三聚氰胺裝置冬季獨立運行技改小結(jié)

和志紅

(河南煤化集團中原大化公司,河南濮陽 457004)

1 改造背景

我公司主打產(chǎn)品是尿素和三聚氰胺,尿素的原料是合成提供的NH3和CO2,三聚氰胺的原料是來自尿素的75%尿液,可見三聚氰胺裝置的運行是離不開合成和尿素裝置的。面臨天然氣市場價格暴漲而尿素價格不高而造成虧損,但是三胺卻盈利銷售很好的局面,2010年12月10日集團領(lǐng)導(dǎo)果斷采取停合成及尿素主裝置,而讓三胺裝置熔成品尿素單獨運行的方案。三胺裝置自2000年投產(chǎn)來從來沒有單獨運行過,由于原始設(shè)計是基于主裝置運行,要使三胺與主裝置脫離開,打通三胺內(nèi)部與鍋爐及煤化工的聯(lián)系,所以必須進(jìn)行相應(yīng)的管線及系統(tǒng)改造。

2 項目內(nèi)容

三胺裝置冬季單獨運行,所應(yīng)進(jìn)行的改造涉及面較廣,下面分別說明。

2.1 蒸汽管線改造

2.1.1 12.5 MPa蒸汽管線改造(流程示意見圖1)從3號鍋爐汽包上引一條12.5 MPa的蒸汽管線,到合成廢鍋08E001出口至三胺高壓廢水裝置的切斷閥后,實現(xiàn)3號鍋爐直接向高壓廢水(E6202)供應(yīng)飽和高壓蒸汽。另外,為了保證小解吸水解裝置水解器的5.2 MPa蒸汽,在該管線靠近高壓廢水裝置區(qū)處將蒸汽減壓后向解吸水解引一條5.2 MPa的蒸汽管線,于現(xiàn)有的水解器蒸汽管線流量調(diào)節(jié)閥FV80951前相接,以取代現(xiàn)有的從大尿素界區(qū)來的12.5 MPa蒸汽,實現(xiàn)3號爐單獨向解吸裝置供應(yīng)蒸汽。從3號爐來的飽和蒸汽相關(guān)數(shù)據(jù)是,壓力12.5 MPa,溫度320℃,總流量10t/h。去解吸水解裝置蒸汽管線的相關(guān)數(shù)據(jù)是,介質(zhì)飽和蒸汽,壓力5.05 MPa,溫度320℃,總流量4 t/h。

2.1.2 1.6 MPa蒸汽管線改造

從30 kt/a三胺的1.6 MPa蒸汽總管上引一條蒸汽管線至二套三胺西管廊端去高壓廢水裝置的切斷閥后,實現(xiàn)30 kt/a三胺裝置也可以供應(yīng)高壓水解蒸汽。另外,產(chǎn)生的冷凝液回到30 kt/a三胺裝置的閃蒸罐V8128。從30 kt/a三胺來的飽和蒸汽相關(guān)數(shù)據(jù)是,壓力1.6 MPa,溫度205℃,總流量10 t/h。返回30 kt/a閃蒸槽V8128管線的蒸汽冷凝液相關(guān)數(shù)據(jù)是,壓力0.6 MPa,流量8 t/h。去高壓廢水蒸汽管線尺寸5″;30 kt/a三胺中壓蒸汽總管尺寸12″;E6205冷凝液管線4″;去V8128中壓蒸汽冷凝液管線7″。

2.1.3 0.6 MPa蒸汽管線改造

從30 kt/a三胺的0.6 MPa蒸汽總管上引一條蒸汽管線至二套三胺西管廊端,低壓蒸汽分別去高壓廢水裝置(蒸汽伴熱)和解吸水解裝置(C8501)的切斷閥后,達(dá)到30 kt/a三胺裝置也可以供應(yīng)高壓水解裝置和解吸水解裝置低壓蒸汽的目的。相關(guān)數(shù)據(jù):介質(zhì) 飽和蒸汽,壓力0.6 MPa,溫度5℃,總流量7 t/h。

圖1 12.5 MPa蒸汽管線流程示意

2.2 E6202冷凝液管線改造

正常情況下,高壓水解裝置的加熱器E6202所產(chǎn)生的冷凝液送往二套三胺裝置的蒸汽閃蒸罐V6128。為了實現(xiàn)30 kt/a三胺裝置與高壓水解裝置的單獨運行,以及避免高壓水解裝置運行二套三胺蒸汽系統(tǒng)無法停車檢修的問題,在加熱器E6202產(chǎn)生的冷凝液管線上增加一條去30 kt/a三胺裝置區(qū)蒸汽閃蒸罐V8128的管線,這樣,利用該管線實現(xiàn)兩套低壓蒸汽管網(wǎng)共享,避免當(dāng)二套三胺停運時低壓蒸汽管網(wǎng)超壓的問題,也可隨時切開。

