白雪峰,吴杰
(山西丰喜华瑞煤化工有限公司,山西 新绛043100)
[摘 要]山西丰喜华瑞煤化工有限公司1 000 t/d CO2汽提法尿素装置于2006年7月建成投产,其解吸水解系统解吸废液量约35 m3/h,长期以来,解吸废液中氨含量20~30 mg/L、尿素含量70~80 mg/L,远达不到环保排放要求;将此高氨氮含量的废液补入尿素循环水系统,不利于循环水系统的优质运行。经调研考察与对标分析等,找到了症结所在,2022年8—9月尿素装置停车大修期间实施了加高解吸塔塔体、更换解吸塔与水解塔塔盘、增设卧式水解器及板式换热器等优化改造。改造后,解吸水解系统运行正常,解吸废液氨含量、尿素含量均小于5 mg/L,水解塔(含新增的卧式水解器)中压蒸汽用量大幅减少,助力了尿素装置的优质运行。
[关键词]CO2汽提法尿素装置;解吸水解系统;解吸废液不达标;解吸塔改造;水解塔改造;问题解决;运行情况
[中图分类号]TQ441.41 [文献标志码]B [文章编号]1004-9932(2024)01-0026-04
0 引 言
山西丰喜华瑞煤化工有限公司(简称丰喜华瑞)1 000 t/d CO2汽提法尿素装置于2006年7月建成投产,其解吸废液量约35 m3/h,长期以来解吸废液氨含量20~30 mg/L、尿素含量70~80 mg/L,无法达到山西省环保厅《关于印发合成氨(甲醇)行业生产工艺废水超低排放达标验收实施方案》(晋环发〔2011〕181号)和国家环境部《合成氨企业环境守法导则》(环办函〔2014〕979号)中尿素冷凝液中氨含量<5 mg/L、尿素含量<5 mg/L的要求,尤其是近年来环保形势日益严峻,企业环保压力极大;另外,解吸废液用作尿素循环水系统补水,不仅造成原料(氨、尿素)的浪费,而且增加了污水处理厂的负荷。为实现解吸废液的达标排放,丰喜华瑞对解吸水解系统实施了一系列优化改造,收到了良好的效果。以下对有关情况作一介绍。
1 改造前解吸水解系统概况
1.1 主要设备
丰喜华瑞解吸水解系统主要由第一/第二解吸塔、水解塔、回流冷凝器、回流冷凝器液位槽、解吸塔给料泵、水解塔给料泵、解吸塔换热器、水解塔换热器、废水冷却器等组成,其作用是对尿素工艺冷凝液进行解吸和水解:水解塔内,在高温蒸汽的作用下将溶液中的尿素水解为CO2和氨,水解后的气体与液体返回到解吸塔中,经过降压、升温,将溶液中的CO2和氨解吸出来,解吸气进入回流冷凝器,利用循环水进行冷凝,得到含有更多CO2和氨的溶液,返回尿素低压吸收系统。
主要设备参数:① 第一/第二解吸塔,规格Φ1 400 mm×10 mm×24 783 mm,第一解吸塔(上塔)15层筛板塔盘、第二解吸塔(下塔)21层筛板塔盘,材质316L,设计压力0.75 MPa;② 水解塔,规格Φ1 800 mm×(14 mm+4 mm)×23 712 mm,21层条形筛帽塔盘,材质316L/16MnR,设计压力2.1 MPa;③ 回流冷凝器,规格Φ900 mm×8 mm×6 855 mm,换热面积192 m2,材质316L;④ 回流冷凝器液位槽,规格Φ1 300 mm×8 mm×2 612 mm,容积2.7 m3,材质316L;⑤ 解吸塔换热器(板式换热器),换热面积240 m2,材质316L;⑥ 水解塔换热器(2台并联),规格Φ700 mm×12 mm×7 265 mm(长),单台换热面积190 m2,材质316L;⑦ 废水冷却器(板式换热器),换热面积9.2 m2,材质316L;⑧ 解吸塔给料泵(一开一备),型号XCA80-50-250,单台流量45 m3/h、扬程76 m,材质316L;⑨ 水解塔给料泵(一开一备),型号DT46-50×4,单台流量46 m3/h、扬程200 m,材质316L;⑩ 回流泵(一开一备),型号XCA50-32-200,单台流量12 m3/h、扬程51 m,材质316L。
1.2 工艺流程
尿素蒸发系统各段冷凝液,均含有一定量的氨、CO2和少量尿素,经管线进入氨水槽,氨水槽内用隔板分为三个间隔(两小一大),各间隔之间在其下部有孔连通,其液位相同但不完全相混:大间隔用来贮存事故排放液和冲洗的工艺液体;常压吸收塔来的冷凝液入第一小间隔,由于其氨含量和CO2含量较高,用泵送至低压甲铵冷凝系统;一段、二段蒸发冷凝液入第二小间隔,一路用低压吸收塔给料泵送往低压吸收塔,另一路由解吸给料泵送入解吸换热器与第二解吸塔底部出液换热,被加热至90~100 ℃后送至第一解吸塔上部。第一解吸塔的操作压力为0.15~0.30 MPa,蒸发冷凝液(碳铵液)在其中解吸出氨和CO2;出第一解吸塔的液体,经水解塔给料泵加压至1.7~1.9 MPa经水解塔换热器换热后进入水解塔上部,水解塔下部通入2.5 MPa中压饱和蒸汽,使液体中所含的少量尿素水解成氨和CO2,水解塔气相进入第一解吸塔的上部,水解塔液相经水解塔换热器预热进料后温度降至150~160 ℃,进入第二解吸塔上部,第二解吸塔操作压力为0.15~0.30 MPa,塔下部通入0.35 MPa低压饱和蒸汽,塔底温度约130 ℃,从液相中解吸出来的氨和CO2及水蒸气,直接导入第一解吸塔的下部,与第一解吸塔底部液相进行质热交换。出第一解吸塔的气相,含水量<40%,在回流冷凝器中冷凝,冷凝液一部分作为回流液经回流泵送至第一解吸塔顶部,与塔内上升的气相进行质热交换,以减少出塔气相的水含量,另一部分冷凝液送至低压甲铵冷凝器作为吸收液,未被冷凝的气体则进入常压吸收塔,进一步吸收氨和CO2后放空。经第二解吸塔解吸后的液相氨含量<30×10-6、尿素含量<50×10-6,经解吸塔换热器、废水冷却器冷却后送至尿素循环水系统作为补水。
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