水溶液全循環(huán)法尿素裝置的兩個(gè)節(jié)能方案

羅時(shí)誠(chéng)

（江西昌九生物化工股份有限公司江氨分公司，江西南昌 330012）

水溶液全循環(huán)法尿素裝置的兩個(gè)節(jié)能方案

羅時(shí)誠(chéng)

（江西昌九生物化工股份有限公司江氨分公司，江西南昌 330012）

介紹水溶液全循環(huán)法尿素裝置的兩個(gè)節(jié)能方案——預(yù)精餾系統(tǒng)整體防腐方案，一篜加熱器、閃蒸加熱器改造方案。

水溶液全循環(huán)法尿素裝置；預(yù)精餾塔；防腐；一篜加熱器；閃蒸加熱器；改造方案

水溶液全循環(huán)法尿素裝置由于消耗高，正面臨生存壓力。筆者根據(jù)四十多年來(lái)學(xué)習(xí)和工作的經(jīng)歷，不斷地研究和摸索，提出兩個(gè)改進(jìn)措施，以供同行們探討。

1 預(yù)精餾系統(tǒng)整體防腐方案

由于人們對(duì)事物的認(rèn)識(shí)是循序漸進(jìn)的，預(yù)分離－預(yù)精餾工藝中預(yù)精餾系統(tǒng)先天存在進(jìn)料不穩(wěn)等設(shè)計(jì)缺陷，以及設(shè)備、管線等制作、操作、檢修等方面的原因，幾個(gè)不利因素疊加在一起就導(dǎo)致腐蝕產(chǎn)生或消耗上升。

1.1 湘江氮肥廠的情況

尿塔襯里材質(zhì)是尿素級(jí)316L，厚度為8 mm；焊條為BM310Mo-L。1990年1月30日、31日，因使用劣質(zhì)煤，進(jìn)入尿塔的CO2氣體中H2S含量猛增至1156 mg／m3，尿素成品呈深咖啡色，成品Ni含量高達(dá)316×10－6，尿塔襯里出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕，但預(yù)精餾塔的使用情況仍正常。

1.2 江氨公司的情況

尿塔襯里材質(zhì)是尿素級(jí)316L，厚度為8 mm，直徑1．4 m，容積41 m3，1985年9月單塔投運(yùn)。2008年2月，尿素車間短停檢修時(shí)突然發(fā)現(xiàn)尿塔檢漏孔噴出合成液，經(jīng)檢查（從下往上數(shù)）第七筒節(jié)與第八筒節(jié)下環(huán)焊縫熔合線有多處蝕坑，引起應(yīng)力腐蝕破裂，導(dǎo)致襯里被貫穿。經(jīng)打磨補(bǔ)焊后繼續(xù)使用至2009年1月停用。平常入塔CO2氣中H2S時(shí)有超標(biāo)，但襯里從未泄漏過(guò)，連續(xù)運(yùn)行了23 a；襯里中、下部減薄了2 mm左右，局部減薄5 mm；從尿塔進(jìn)廠起，檢修一直是由筆者負(fù)責(zé)并且是首席打磨工。

