为Dg700 mm×5986 mm,塔板15块,压力0.35 MPa。随着尿素系统产能的不断增加,低压系统尤其是解吸系统越来越成为降耗的关键,从装置建立开始至今,解吸部分也改造过几次,增加了尿素洗涤器,减轻了解吸中尿素的负荷,解吸塔加高增加规整填料的几次改造中虽然有些效果,但仍赶不上尿素产能的发展趋势。高负荷日产600 t尿素以上时,解吸系统主要表现在以下几个方面。

1)废液不易达标。底部操作温度指标为140~147 ℃,废液指标氨含量0.1%;现控制温度148150 ℃,废液达标率仅30%

2)顶部温度高、下游热负荷增大。底部温度提升困难,强行提至指标内,顶部温度129 ℃,控制顶部温度指标115125 ℃,二循一冷热负荷增大。

3)顶部带液。解吸系统不易操作,即使精心操作也不免出现液泛现象,造成整个系统波动。碳铵液槽液位上涨,甚至出现了因碳化氨水过多被迫减量的情况。

4)工艺冷凝液收支不均衡。工艺冷凝液为尿素合成产生的水及未反应的NH3CO2形成的水溶液,由解吸系统回收NH3CO2并将水排出系统外,解吸系统设计负荷应高于系统负荷,以回收正常生产及系统不正常时产生的碳铵溶液。现该系统维持正常生产已有困难,尿素装置不正常时,工艺冷凝液只能外送,工艺冷凝液收支已出现不均衡状态。

2.碳铵液处理不彻底

碳铵液处理量18 m3/h,主要设备水解塔(原3#尿塔Φ1400 mm)内置43层塔盘;热回收利用器(Φ700 mm)、2台水解泵(Q=18 m3/h)、2台水解板式换热器(F=100 m2)。改造前尿素系统产生的碳铵液由解吸给料泵经解吸换热器(与废液换热)送往解吸塔中部,由解吸塔底部通入0.5 MPa蒸汽提高塔内塔盘上碳铵液温度,轻组分(NH3CO2)由塔顶部出塔与二分塔出口气相混合去二循一冷冷却为液态后,经二甲泵返回系统;重组分(水)由塔底出塔经解吸换热器排出系统外。

公司通过对比各种水解技术,结合我公司的实际情况,采用闲置的3#尿塔并利用低压蒸汽水解-汽提工艺的方案符合实际。

(1) 采用低压1.3 MPa蒸汽进行水解,所用蒸汽压力等级与尿素系统为同一等级,无需再另外铺设高压蒸汽管道。

(2) 该技术把解吸塔、水解塔合二为一,具有结构简单、投资省的特点,同时了解到该水解气相热能利用技术为新技术,具有简化流程、节省投资(比传统的流程节省投资近百万)、节省蒸汽的效果。

(3) 3#尿塔为到期退役,退役前运行状态较好,目前闲置。3#尿塔原操作压力为20 MPa,操作温度为190 ℃,衬里材质为316 LMOD。水解塔操作压力1.1 MPa,操作温度为186 ℃。原3#尿塔从塔径、高度、操作条件方面可以满足水解塔的需要。将3#尿塔改造为水解塔,相当于降压、降温运行,具有可行性,利用3#尿塔进行改造,无需设备基础制作、吊装等费用,可以节省投资近100万元。

(4) 增设水解塔后,在增大现有解吸能力的同时,可以消化本系统及外系统产生的氨水、尿液、碳铵液等,最大限度地回收现有的废水排放中的氨和尿素。

(5) 增设水解塔后,可以使废水中氨氮大幅度降低,使废水达标排放,减轻环保压力。

公司从技术和投资上考虑,将3#尿塔改造成解吸-水解一体塔,采用低压水解-解吸的工艺流程,配套进行解吸系统的综合改造。

通过改造,由尿素和合成氨装置送来的碳铵溶液(NH3  6%8%,尿素 1.5%)经水解给料泵送至水解换热器回收水解后的废液热量,换热后的碳铵溶液进入水解塔上部,然后溶液沿塔盘逐级下降,下降过程中与水解塔内上升的蒸汽、CO2进行热和质的交换。塔顶得到NH3-CO2-H2O的混合气体进入热能回收装置:一部分甲铵液回流到水解塔顶部;另一部分被送往尿素系统回收利用,被水解、汽提后的水解塔底部的溶液氨和尿素含量都<5×10-6,此废液经水解换热器回收热量后送往锅炉工段。

由蒸汽总管子来的1.3 MPa的蒸汽从水解塔底加入,CO2气体从压缩机三工段引出与蒸汽混合后,一同进入水解塔底部,溶液中CO215 kg/m3加入,由于是碱性溶液,存在着5%8%的游离氨,而尿素的水解是可逆反应,降低氨的浓度,能让尿素水解更彻底。CO2的加入降低了溶液中NH3的含量,一方面对物料有汽提作用,打破并加速了尿素水解反应的进程;另一方面使尿素的水解在低温(185 ℃)的条件下同样能够彻底水解,达到所需的工艺指标。

改造后,水解系统顺利投运,解决了解吸系统负荷偏小的问题,不但不再向外部输送氨水,而且还消化了停车产生的碳化氨水;水解塔废液分析合格(<0.05%,大大缓解了环保压力;水解塔操作稳定,低压系统正常,氨耗由原来的593 kg/t降低到了586 kg/t。水解投运后,每吨尿素降低液氨消耗以0.005 t计,以每天生产尿素620 t、氨价按3000/t计,年运行330 d可产生效益306.9万元。

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