三胺裝置節能技改反應工段氨的應用及措施

摘 要：反應工段是三胺裝置節能技改的核心，氨不參與反應，主要作用是促進反應器內部循環，防止堵塞，確保儀表導壓管暢通、閥門靈活，事故狀態下裝置安全停車。三胺的熔點是352℃，維持氨的溫度是保證反應工段穩定的核心。

關鍵詞：反應工段;氨;溫度

我公司三聚氰胺生產裝置在工藝上采用高壓法生產，將熔融尿素送入刺刀管式反應器中，在高溫、高壓下聚合生成三聚氰胺，再經過急冷、汽提、離心、干燥生成成品三聚氰胺。因此，反應工段是高壓法生產三聚氰胺裝置的心臟。其操作溫度為370-380℃，操作壓力為7.0-9.0MPa。為提高三胺產品的競爭力，我公司進行節能技改，反應工段增加兩個關鍵設備，使反應工段內物料進行氣、液分離，降低副產物的生成，增加反應工段負荷，提高轉化率，降低噸三胺生產成本消耗。為保證反應工段的生產穩定，新增加一臺氨加熱器，確保尾氣分離器、后置反應器底部進氨及儀表閥門氨沖洗的溫度。目前反應工段各項工藝指標均達到設計要求，生產能力穩定。但是，在開車的過程中也出現了一些問題，本文將對這些問題給以分析并提出解決方案。

1 反應工段的設備和作用

1.1 反應器的結構及作用

反應器（如圖1）是一圓柱形耐壓筒體，反應器熱量由熔鹽供應。尿素的聚合在此設備內進行。內部裝有六層共339根刺刀管，它們環形分布在中心管的周圍，中心管下方有一物料接液盤，盤的周圍開有36個長圓孔，正常生產的內部物料從中心管下來，通過36個孔循環到刺刀管側。從反應器底部進入的熔融尿液和氨混合從接液盤的周圍進入循環。在刺刀管環隙和中心管內共有四套熱電偶組，每組6個熱電偶，從下向上均勻分布。頂部裝有反應器出料管，筒體外側是導熱姆預熱夾套。

1.2 尾氣分離器的結構及作用

尾氣分離心器是接收反應器出來的氣、液混合物，在此設備內，混合物進行初步氣、液分離，氣相送至急冷塔進行回收，液相依靠液位差進入后置反應器，液位由后置反應器擋板控制。尾氣分離器外側附有導熱油夾套，開車時預熱。

1.3 后置反應器的結構及作用

后置反應器內部有6層塔盤，液體三聚氰胺依靠重力作用從反應器尾氣分離器V-301流進后置反應器R-301，在后置反應器底部增加一股氣氨，促進物料攪拌，在塔盤的作用下氣、液兩相分離，氣相進入急冷塔，95%的三胺物料由液相進入溶解釜。后置反應器外側有熔鹽夾套，熱量由熔鹽提供。

1.4 氨加熱器的結構及作用

氨加熱器是由電加熱器，使氣氨由190℃升溫至380℃，

氨加熱器有兩臺（E8104/E311），E8104高溫氨供反應器底部進氨，E311供應尾氣分離器、后置反應器氨沖洗及底部進氨，特別是尾氣分離器、后置反應器氨的溫度必須保證。為保證尾氣分離器、后置反應器氨的溫度，在E8104、E311出口管線增加互通管線，緊急情況下可用E8104代替E311，保證后置反應器溫度。

2 氨的流程

液氨經氨泵升壓到9.0MPa，通過E8103蒸汽加熱至190℃，分兩路分別進入E8104/E311電加熱器加熱至380℃，氣氨送至反應工段。為避免E311故障，造成氨溫度下降，致使尾氣分離器、后置反應器儀表指示漂移，閥門卡澀，液相管線堵塞，三胺裝置被迫故障停車。

3 運行中出現的問題及原因分析

由于設計、施工原因，氨管線在投用后未達到設計指標（溫度），為避免出現次生危害，進行了技改。

3.1 熱偶固定問題

由于氨管線壓力高9.0MPa，溫度380℃，熱電偶固定設計由卡箍固定，由于氨是隔膜泵進行升壓，氨管線有輕微振動，熱電偶輕微晃動，熱電偶與管線壁接觸面振動、位移，造成熱電偶溫度與實際氨溫度產生偏差，顯示溫度偏低。經過分析決定采取絲扣固定，熱電偶與管線壁緊密接觸，改造后氨的溫度指示正常。

3.2 氨管線保溫

E311出口氨管線保溫厚度設計為100mm，氨投用后，氨的各分支管線溫度與E311加熱溫度相差較大。主要原因：E311測量的是電加器內部溫度，各支點測的是管壁溫度;現場測各保溫溫度，保溫表面溫度超過50℃，保溫效果較差;氨管線與其他工藝管線間距過小，保溫層與其他工藝管線包在一起，影響熱量損失。

采取措施：增加氨管線與其他工藝管線間距，保溫層厚度增加至300mm，測保溫層表面溫度與環境溫度一致。

3.3 氨沖洗溫度

由于氨沖洗支管較多、管線長，流量少，氨管線固定支撐處易造成熱量損失，特別是后置反應器液相出口兩支氨沖洗管線溫度偏低。經過分析，此兩支管線氨沖洗夾套增加高高壓蒸汽加熱，管線固定支撐與管線接觸面增加絕緣材料，避免散熱，改造后氨沖洗溫度升高。

4 結束語

通過對反應工段的設備結構、工作原理、物料性質的總結及開車中出現的問題，通過現場排查分析和解決問題，積累了一定的操作經驗，從而保證氨的溫度，為三聚氰胺裝置的安、穩、長、滿、優運行創造了條件。

作者簡介：

羅明偉（1984- ），男，工程師，從事三聚氰胺的生產工作，河南省中原大化集團有限責任公司三聚氰胺事業部。