上世紀(jì)八、九十年代，一段分解加熱器由于加二次空氣的止逆閥堵塞，多次2～3 d加不進(jìn)二次空氣，大修時(shí)檢查預(yù)精餾塔，仍然可見(jiàn)原始加工痕跡。1996年增加了預(yù)分離器和一吸外冷器。2000年前后，裝置一般年產(chǎn)165 kt尿素。2000年11月份大修，沒(méi)有更換設(shè)備和管線，預(yù)精餾塔內(nèi)也無(wú)腐蝕；但一開(kāi)車就首次發(fā)現(xiàn)預(yù)精餾塔等腐蝕，時(shí)而腐蝕，時(shí)而不腐蝕。2004年3月19日最后一次更換了四層加厚塔板和浮閥并作鈍化處理，總共四次用雙氧水鈍化，五次更換塔板和浮閥；由于擔(dān)心材質(zhì)出現(xiàn)問(wèn)題，筆者把經(jīng)南昌飛機(jī)制造公司檢驗(yàn)過(guò)的材料送某廠看著他們加工浮閥。預(yù)精餾塔去一分加DN150管線因腐蝕多次更換；一段分解分離器去二分塔的調(diào)節(jié)閥及閥前管線有一次使用一個(gè)星期就腐蝕了；至2004年3月30日，因DN1 200預(yù)精餾塔下筒體及錐體外漏（外面包了一層厚鋼板），危及安全操作，塔內(nèi)除了最上層升氣管塔板（從未更換過(guò)）和除沫器存在外，其余四層浮閥塔板及溢流堰等全腐蝕了；換成DN1 400預(yù)精餾塔，更換一分加熱器進(jìn)液管，材質(zhì)為Sadvik 3R60 Urea Grade的管線；腐蝕問(wèn)題仍折騰了近二個(gè)月才逐漸消減（包括進(jìn)口管）。當(dāng)時(shí)沒(méi)有找出導(dǎo)致腐蝕的原因，但工作溫度最高的一分加熱器和一段分解分離器無(wú)腐蝕。如果缺氧，為什么不腐蝕它們呢？而要跑到有氧的預(yù)精餾塔等去腐蝕？當(dāng)年湖北宜化直徑1 m的預(yù)精餾塔日產(chǎn)360 t尿素，去一分加熱器管線由DN150改成DN200未見(jiàn)腐蝕，當(dāng)然筆者并不認(rèn)同這種做法；原中尿廠預(yù)分離流程在負(fù)荷很低的情況下，溫度120℃左右，預(yù)分離器的作用應(yīng)當(dāng)是不錯(cuò)的，液相所含氧量已經(jīng)不多了，一分加熱器未加二次空氣，卻無(wú)腐蝕發(fā)生；而預(yù)精餾流程物料經(jīng)過(guò)預(yù)精餾塔內(nèi)件，氧氣進(jìn)一步逸出，由此可知，真正需要補(bǔ)充的二次空氣很少，故缺氧腐蝕及硫含量高導(dǎo)致腐蝕這種推論與事實(shí)不符。況且1966年石家莊化肥廠預(yù)精餾流程剛開(kāi)始生產(chǎn)時(shí)，并未加入二次空氣也沒(méi)有腐蝕。實(shí)際上，我們對(duì)腐蝕產(chǎn)生的原因、材料的腐蝕機(jī)理在認(rèn)識(shí)上是膚淺的，如對(duì)汽提法高壓設(shè)備相關(guān)腐蝕的認(rèn)識(shí)也是如此，存在有罪定論；最好的辦法是多看看國(guó)內(nèi)外有關(guān)論文，打開(kāi)思路，不要局限于化工領(lǐng)域的參考書(shū)，應(yīng)在實(shí)踐中不斷積累知識(shí)。

筆者能系統(tǒng)地解決預(yù)精餾塔及相關(guān)設(shè)備、管道的腐蝕：①當(dāng)負(fù)荷低時(shí)，預(yù)分離氣相出口閥打開(kāi)或部分打開(kāi)，預(yù)精餾塔及相關(guān)設(shè)備、管道等出現(xiàn)腐蝕；②無(wú)論預(yù)分離氣相出口閥打開(kāi)或關(guān)閉時(shí)，預(yù)精餾塔及相關(guān)設(shè)備、管道均出現(xiàn)腐蝕。

使預(yù)分離器氣相出口閥始終全開(kāi)而不出現(xiàn)上述腐蝕，可提高一、二段系統(tǒng)操作穩(wěn)定性并降低消耗；一分加熱器二次空氣加入量可從噸尿2 m3減至0．5 m3，加多了二次空氣，不僅浪費(fèi)氨等，而且增加了尾氣的可爆性等。

