高壓調溫水系統相關改造的運行效果

1 改造前的高壓調溫水系統

荷蘭斯塔米卡邦(Stamicarbon)1620 t·d-1汽提法尿素裝置高壓調溫水系統如圖1所示。高壓調溫水循環泵(902-J)將約400 t·h-1的調溫水加壓到高壓調溫水冷卻器(902-C)，冷卻到130℃，再到高壓甲銨洗滌器(203-C)。通過間接換熱將高壓甲銨洗滌器的熱量帶出來，水溫升到140℃，用來加熱循環加熱器(301-CA)中的尿素溶液，水從循環加熱器出來回到高壓調溫水循環泵，形成閉路循環。而高壓洗滌器出來的尾氣進入吸收塔(702-E)的下部，在塔內經兩股水的清洗，NH3被進一步吸收[1]。

圖1 高壓調溫水系統改造前流程圖

前工序的脫氫改造成功地將CO2氣體中的H2含量由5000～6000 mg·m-3脫除到16 mg·m-3以下[2]，這樣高壓甲銨洗滌器(203-C)中的H2含量就極低，爆炸的可能性大幅下降。高壓甲銨洗滌器中的NH3就可以進一步洗掉，減少高壓圈的氣體量和低壓系統的NH3處理量，達到節能降耗的目的。但因高壓調溫水同時又作為循環加熱器(301-CA)的熱源，要降低高壓調溫水的溫度，就要設法解決循環加熱器的熱源，為此，作者對高壓調溫水系統進行了改造。

2 改造后的高壓調溫水系統(圖2)

圖2 高壓調溫水系統改造后工藝流程圖

在原工藝流程的基礎上，增加兩臺設備和相關管線、在設備內增加填料、改造相關設備、改變高壓調溫水走向使其達到節能降耗的效果。

具體實施如下：(1)在高壓甲銨洗滌器和吸收塔內加填料，加大對NH3和CO2的吸收；(2)在一段蒸發后增加一臺換熱器；增大高壓調溫水冷卻器能力；改變高壓調溫水的走向。高壓甲銨洗滌器出來后的高壓調溫水(水溫為130℃)，不到循環加熱器，而到一段蒸發器下段換熱器(401-CA)加熱尿素溶液，出來后就到高壓調溫水循環泵加壓，進入高壓甲銨洗滌器，循環使用；(3)控制進入高壓甲銨洗滌器的高壓甲銨調溫水溫度為110℃；(4)一段蒸發器下段換熱器(401-CA)中的尿素所需熱源，改為低壓蒸汽；(5)在低壓系統增加一臺進料冷卻器(707-CB)，將蒸汽冷凝液溫度降低到80℃，方便使用；(6)利用管線和閥門合理解決特殊情況下的操作。

增加的主要設備：

一段蒸發器下段換熱器(401-CA)傳熱面積20.4 m2，筒體長2499 mm,直徑1284 mm。

高壓甲銨洗滌器內填料材質為2522，鮑爾環規格為25 mm×25 mm×1 mm，用量為0.4 m3。

進料冷卻器(707-CB)傳熱面積28 m2，總長3035 mm,筒體(DN)500 mm×8 mm，長度1869 mm,材質00Cr19Ni10。

高壓調溫水冷卻器(902-C)傳熱面積77.3 m2，總長5275 mm,筒體(DN)600 mm×8 mm，長度3725 mm,材質16MnR。

3 改造效果

通過上述改造，操作系統大為改善，節能效果明顯。經考核,高壓甲銨洗滌器增設填料段，吸收效果明顯，高壓甲銨洗滌器放空量大幅減少，高壓閥HV3202開度減少10%～13%(由30%降到17%～20%)，調溫水溫差由改造前的10℃提高到20℃，調溫水放出的熱量全部由蒸發下段換熱器(401-CA)中尿素溶液帶走。

合成塔轉化率有所提高。系統氨碳比、水碳比發生了細微變化；高壓甲銨冷凝器的冷凝效果增強，在保持高壓系統壓力的前提下，可以提高汽包的操作壓力(同等負荷下比改造前提高了0.02～0.04 MPa)，使合成塔熱平衡發生了變化。

汽提塔汽提效率較改造前降低1%；汽提塔殼側蒸汽壓力(PC918)控制比對應負荷偏低。

循環加熱器(301-CA)改為低壓蒸汽0.35 MPa加熱后,蒸汽截止閥開度不到總開度的1/6，換熱能力富裕量較大，很好地解決了原來加熱能力不足的問題。

吸收塔(702-E)放空NH3含量明顯下降，如表1所示。

表1 高壓調溫水系統改造前后0.7 MPa系統放空量對照表

改造后，吸收塔液體循環泵處0.7 MPa吸收液中NH3含量由20.23%降到4.55%，CO2含量由15.55%降到8.11%，表明0.7 MPa系統吸收負荷明顯降低。反映為主蒸汽降低了7 t·h-1，每年節約成本430萬元。

4 結論

在二氧化碳脫除氫氣改善高壓系統安全運行的基礎上，對1620 t·d-1汽提法尿素工藝高壓調溫水系統進行改造，通過降低高壓調溫水的溫度、增加少量設備、改變高壓調溫水的走向并充分利用其熱量，達到了節能降耗的目的。與改造前相比，每年節約成本430萬元。

參考文獻：

[1] 石瑜,吳德禮,郭群兵.二氧化碳脫氫技術在大型尿素裝置上的應用[J].大氮肥，2006,29(5):339-341.

[2] 袁一，王文善.尿素[M].北京：化學工業出版社，1997：386.