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尿素系统中低压移热改造总结

[日期:2016-06-07] 来源:《氮肥信息》2016年第5期  作者: [字体: ]


传统的水溶液尿素生产工艺,低压分解塔分离出来的液体氨含量较高,一般在2.5%以上,对后续工段影响较大;二分塔气相热量有130×104  kcal/h,这部分热量被循环水带走,不仅浪费能量,还加重了循环水系统的负荷。为解决以上问题,我公司对尿素系统实施了中、低压移热改造,即对二分塔气相和解吸塔实施移热改造。

1.二分塔气相移热改造

二分塔气相热量在130×104  kcal/h ,这部分热量在改造前被循环水带走吸收,不仅浪费能量,还加重了循环水系统的负荷。为解决这一问题,公司决定对现有溴化锂机组运行模式进行调整,原溴化锂软水流程为:溴化锂回水在69 ℃左右,依次进入一吸冷却器B、一吸冷却器A进行换热,换热后控制出水温度在103 ℃左右,作为溴化锂机组的热源。气体流程为:从二分塔过来的分解气进入预冷器A,与循环水换热后进入预冷器B,再次与循环水进行换热,将温度降低到80 ℃左右后进入二循一冷凝器进行吸收。

改造后溴化锂软水流程为:溴化锂的回水首先进入二吸冷却器B进行换热,温度由75 ℃升至80 ℃,然后进入二吸冷却器A中再次加热,温度由80 ℃升至85 ℃,从二吸冷却器出来的软水进入软水泵加压后,一路进入软水加热器(该支路一般不开,只有当系统运行不正常或溴化锂机组热源不足时才投运该支路),利用蒸汽将软水进行加热,另一路进入一吸冷却器B与一分塔分解气进行换热,换热后软水温度提升至93 ℃左右,随后进入一吸冷却器A与一分塔分解气进行换热,换热后温度提升至103 ℃,该温度已满足溴化锂机组的正常运行需求,作为溴化锂机组的上水进行利用。

流程改造后,溴化锂机组回水温度由69 ℃提升至76 ℃,尿素系统为溴化锂机组提供的热水流量由380 m3/h提高至420 m3/h,提高了溴化锂机组的能力,同时也提升了溴化锂机组的制冷量。

2.解吸塔移热改造

传统的水溶液尿素生产工艺,二分塔低压分解后的液体中氨含量仍较高,一般在2.5%以上,这部分氨进入后续的蒸发系统内被蒸发出来,进而进入水解解吸系统进行分离,由于氨含量较高,不仅加重了水解解吸系统的负荷,而且还降低了氨的利用率。为提高二分塔的分离效率,决定在二分塔旁边增加1台二氧化碳汽提塔,采用二氧化碳汽提的方式将二分下液中的氨分离出来;另外,解吸塔上部气相热量较高,一般温度在130 ℃左右,以往是通过解吸回流冷却器利用循环水进行冷却,浪费掉大量的热量,本次改造后,将解吸塔顶气相热量作为二分塔上部的热源,利用125 ℃解吸废液作为二分塔底部的热源,不仅大大降低了二分塔的蒸汽消耗,同时还使解吸塔顶部气体得到了降温以备回流使用,从而减少了解吸过程中循环水的使用,回收了大部分的热量。

3.改造后的运行情况

尿素装置节能改造后,在同样的生产负荷条件下,系统运行参数发生了如下变化(“/”前后分别为改造前和改造后的数据):系统蒸汽压力1.02/0.96 MPa;一分出液温度162/162 ℃;一分蒸汽压力0.85/0.82 MPa;二分出液温度140/136 ℃;二分出液氨含量0.25%/0.5%;二分蒸汽压力0.52/0.54 MPa;闪蒸温度104/101 ℃;闪蒸真空度-0.069/-0.069 MPa;一蒸蒸汽压力0.43/0.48 MPa;碳铵液浓度4.99%/2.21%;解吸蒸汽消耗6.0/4.5 t/h;吨尿素蒸汽消耗1.01/(0.8900.905) t

从以上数据可以看出,改造后,二分出液氨含量由2.5%降低至了0.5%,碳铵液浓度由原4.99%左右降至了2.21%,解吸负荷得以降低,吨尿素蒸汽消耗由1.01 t降至了0.8900.905 t,达到了预期目标。

4.效益分析

尿素中、低压移热改造共投入费用320万元。其中,改造设计费用30万元,设备及各台泵制造费用140万元,阀门、管材、电仪等费用63万元,防腐保温费用7万元,安装费用60万元,土建费用20万元。

扣除改造后对整体发电和系统热平衡的影响,改造后吨尿蒸汽消耗平均降低80 kg以上,电、冷却水耗也有不同程度的下降,安全、环保水平得到较大提升。按照蒸汽价格66/t、年产尿素56t计算,吨尿素可降低生产成本5.28元,年可降低生产成本295.68万元,项目改造投资回收期约13个月。

5.小结

本次技术改造主要从余热回收利用的方面进行考虑,将原系统内的余热在本系统内进行回收利用,对其他系统不产生任何的影响,同时通过余热利用降低了系统内循环水的用量,节省了循环水系统的电耗及水耗,属于系统节能性技术改造,在公司及行业范围内具有很好的推广价值。

                         (河南心连心  常荣芳  吴培  张本峰,等)

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