2 一蒸加熱器、閃蒸加熱器的改造方案

閃蒸槽通用設(shè)計(jì)壓力為0．044 MPa（絕壓；下同），由于真空度高，閃蒸尿液難以下流等原因，實(shí)際操作壓力一般為0．07～0．08 MPa，為什么會(huì)產(chǎn)生這種情況呢？因設(shè)計(jì)理念存在問(wèn)題；實(shí)驗(yàn)室、中試與正式生產(chǎn)存在一個(gè)放大效應(yīng)，我們必須找出癥結(jié)所在。筆者把閃蒸加和一蒸加作必要的改動(dòng)，閃蒸壓力就降為0．05 MPa左右，利用一段分解氣＋二甲液并聯(lián)加熱閃蒸加和一蒸加熱利用段管程的尿液，使系統(tǒng)熱回收率大幅增加并降低一段分解壓力，降低蒸汽消耗和氨耗等。也可分二步走：不管有無(wú)閃蒸加，作必要的改動(dòng)，不破壞一蒸加熱器，噸尿可節(jié)約50 kg蒸汽，一蒸加熱利用段換熱面積偏小的設(shè)備可不改大；第二步，如閃蒸加殼體是碳鋼的，暫不動(dòng)，待第一步取得效果后再改。

查飽和水蒸氣表（以壓強(qiáng)為準(zhǔn)），0．7 MPa的蒸汽冷凝液每千克僅能閃蒸出0．027 kg、0．5 MPa的飽和蒸汽；1．3 MPa的蒸汽冷凝液每千克可閃蒸出0．057 kg、0．7 MPa的飽和蒸汽。在尿素工藝中，供到系統(tǒng)中的熱量未加充分利用就轉(zhuǎn)移到冷卻水中，很明顯，這是很不經(jīng)濟(jì)的。從這個(gè)方面來(lái)說(shuō)，在一定的溫升下，尿素合成過(guò)程噸尿冷卻水消耗是其熱效率和熱回收率的一個(gè)度量標(biāo)準(zhǔn)。

1983年中氮廠第三次年會(huì)上，五環(huán)工程公司程忠振總工介紹我公司尿素裝置設(shè)計(jì)情況時(shí)說(shuō)：“采用多壓力等級(jí)的蒸汽和冷凝系統(tǒng)，這樣噸尿可以節(jié)省60 kg 1．3 MPa飽和蒸汽，同時(shí)一段和二段分解系統(tǒng)以及一段和二段蒸發(fā)系統(tǒng)也采用不同等級(jí)的飽和蒸汽；避免使用260～300℃過(guò)熱蒸汽而造成加熱管內(nèi)壁容易生成污垢層，有利于設(shè)備長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。”

筆者引用前蘇聯(lián)專家的話當(dāng)結(jié)束語(yǔ)：“盡管新的汽提法工藝已經(jīng)成熟，但溶液循環(huán)法仍然是最先進(jìn)的，因?yàn)槿芤貉h(huán)法還有許多改進(jìn)的余地。”

［1］上海化工研究院尿素車間譯．尿素譯文集［M］．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1979．

［2］羅時(shí)誠(chéng)．淺談硫化物對(duì)尿素合成塔和預(yù)精餾塔的腐蝕［J］．氮肥與甲醇，2009，4（6）：58～59．

［3］羅時(shí)誠(chéng)，劉孝弟．有關(guān)水溶液全循環(huán)法節(jié)能的探討［J］．氮肥與甲醇，2010，5（3）：72～74．

［4］羅時(shí)誠(chéng)，付鐵．巧用尿素二段蒸發(fā)加熱器［J］．氮肥設(shè)計(jì)，1992，31（2）：58～59．

［5］羅時(shí)誠(chéng)，張?jiān)煜遥畬?duì)尿塔檢修、設(shè)計(jì)和制造的幾點(diǎn)思考［J］．江西化工，1994，10（3）．

［6］羅時(shí)誠(chéng)．尿素一段分解分離器視鏡改造［J］．中氮肥，1993，9（5）：61～62．

Two Energy-Saving Programs for the Total Recycl Urea Plant

LUO Shi-cheng
（Jiangan Branch of Jiangxi Changjiu Biological and Chemical Co．，Ltd．，Nanchang Jiangxi 330012，China）

Describe the two energy-saving programs for the total solution recycling urea plant，which one is overall corrosion prevention for pre-distillation system，the other is revamping for the first evaporation heater and the flash evaporation heater．

total recycl urea plant；pre-distillation tower；corrosion prevention；first evaporation heater；flash evaporation heater；revamping program

TQ441．41

B

1003-6490（2014）01-0065-02

2013-07-18

羅時(shí)誠(chéng)（1953－），男，江西南昌人，高級(jí)工程師，原江氨公司化肥分廠副廠長(zhǎng)。