SNAM尿素系統開車探討

王 斌 袁三軍 楊 潔

(河南省煤業化工集團中原大化公司,河南濮陽 457000)

SNAM尿素系統開車探討

王 斌 袁三軍 楊 潔

(河南省煤業化工集團中原大化公司,河南濮陽 457000)

SNAM尿素系統開車中,高壓系統的升溫和高、中壓系統升壓過程中存在的問題和處理方法;尿素裝置與三胺裝置聯產以后,提前啟動高壓甲胺泵P102縮短高壓系統出料時間,維持系統的水平衡。

SNAM尿素;系統開車;升溫;升壓;高壓甲胺泵

0 引 言

中原大化集團公司尿素生產裝置,是國內第一套從意大利引進的氨汽提尿素生產工藝,設計生產能力為1 760t/d。1990年5月5日投產。

如何避免尿素系統開車過程中,高壓系統升溫和高、中壓系統升壓過程中出現的問題,從安全、環保、經濟效益方面都是非常重要的。同時尿素裝置與三胺裝置聯產以后,提前啟動高壓甲胺泵P102縮短高壓系統出料時間,有利于系統的穩定運行。

1 高壓系統的升溫

高壓系統的升溫主要是為了保護設備和保證尿素生產反應順利進行。氨基甲酸銨的熔點是154℃,為了保證尿素生成反應的順利進行,開車前一般要把高壓系統進行升溫,且指標不低于160℃。

同時高壓系統升溫后,高壓系統升壓時,R101底部容易超溫主要是由于合成塔底部構造,合成塔底部存有少量積水。氨與水反應后,R101底部容易超溫。當合成塔溫度高于188℃時,設備的腐蝕速度明顯加快,這一狀況,在一些尿素合成塔出口安裝有在線腐蝕檢測儀的生產廠中,可以非常直觀地看到這一現象。

處理方法:

(1)升溫結束以后,立即升壓,防止合成塔底部積存過多蒸汽冷凝液。

(2)可以在升溫時把 R101底部溫度控制在155℃,防止合成塔超溫。

通過以上兩個方法可以保證系統開車的順利進行,同時由于升溫由原來的160℃降到155℃,可以縮短開車時間20min左右。

2 中壓后系統升壓

中壓氨受槽V105引氨以后,需要啟動中壓氨泵P105通過中壓氨泵P105副線上的夾套蒸汽加熱液氨,提高中壓后系統壓力,當壓力提高到1.5MPa,保證高壓氨泵P101進口壓力,使高壓氨泵P101順利啟動。

現在中壓后系統升壓時,中壓氨泵 P105副線上的夾套蒸汽為低壓蒸汽,需要時間過長,影響開車進度,如果換成中壓蒸汽,根據設備換熱公式:

式中:Q—單位時間內,液氨從蒸汽中取走的熱量;

K—傳熱系數;

A—換熱面積;

T—蒸汽溫度;

t—液氨溫度。

夾套蒸汽為 0.35MPa的低壓蒸汽時 T1為147℃,而換成2.25MPa的中壓蒸汽時 T2為229℃,而液氨溫度t為30℃,有以上公式可知,中壓后系統升壓速度可提高為以前的1.7倍左右。由原來的4h縮短到2.35h,這將避免由于中壓后系統升壓對系統開車的影響。

3 高壓系統升壓

高壓系統升壓時,一般先用中壓氨泵 P105升壓再用高壓氨泵P101升壓。但由于高壓氨泵開停比較困難,可能出現當用高壓氨泵P101升壓時,由于高壓氨泵P101為高速離心泵啟動條件要求比較高,如果高壓氨泵P101短時間無法啟動,會造成高壓系統升壓停止,影響開車進度并造成高壓系統較難處理,所以可以改為直接用P101升壓,可以保證高壓系統升壓穩定快速進行,縮短開車時間0.5h左右。

4 高壓系統升壓時合成塔底部超溫快速無污染處理方案

當高壓系統升壓時合成塔底部超溫時存在以下危害:

(1)合成塔底部超溫損壞設備;

(2)影響開車進度。

合成塔底部超溫時通過密閉排放,降溫較慢。對于這一情況,可以通過開蒸發系抽真空,聯通高壓系統排塔管線,中壓前系統,低壓前系統,蒸發系統。可以迅速降低高壓系統升壓時合成塔底部的溫度,并且可以實現無污染排放,保證系統快速穩定的開車。

