CO2汽提尿素裝置無放空高壓開車法應用總結

孫 巖，張宜芳，馬學成

（兗礦新疆煤化工有限公司，新疆烏魯木齊 830011）

CO2汽提尿素裝置無放空高壓開車法應用總結

孫 巖，張宜芳，馬學成

（兗礦新疆煤化工有限公司，新疆烏魯木齊 830011）

主要介紹2014年5月19日，兗礦新疆煤化工有限公司尿素車間，因合成塔氣相放空調節(jié)閥HV-8003閥門泄漏停車檢修。尿素車間在HV-8003閥門退出系統(tǒng)檢修的情況下，研究制定切實可行的開車方案并安全實施的過程。

CO2汽提裝置；開車法；無放空

兗礦新疆煤化工有限公司520kt/a CO2汽提尿素裝置，在高壓系統(tǒng)設計放空閥HV8003，安裝在尿素合成塔氣相管線，作為開車放空使用，用于排出系統(tǒng)升壓過程中多余的CO2，以維持系統(tǒng)的壓力穩(wěn)定。在2012年至2013年之間，尿素裝置開車均采用HV-8003放空閥。由于HV8003放空氣體中含有氨、甲銨、尿素顆粒等腐蝕性物質，加上閥前后壓差較大，該閥門經常出現(xiàn)閥卡、打不開、內漏等問題，閥門維修周期長，制約了生產的運行。工程技術人員通過查閱各種資料，發(fā)明了不用HV8003仍然能將系統(tǒng)正常安全開起來的方法-無放空高壓開車法。現(xiàn)將CO2汽提尿素裝置使用無放空高壓開車法的情況總結如下，以供其它類似裝置開車借鑒。

1 工藝流程簡介

由二氧化碳壓縮機加壓送來原料CO2，經汽提塔與合成尿液接觸，與汽提氣混合進入高壓甲銨冷凝器，與高壓液氨泵送來的液氨進行生成甲銨的反應，反應后的液體進入尿素合成塔進行甲銨脫水生成尿素的反應，最后經合成出液閥門HV8002控制液位50%～80%，入汽提塔進行汽提反應后進入低壓后系統(tǒng)進行未反應物的分解回收及蒸發(fā)造粒。合成塔內沒有生成甲銨的游離的氨與CO2，進入高壓洗滌器進行部分吸收冷凝，經高壓噴射器抽吸至高壓甲銨冷凝器，參與反應。剩余沒有吸收的氣體，經正常生產壓力控制閥門HV8004進入低壓吸收塔。合成塔氣相出口至高壓洗滌器管道上設計有開車放空閥HV8003閥門，用于高壓升壓及投料后1h內CO2的排出。

2 開車過程簡述

通過向高壓系統(tǒng)內輸送CO2將高壓系統(tǒng)內的壓力升至8MPa后，依序進行二氧化碳、甲銨（原始開車以脫鹽水代替）和液氨的投料，二氧化碳以體積流量為5 000 m3（標）/h送入汽提塔，經汽提塔排出的二氧化碳進入高壓甲銨冷凝器，甲銨以體積流量為3m3/h進入高壓洗滌器內，從高壓洗滌器排出的甲銨進入高壓甲銨冷凝器，液氨以體積流量為51m3/h進入高壓甲銨冷凝器內。

從高壓甲銨冷凝器排出的混合物進入尿素合成塔，從尿素合成塔排出的液體進入汽提塔，從尿素合成塔排出的氣體進入高壓洗滌器，從高壓洗滌器排出的氣體進入低壓吸收塔進行吸收，投料40min至60min后，高壓洗滌器的出氣溫度為120℃至125℃，換熱器的回水溫度與上水溫度的溫差為8℃以上。將二氧化碳的投料量升至體積流量為12 000 m3（標）/h送入汽提塔內。

