尿素裝置常壓吸收系統(tǒng)技改小結(jié)

王洪利，陳志剛，朱志峰

（河北滄州大化集團(tuán)有限公司，河北滄州 061000）

1 概 述

河北滄州大化集團(tuán)公司尿素裝置是1973年從荷蘭斯太米卡邦公司引進(jìn)的日產(chǎn)1 620t，年產(chǎn)480kt的大型二氧化碳汽提法尿素生產(chǎn)裝置。原設(shè)計(jì)低壓系統(tǒng)的尾氣直接放空，1988年裝置技術(shù)改造時(shí)，在低壓系統(tǒng)之后增加了常壓吸收系統(tǒng)，其作用是吸收低壓系統(tǒng)和水解系統(tǒng)的尾氣，設(shè)計(jì)操作壓力為常壓。設(shè)備安裝運(yùn)行后，放空管線帶液嚴(yán)重，洗滌吸收效果不好，加之后來裝置擴(kuò)能改造，低壓和水解系統(tǒng)負(fù)荷增加，放空量較大，造成消耗較高。

為了改善常壓吸收系統(tǒng)的吸收效果，降低消耗，減少尾氣放空，提高裝置的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益，2011年尿素裝置進(jìn)行了技術(shù)改造，將原來的常壓吸收系統(tǒng)改造為低壓吸收系統(tǒng)，較圓滿地解決了上述問題。

2 改造前的生產(chǎn)狀況

公司尿素裝置的常壓吸收系統(tǒng)包括常壓吸收塔（303E）、常壓吸收塔冷卻器（304C）和常壓吸收給料泵（705J）。由氨水槽（701F）來的稀氨水，經(jīng)705J送至303E頂部，過填料段，吸收低壓和水解系統(tǒng)來的氣相；吸收液由303E底部流出，經(jīng)304C冷卻后回氨水槽；尾氣由303E頂部放空管去放空筒放空。其流程如圖1所示。

圖1 常壓吸收系統(tǒng)流程圖

303E設(shè)計(jì)操作壓力為常壓，直徑1 000mm，高5 985mm；內(nèi)裝1.8m高的亂堆鮑爾環(huán)填料；系統(tǒng)設(shè)計(jì)洗滌量為20m3／h。運(yùn)行時(shí)洗滌量加至設(shè)計(jì)值后，放空管帶液嚴(yán)重，實(shí)際運(yùn)行洗滌量只有15m3／h，并且洗滌效果不好。

隨著近幾年裝置的擴(kuò)能改造，尿素生產(chǎn)負(fù)荷較原設(shè)計(jì)有所上升，低壓和水解系統(tǒng)的負(fù)荷也相應(yīng)增加，系統(tǒng)氨耗較高。

改造前常壓吸收系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)如表1。

表1 改造前后吸收系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)（負(fù)荷100%）

由表1可看出，常壓吸收塔進(jìn)出塔液濃度變化不大，NH3的吸收量為0.666t／h，放空筒尾氣中NH3含量較高，NH3損失較大，對系統(tǒng)氨耗有較大影響。

經(jīng)認(rèn)真分析，以及通過對設(shè)備的檢測，確定為常壓吸收塔自身能力不足，無法充分吸收低壓系統(tǒng)的尾氣，而且也不能加壓吸收。為了解決這些問題，設(shè)備應(yīng)予以整體更換。

3 技術(shù)改造措施

目前，吸收塔主要有兩種，一種是板式塔；一種是填料塔。板式塔氣體流通量大，阻力小，操作彈性大，但霧沫夾帶嚴(yán)重。填料塔吸收效果優(yōu)于板式塔，但操作彈性較小，阻力大。如果將板式塔和填料塔結(jié)合使用，就能克服各自的缺點(diǎn)，發(fā)揮更強(qiáng)的吸收能力。

3.1 改造的總體思路和原則

（1）根據(jù)新的工藝條件設(shè)計(jì)制作新塔，將板式塔和填料塔結(jié)合，提高吸收效果。經(jīng)研究論證，并通過和河北工業(yè)大學(xué)化學(xué)工程研究所技術(shù)交流和洽談，決定由該所設(shè)計(jì)制作新塔。新塔結(jié)構(gòu)，下部為5層塔板、上部為整裝填料，設(shè)計(jì)洗滌量為30m3／h，處理氣量2 000m3／h。

（2）利用裝置框架上原有的開孔和基礎(chǔ)安裝設(shè)備，減少施工量。尿素框架上原有一閑置設(shè)備，其樓板開孔和安裝基礎(chǔ)都可利用，施工時(shí)設(shè)備吊裝就位即可。

（3）充分利用原有設(shè)備和管道。經(jīng)測算，原常壓吸收塔冷卻器、常壓吸收給料泵和部分管線都能滿足改造后的要求，可以繼續(xù)使用，只需補(bǔ)配部分管線。

（4）利用原有工藝指標(biāo)控制改造后設(shè)備。由于改造的部分是低壓系統(tǒng)的尾氣吸收，對前系統(tǒng)的影響越小越好。我們就利用低壓系統(tǒng)的控制指標(biāo)（壓力），來控制改造后吸收系統(tǒng)的壓力。即保持原低壓系統(tǒng)控制指標(biāo)不變，最大限度地避免改造對主系統(tǒng)的影響。

（5）吸收后物料的處理。吸收后的物料回氨水槽，經(jīng)水解系統(tǒng)回收、提濃后回主系統(tǒng)。由于水解裝置之前進(jìn)行過擴(kuò)能改造，本項(xiàng)目實(shí)施后多吸收的物料能夠得到有效處理。

3.2 改造后吸收系統(tǒng)流程（圖2）

圖2 改造后吸收系統(tǒng)流程圖

4 改造效果

項(xiàng)目實(shí)施后，裝置運(yùn)行正常，吸收效果明顯提高，相關(guān)數(shù)據(jù)見表1。吸收液可大幅增加，進(jìn)出塔液濃度變化較大，放空筒尾氣氨含量明顯降低，從根本上解決了原設(shè)計(jì)存在的問題。

經(jīng)考核，改造后的吸收系統(tǒng)氨吸收量為0.981t／h（改造前氨吸收量為0.666t／h）。考慮裝置全年連續(xù)運(yùn)行，設(shè)備效率下降，以及低負(fù)荷生產(chǎn)時(shí)吸收塔進(jìn)氣量減少等多方面因素的影響，確定該項(xiàng)目全年運(yùn)行系數(shù)為0.65，則全年吸收氨（0.981－0.666）t／h×8 000h／a×0.65＝1 620t。

以年產(chǎn)540 000t尿素計(jì)算，則噸尿氨耗降低1 620／540 000×1 000＝3kg。

5 經(jīng)濟(jì)效益

液氨以2 035元／t計(jì)，預(yù)計(jì)年可節(jié)約費(fèi)用1 620×2 035＝329.67萬元。

項(xiàng)目總投資為49.65萬元，則回收周期為49.65／329.67＝0.15（a）。

而且，項(xiàng)目投用后，放空筒每年少放空氨1 620t（即吸收量），環(huán)保效益突出。