5 提前啟動高壓甲胺泵P102縮短高壓系統出料時間

中原大化尿素裝置是從意大利斯納姆公司成套引進的,采用該公司開發的氨汽提尿素生產工藝,多年來,裝置運行平穩。在開車的時候,空塔投料CO2量為17 000m3(標)/h(70%負荷),NH3量為75m3,從投料到合成塔出料,時間大約需要 2.5h,出料前30min我們才準備高壓甲胺泵P102。

1998年,公司又建成年產1.2萬t的三聚氰胺項目又開工建設,其高壓法生產工藝開國內先河。2001年、2003年建設了兩套三聚氰胺裝置,使中原大化三聚氰胺的年產量達到6萬t,同時尿素和三聚氰胺系統的聯運又造成尿素工藝中的一些新的工藝問題出現,尿素裝置與三胺裝置聯產以后,三胺裝置運行后產生大量的碳銨液威脅著系統的水平衡,同時在SNAM尿素系統開車過程中,由于高壓系統中氣相NH3和CO2增多,系統壓力上升較快,為了避免高壓系統超壓,維持系統水平衡,需啟動高壓甲胺泵P102向高壓甲胺冷凝器 E104中充碳銨液,使NH3和CO2在E104內充分冷凝吸收,經查閱大量資料,反復研究討論決定在投料后1h啟動高壓甲胺泵P102,這樣可以吸收氣相的NH3和CO2,可以降低甲胺的熔點,使反應在液相中進行,防止甲胺結晶,使高壓系統壓力緩慢上升。避免高壓系統超壓而發生安全方面的事故。同時可以吸收三胺裝置運行后產生大量的碳銨液,減少尿素裝置與三胺裝置聯產以后生大量的碳銨液對系統的水平衡的影響。

5.1 三胺來碳銨液流程

2008年7月,利用一次停車機會,我們做了一次試驗,投料后1h啟動高壓甲胺泵 P102。具體操作步驟是:將三胺碳銨液提前切向系統,通過中壓吸收塔C101排入碳銨液儲槽 V106,提前啟動甲胺液泵P103,通過調節閥LV09302到C101,再到碳銨液儲槽V106,在中壓吸收塔C101液位及溫度(80℃左右)穩定后,及時啟動高壓甲胺泵P102,通過將甲胺液送往高壓氨基甲酸銨冷凝器 E104使NH3和 CO2在E104內充分冷凝吸收然后送往合成塔,這種方法較以往的操作方法能提前半小時出料。2008年11月,我們又一次對這種操作方法進行了印證,由此可見,提前啟動高壓甲胺泵P102可以縮短系統出料時間,可以盡快穩定碳銨液槽V106的液位,可以盡快穩定系統,效果很好。這種提前啟動高壓甲胺泵 P102方法,縮短了出料時間,促進了尿素裝置安全穩定運行。

圖1 碳銨液流程

5.2 系統開車提前時間表

通過上面的操作方法改進,與以前的操作方法相比系統開車可提前的時間為:

表1 系統開車提前時間表

中壓后系統升壓一般在高壓系統的升溫時進行,這樣可以減少中壓后系統升壓對系統開車時間的影響。從以上圖表可以看出系統開車到系統出料可以節縮短時間1.4h左右。

5 結 語

SNAM尿素系統穩定,快速的開車,對于整個系統可以減少蒸汽和氨的消耗,使尿素裝置提前穩定運行,縮短了出料時間,增加了公司的效益。減少了對環境的污染。

[1] 譚天恩主編.化工原理.北京:化學工業出版社,2006.

[2] 陳留栓主編.氨汽替法尿素生產知識問答.北京:化學工業出版社,2001.

Discussion on SNAM Urea System Commissioning

WANGBin,YUAN Sang-jun,YANGJie
(Zhongyuan Dahua Co.,Ltd of Henan Coal Industry Group,Puyang457000,China)

This article describes the existing problems and countermeasures for SNAM urea system commissioning.

SNAM urea;system commissioning;temperature rise;pressure rise;high-pressure methylamine pump

TQ441.41

A

1003-6490(2010)03-0019-02

2010-08-20

王 斌(1982.6-),男,河南省輝縣市,畢業于河南大學化學工程與工藝專業,本科,助理工程師,現在在河南省中原大化集團尿素廠從事化工生產工作。聯系電話:0393-8953376,0393-8956338。