相關(guān)數(shù)據(jù):介質(zhì) 冷凝液,壓力0.6 MPa,流量10 t/h。E6202冷凝液管線尺寸4″。

2.3 高壓廢水裝置產(chǎn)生的碳銨液引至一套吸收塔

在高壓廢水裝置的碳銨液泵 P6202出口至二套三胺吸收塔C6103丁字管廊交接處增加一條去一套三胺裝置吸收塔C3103的碳銨液管線(LV31264閥后),這樣,高壓廢水裝置產(chǎn)生的碳銨液也可以送往一套部分回收。相關(guān)數(shù)據(jù): P6202至C6103管線尺寸1″～(1/2)″;介質(zhì)溫度50～70℃,總流量5 t/h,密度980 kg/m3;氨19% (質(zhì)量分率,下同),二氧化碳6%,水75%。稀碳銨液入口壓力0.8 MPa,出口壓力0.45 MPa。

2.4 沖洗水管線改造

從30 kt/a三胺的低壓沖洗水總管上(9區(qū)循環(huán)閥前)引一條沖洗水管線至二套三胺西管廊端低壓沖洗水管線去解吸水解裝置的切斷閥后(P8503處),達(dá)到30 kt/a三胺裝置也可以供應(yīng)解吸水解低壓沖洗水的目的。相關(guān)數(shù)據(jù):介質(zhì)氨含量不高于 5%的稀氨水,壓力 0.8 MPa,溫度50℃,總流量0.5 t/h。介質(zhì)密度980 kg/m3。

2.5 廢水管線改造

目前,三套三胺的廢水管線全部聯(lián)通,只有在P8201出口至二套界區(qū)處有一道切斷閥,一套高壓廢水泵P3201以及二套高壓廢水泵P6201出口至廢水總管都沒有切斷閥。當(dāng)一二套停運時,一二套高壓廢水泵出口管線非常容易被30 kt/a三胺的滯留液堵塞,已經(jīng)發(fā)生了兩次,所幸堵塞不嚴(yán)重,及時處理通了。所以提出在現(xiàn)有的一二套高壓廢水泵P3201和P6201的出口管線上增加切斷閥,以實現(xiàn)有效的切斷,防止管線堵塞。相關(guān)數(shù)據(jù):介質(zhì)生產(chǎn)廢水,壓力12 MPa,溫度165℃,管線尺寸3″。

2.6 小尿素外送液氨管線改造

小尿素副產(chǎn)的氨正常情況下由P8305送往大尿素中壓吸收塔C101,大尿素停車情況下利用界區(qū)引氨管線送往三套三胺氨回收槽V116。為防止小尿素副產(chǎn)的氨進(jìn)入反應(yīng)器,必須間斷送氨,切換頻繁,一定程度上影響系統(tǒng)穩(wěn)定運行。為解決這一問題,決定對小尿素外送氨管線進(jìn)行改造。相關(guān)數(shù)據(jù):介質(zhì) 液氨,壓力 2.6 MPa,溫度40℃,管線尺寸1″。

2.7 P3133出口去大尿素熔融尿素裝置管線改造

尿素裝置停車后,可在 T101內(nèi)熔化尿素,為三胺裝置提供原料尿液。因大尿素裝置停車,無法提供熔化尿素用的熱水,故從一套三胺裝置P3133出口接一根蒸汽冷凝液管為 T101提供熱水熔化尿素。相關(guān)數(shù)據(jù):介質(zhì)蒸汽冷凝液,壓力0.6 MPa,溫度100℃,管線尺寸3″。

2.8 煤化工來CO2管線改造

尿素裝置停車后,無法為三胺裝置獨立運行時提供所需的CO2,此時可通過原三胺裝置至煤化工裝置的廢水管線,從煤化工引一股CO2,向三胺裝置提供生產(chǎn)用CO2,因煤化工來CO2中S含量超標(biāo),在進(jìn)入三胺CO2管網(wǎng)前(合成一段爐東),增加一臺CO2脫硫塔,使過濾后CO2中的S含量在5×10-6以下。相關(guān)數(shù)據(jù):介質(zhì) CO2,壓力2.2 MPa,溫度45℃。

