尿素装置低压系统增容节能改造总结
张青林，徐 杰
（国电赤峰化工有限公司，内蒙古 赤峰024070）
［摘 要］国电赤峰化工有限公司“30·52”煤制尿素项目尿素装置在满负荷运行状态下，低压吸收系统超压，排放量大，系统消耗高；在精馏塔气相管线上增加1台甲铵预冷器后，保证了系统的正常运行，减少了系统的排放，降低了消耗，达到了增产节能的目的，但也带来一些新问题亟待解决。
［关键词］ 尿素装置；低压系统；改造；甲铵预冷器
［中图分类号］ TQ 441.41 ［文献标志码］ B ［文章编号］ 1004-9932（2015）06-0042-02
国电赤峰化工有限公司“30·52”煤制尿素项目尿素装置采用传统的CO2汽提工艺，高压系统生成浓度约55.70%的熔融尿液经低压系统的精馏塔加热提浓后，浓度约64.00%的熔融尿液进入蒸发系统；低压系统甲铵分解后的气相进入低压甲铵冷凝器吸收，吸收液经高压甲铵泵送回高压系统，尾气则进入常压吸收塔吸收或直接排入放空筒。生产过程中，在系统满负荷运行状态下，低压吸收系统超压，排放量大，系统消耗高。为此，我公司在精馏塔气相管线上增加了1台甲铵预冷器，达到了增产节能的效果，但也带来一些新问题亟待解决。以下对尿素装置低压系统增容节能技改的情况作一总结。
1 改造前系统的运行状况
2014年3月，尿素装置开车，据生产实际状况，尿素合成系统负荷只能稳定在23 000～24 000 m3/h（以CO2量计，下同；负荷约90%），低压系统运行情况如下：精馏塔气相压力0.30～0.35 MPa（控制指标0.25～0.35 MPa），低压甲铵冷凝器液位槽气相压力028 MPa，二者之间压差为0.02～0.07 MPa；低压甲铵冷凝器入口低调水温度60 ℃，低调水回水温度70 ℃（二者之间温差10 ℃，控制指标为小于10 ℃），低压甲铵冷凝器出液温度72℃；尿素合成系统在90%负荷下生产时，低压吸收系统放空调节阀开度25%～35%，低压甲铵冷凝器液位槽气相排放调节阀开度10%左右，可以将精馏塔分离出来的NH3和CO2完全吸收，氨水槽组分控制在指标之内，解吸、水解系统运行正常，吨尿素氨耗控制在575 kg（设计值）以内。
为了提高尿素合成系统的生产能力，验证尿素合成系统的生产能力及设计水平，尿素合成系统生产负荷提至100%，低压系统运行情况如下：精馏塔气相压力0.36～0.44 MPa，低压甲铵冷凝器液位槽气相压力0.28 MPa，二者之间压差为0.08～0.16 MPa；低压甲铵冷凝器入口低调水温度60 ℃，低调水回水温度70 ℃，低压甲铵冷凝器出液温度72 ℃；低压吸收系统压力偏高，低压吸收系统放空调节阀开度80%～100%，低压甲铵冷凝器液位槽气相排放调节阀开度50%左右；合成系统出料多时，低压系统严重超压，只能开放空副线维持低压系统压力，精馏塔分离出来的NH3和CO2不能完全吸收，氨水槽组分NH3、CO2偏高，解吸、水解系统运行不正常，吨尿素氨耗580～585 kg。
2 改造方案
实际运行状况显示，尿素合成系统生产负荷在90%时，解吸、水解系统运行正常，吨尿素氨耗可控制在575 kg（设计值）以内；但尿素合成系统生产负荷在100%时，低压吸收系统压力偏高，排放量大，特别是在尿素合成系统大量出料时，低压系统严重超压，只能开放空副线维持低压系统的压力，解吸、水解系统运行不正常，氨耗高，排放的大量氨气进入空气中，造成环境污染。
经与国内同类型厂家及国内尿素专家沟通，公司决定在尿素低压吸收系统增加1台低压甲铵预冷器，串联在现低压甲铵冷凝器前，以降低进入低压系统工艺气体的温度，增强对精馏塔分离出来的NH3和CO2的吸收，从而减少低压系统的排放，确保低压系统操作平稳，达到增产降耗、减少环境污染的目的。
2.1 具体方案
（1）在尿素合成系统低压框架3楼精馏塔气相进入原低压甲铵冷凝器（C63504）前新增1台低压甲铵预冷器（C63522），新增低压甲铵预冷器固定在尿素合成系统低压框架3楼楼板混凝土支架上。
（2）低调水与原低压甲铵冷凝器换热后，引出DN200的管线再与新增低压甲铵预冷器连接，换热后的低调水回到一楼泵房低调水泵总管线入口（用DN200闸阀控制进出新增低压甲铵预冷器的低调水量，用DN500副线蝶阀控制主副线低调水量的分配）。
（3）工艺气体管线增加0.7 MPa蒸汽伴热管线，蒸汽换热后形成的冷凝液回至冷凝液管网，回收利用。
更多内容请见《中氮肥》2015年第6期