CO2汽提法尿素装置技改总结
葛志军
（安徽晋煤中能化工股份有限公司， 安徽 临泉236400）
［摘 要］针对CO2汽提法尿素装置存在的部分管道、液位计、调节阀易堵塞，液氨泵易气缚，解吸水解系统、低压系统负荷重等问题，进行相应的改造，并采取H2O2防腐、调整蒸发系统设备位差、增设蒸汽冷凝液液位槽等优化措施，实现了装置的安全、稳定、优质、低耗运行。
［关键词］ CO2汽提法尿素装置；管道堵塞；液氨泵气缚；解吸水解系统；H2O2防腐；改造
［中图分类号］TQ 441.41 ［文献标志码］B ［文章编号］ 1004-9932（2015）03-0040-03
1 概 述
安徽晋煤中能化工股份有限公司是集化肥、化工、热电联产，设备加工安装、压力容器制造于一体的综合型煤化工企业，为中国氮肥五十强、中国化工五百强、安徽百强企业。公司占地3 800亩，总资产37亿元，员工2 500余人。公司拥有氨醇1 200 kt/a、尿素1 300 kt/a、甲醇300 kt/a、双氧水180 kt/a、复合肥100 kt/a的生产能力。 第4套300 kt/a CO2汽提法尿素装置2013年7月建成投产，在对第2套、第3套CO2汽提法尿素装置不断地探索和改进的基础上，此工艺在我公司已日渐成熟。
自投产以来，第4套尿素装置运行情况总体良好，运行周期长，产品质量和各项消耗指标均能达到或超过设计标准，吨尿氨耗570 kg、蒸汽耗0.95 t左右，最高日产为1 255 t。受合成氨装置能力的限制，2台CO2压缩机负荷控制在0.22 MPa（一出压力），氨泵转速65％，甲铵泵转速85％，此工况下CO2转化率58％，CO2汽提塔汽提效率82％，尿素产品优等品率88％，平均班产350 t左右。前几套尿素装置在运行中，存在低压吸收系统压力偏高，甲铵液浓度低，产品质量不稳定、颜色发暗，解吸塔负荷低，解吸气带液，管道、双法兰液位计易堵塞等问题，第4套尿素装置通过不断的改进后，已经基本解决上述问题。
2 技改内容及运行情况
（1）高压液氨喷射器到高压甲铵冷凝器之间的管道易发生堵塞。其原因是气态的氨和CO2在管道顶端温度相对较低的地方发生反应生成熔点较高的碳酸盐。采取的改进方法是，将此段管道由原设计的伴管保温改造为（饱和蒸汽）夹套保温。改造后，虽经历多次停车，此管道未发生过堵塞。
（2）甲铵泵副线原设计是回到低压甲铵冷凝器内，由于阀门内漏或物料从低压甲铵冷凝器倒流入副线管道，导致此管道极易堵塞。改进的方法是：借鉴水溶液全循环尿素工艺中二甲液的流程，把回流泵出口管接在甲铵泵副线阀后，让回流液经过甲铵泵副线流入低压甲铵冷凝器，使甲铵泵副线管道内始终有介质流动，从而达到不堵塞的目的；且将其中的介质改为工艺液，把工艺液中高浓度的尿液直接加入低压系统，并防止在加减工艺液时影响解吸系统的负荷。
（3）将原CO2汽提法尿素装置中蒸发系统采用的升压器取消，节约一部分汽耗，并且能够保证所需要的真空度。闪蒸蒸汽冷凝器标高太低，在开车或蒸发系统波动，蒸汽用量增大时，蒸汽冷凝液槽内压力增高，闪蒸蒸汽冷凝器内的冷凝液不能依靠重力自动流入冷凝液槽。改进的方法是，在设备安装时将其位置升高2 m，可有效地解决放空管带水的问题。
（4）装置在运行中经常出现液氨泵气缚，造成生产系统波动甚至停车，有时从液氨缓冲过滤器、液氨缓冲槽顶部排出大量气体。造成液氨泵气缚的原因有两方面：① 尿素装置距合成氨氨库较远，夏季气温较高时因远距离输送且流速又慢，导致液氨温度升高，溶解在液氨中的微量氢氮气逸出，缓冲过滤形成气袋，因而造成液氨泵气缚；② 在温度升高至接近液氨的沸点，当氨泵突然加速或进口单向阀开启度较小时，因泵缸头内压力低导致液氨汽化而造成气缚。其改进办法是：① 将液氨缓冲过滤器、液氨缓冲槽顶部的排气阀由现场排放改为接在常压吸收塔气相管道上（原来接在精馏塔气相管上），阀门间断打开，既可排出液氨过滤器内的气体，同时可减轻低压系统的负荷；② 取消原设计中接在低压甲铵冷凝器底部的加液氨管线，以避免甲铵液倒流而堵塞管线。
（5）蒸发系统的运行状况对尿素产品的质量起着决定性的作用，根据现场情况，在满足工艺要求的前提下，尽可能增大一段蒸发加热器与二段蒸发加热器之间的位差，同时对尿素熔融泵的位置进行适当调整，缩短尿液的停留时间，有利于产品质量的控制。改进后，尿素产品缩二脲含量一般在0.8%～0.82%，较国内同类装置缩二脲含量降低0.1%～0.15%，产品优等品率大大提高。针对第3套CO2汽提法尿素装置运行过程中出现的因闪蒸冷凝器换热面积小，真空度不稳定的问题，适当加大闪蒸冷凝器换热面积，达到稳定蒸发真空度的目的。
（6）锅炉给水泵与蒸汽冷凝液泵出口增加串联阀。正常情况下，汽包补水和蒸汽冷凝液外送量都很小，开2台泵不但浪费电能，而且在低负荷下运转易损坏机械密封，增加维修费用。在2台泵出口之间增加一串联管线，开1台泵即可满足汽包补水和冷凝液外送。按每年运行330 d、电价0.35元／（kW·h）计算，年可节约运行费用10.3万元。
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