2.9 CO2汽化裝置改造

尿素裝置停車后,無法為三胺裝置獨立運行時提供所需的CO2,當(dāng)大尿素裝置和煤化工裝置都無法提供CO2時,CO2汽化裝置可為三套三胺裝置提供CO2。

首先將購買的液態(tài)CO2通過槽車加壓,送入液態(tài)CO2儲罐V9201內(nèi),通過液態(tài)CO2泵P9201升壓后,送入水浴式CO2汽化器 E9201內(nèi),液態(tài)CO2在汽化器內(nèi)被升溫至60～70℃,由液態(tài)變成氣態(tài),并通過氣體回流來提高CO2儲罐的壓力,當(dāng)壓力大于CO2管網(wǎng)壓力時,可將CO2送入系統(tǒng)。相關(guān)數(shù)據(jù):介質(zhì) 液態(tài)CO2,壓力2.0 MPa,溫度-40℃。

2.10 熔化尿素系統(tǒng)改造

小尿素裝置原有一套尿素熔化系統(tǒng),在尿素裝置停車無法為三胺提供尿液時,熔化固體尿素,保證三胺裝置的運行。但熔化過程中,固體尿素需用電動葫蘆吊至頂樓才能充裝,影響熔化速度,且下料不均勻,容易堵塞下料管線。故在尿素熔化裝置南側(cè)新上1臺斗提機裝置,為熔化尿素裝置提供均勻連續(xù)的固體尿素,確保三胺裝置高負(fù)荷運行。相關(guān)數(shù)據(jù):物料尿素,輸送量35 m3/h,輸送機高度23.25 m,料斗容積0.0078 m3,斗寬0.3 m,斗距0.3048 m,料斗運行速度0.5 m/s,傳動鏈輪轉(zhuǎn)速16.48 r/min,電動機功率5.5 kW,電動機型號Y132S-4,減速機型號XWD5.5-6-43;斗提機材料為不銹鋼,物料容重約0.74 t/m3,物料溫度為常溫,物料粒度＜5 mm,實際輸送量約18 t/h。

2.11 增加煤化工至三胺裝置鈍化空氣管線

三胺裝置的鈍化空氣用于一些關(guān)鍵設(shè)備(CX101、CX106等)的防腐。斷鈍化空氣代表著設(shè)備失去保護(hù)層,導(dǎo)致腐蝕。為避免設(shè)備損壞,裝置必須停車。目前三套三胺裝置的鈍化空氣由K3102A/B、K8102 3臺空壓機供給,另外從合成02壓縮機組出口連接一條管線送至三胺界區(qū)。正常生產(chǎn)期間,三胺界區(qū)的3臺空壓機處于停運狀態(tài),三胺裝置的鈍化空氣由合成02提供。

考慮到冬季三胺獨立運行時,合成裝置停車,無法為三胺裝置提供4.0 MPa的鈍化空氣,三套三胺裝置的3臺鈍化空氣壓縮機必須同時運行,才能保證裝置的鈍化空氣用量,任何一臺壓縮機出現(xiàn)故障,都無法保證三胺裝置高負(fù)荷生產(chǎn)。目前 K8102由于備件不到,無法運行, K3102A打量不好。考慮到這些因素,計劃從煤化工裝置引一股6.5～7.0 MPa的鈍化空氣至三胺裝置,確保鈍化空氣的供應(yīng)。

實施方案 利用原有煤化工至合成氨裝置的高壓氮氣管線(此管線當(dāng)合成氨裝置停車時不用),從煤化工02K002出口(壓力6.5～7.0MPa)引一條管線至弛放氣管線,送至天然氣化工裝置,從合成氨裝置界區(qū)處的高壓氮氣管線上,引一條管線至合成02出口至三胺裝置的管線。當(dāng)冬季三胺獨立運行時,可通過煤化工裝置向三胺裝置供應(yīng)鈍化空氣。

3 運行效果

三聚氰胺裝置與合成、尿素主裝置分開單獨運行,起初系統(tǒng)操作不太穩(wěn)定,經(jīng)過幾天的摸索,進(jìn)行了一系列的優(yōu)化,系統(tǒng)漸漸趨于平穩(wěn)。三胺成品無論在質(zhì)量還是在產(chǎn)量上和以前一樣,質(zhì)量達(dá)標(biāo),這讓我們受到很大的鼓舞,可以自豪地說三聚氰胺裝置冬季獨立運行成功了。

4 結(jié) 語

三胺裝置經(jīng)過改造管線及系統(tǒng),達(dá)到了獨立運行的目的,滿負(fù)荷運行了50 d,為公司創(chuàng)了不少利潤。改變了合成尿素不運行三胺就無法運行的歷史,這是河南煤化集團中原大化公司一個歷史性的轉(zhuǎn)折。