當高壓洗滌器的出氣溫度為140℃至145℃時，將二氧化碳的投料量升至體積流量為20 000 m3（標）/h，此時，高壓甲銨冷凝器的出液溫度為155℃以上。用高壓洗滌器氣相調節(jié)閥和低壓汽包控制高壓壓力，尿素合成塔上部出現(xiàn)液位系統(tǒng)開始出料，合成部分完成開車，后系統(tǒng)循環(huán)、回收、蒸發(fā)、造粒開車，完成整個開車過程。系統(tǒng)升壓排出時間50～65min，系統(tǒng)出料時間為117 min，與正常投料60%～70%合成塔需要3h左右出料時間相當。高壓圈關鍵指標在可控范圍。系統(tǒng)壓力出料前僅達到11.5MPa。

3 開車過程中的注意事項

1）高壓圈用二氧化碳升壓至8.0MPa左右，確保甲銨生成后不分解；出料前高壓壓力要低于12MPa。

2）系統(tǒng)進料高氨碳比控制，按原開車法汽包控制，同時氨碳反應溫度偏低1～2℃控制。

3）需要控制低水碳比。

4）理論上，高壓圈內充滿的CO2參與反應，以高洗器放空調節(jié)閥最大流通量1 800 m3（標）/h為上限，結合氨和二氧化碳反應溫度，控制CO2投入在4 000～6 000 m3（標）/h，確保高壓圈壓力投料后1h左右在控制壓力在10MPa左右。

5）為確保排出升壓過程中的CO2，參照正常開車數(shù)據(jù)，對合成塔出氣溫度、高洗器出氣溫度做了規(guī)定，結合高調水溫差變化，確定CO2加負荷具體時間。HV8003開關的大小要與下液溫度密切相關。

6）為避免CO2投入量大，高壓洗滌器調節(jié)閥排放量不及時造成超壓，必要時短時間中斷投料以緩解高壓圈壓力上升，該項在我公司開車過程中沒有出現(xiàn)過。

7）盡可能達到較高的轉化率。避免循環(huán)、蒸發(fā)系統(tǒng)操作困難。

8）依靠高壓洗滌器調節(jié)閥放空氣氣流量［900-1800 m3（標）/h］，確定CO2投料量，有效控制高壓壓力。

4 經濟效益分析

1）該方法使CO2汽提尿素裝置提前達到系統(tǒng)平衡，較原放空法提前12h左右算，多產尿素12t，增收19.27萬元。

2）單次開車少產不合格品200t，與合格品差價200元左右，增收節(jié)支4萬元左右。

3）投料量為設計的15%～20%，壓縮機能耗低，該運行狀況4～6h，每小時節(jié)約3.8MPa動力蒸汽5t左右，單次開車節(jié)省3.8MPa動力蒸汽，節(jié)約0.135萬元左右。

4）開車過程減少損失液氨約3t，單次開車節(jié)約資金0.6萬元。

5）改變開車方法后，此流程設計只作為升溫鈍化使用，閥門使用壽命大大延長，年節(jié)約維修費用約5萬元。

5 結論

該開車法從2013年首次開始使用，至今在我公司尿素裝置上已使用多次，滿足尿素生產工藝要求。大大改善了員工勞動條件和作業(yè)環(huán)境，有利于員工健康，提高了資源利用率，避免了開車過程中放空氣體對環(huán)境的污染。該方法已獲得發(fā)明專利授權，有望在同類型裝置推廣使用。

Application Summary of No-Venting High-Pressure Driving Method for CO2Stripping Urea Plant

Sun Yan，Zhang Yi-fang，Ma Xue-cheng

May 19，2014，Yankuang Xinjiang Coal Chemical Co，Ltd.urea plant，because of the synthesis tower gas venting control valve HV-8003 valve leakage shutdown maintenance，urea plant in the HV-8003 valve exit system maintenance situation，Study and formulate practical driving scheme，the process of safe implementation.

CO2stripping unit；driving method；no venting

TQ441.41

A

1003-6490（2016）07-0002-01

2016-07-07

孫巖（1973—），男，山東滕州人，主要從事生產技術管理工作。