尿素排氣筒“帶壓”的因素及影響

楊雪嬌， 張 亮， 張東旭

(兗礦新疆煤化工有限公司， 烏魯木齊 830000)

兗礦新疆煤化工有限公司(簡(jiǎn)稱兗新煤化)在新疆投資運(yùn)營(yíng)60萬t醇氨聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目，年產(chǎn)能為30萬t甲醇、52萬t尿素，同時(shí)副產(chǎn)2.6萬t硫酸及5萬t液氧[1]。該項(xiàng)目于2012年投產(chǎn)，在系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)排氣筒“帶壓”、氨水槽“冒氣”、現(xiàn)場(chǎng)“氨味”大等現(xiàn)象，給現(xiàn)場(chǎng)操作帶來隱患。通過尋找分析原因并優(yōu)化改善，最終系統(tǒng)穩(wěn)定安全運(yùn)行。

1 工藝概況

作為尿素系統(tǒng)中儲(chǔ)存冷凝液的設(shè)備，氨水槽將蒸發(fā)閃蒸系統(tǒng)、低壓循環(huán)系統(tǒng)、排放系統(tǒng)冷凝來的不同濃度的冷凝液(含有CO(NH2)2、NH3、CO2)歸集于不同的間隔，然后利用各自濃度的不同，經(jīng)過吸收、解吸、水解等工序，回收其中的NH3、CO(NH2)2。該工序在降低物料損耗的同時(shí)，可穩(wěn)定系統(tǒng)的操作，保護(hù)生態(tài)環(huán)境[2]。

尿素排氣筒裝置，可將系統(tǒng)中各裝置排出的尾氣再回收，使之變成“廢氣”(主要是N2、CO2)排出。系統(tǒng)尾氣排放流程見圖1。

圖1 系統(tǒng)尾氣排放簡(jiǎn)圖

氨水槽氣相管與排氣筒連通，當(dāng)尿素系統(tǒng)中其他子系統(tǒng)的尾氣放空量增加，引起排氣筒壓力上升，出現(xiàn)“帶壓”現(xiàn)象，導(dǎo)致氨水槽“冒氣”，影響系統(tǒng)正常運(yùn)行。

2 原因分析

(1) 汽提塔出液出現(xiàn)氣液夾帶現(xiàn)象，導(dǎo)致低壓循環(huán)系統(tǒng)壓力升高，系統(tǒng)負(fù)荷后移。

汽提塔出液氣液夾帶，是指二氧化碳原料氣被汽提液夾帶進(jìn)入低壓循環(huán)系統(tǒng)，同時(shí)汽提液液相中NH3的平衡分壓增大，使得精餾塔負(fù)荷增加。此時(shí)，需要消耗的熱量增加，才能滿足分離的需要。進(jìn)入低壓甲銨冷凝器的量增大，常壓吸收塔放出的尾氣量增加。由于排氣筒管徑固定，排氣量的增加，造成排氣筒壓力升高，使得排氣筒內(nèi)氣體經(jīng)過氨水槽氣相管線倒回氨水槽(幾乎為常壓儲(chǔ)槽)，沖破氨水槽頂部“液封”，氨水槽“冒氣”。應(yīng)檢查液位指示是否準(zhǔn)確，汽提塔出液閥門開度是否偏大。若氣液夾帶嚴(yán)重時(shí)，需檢查汽提塔中列管是否被堵塞。

(2) 精餾塔加熱蒸汽壓力不足，引起蒸發(fā)系統(tǒng)中輕組分含量增加，導(dǎo)致負(fù)荷增大。蒸發(fā)系統(tǒng)中最終冷凝氣排至排氣筒的氣量增加，使排氣筒“帶壓”，造成氨水槽“冒氣”。應(yīng)調(diào)節(jié)精餾加熱蒸汽用量，同時(shí)注意疏水，防止溫度下降[3-4]。

(3) 高飽器壓力不足，本應(yīng)在汽提塔中發(fā)生NH4COONH2分解反應(yīng)，因熱量不足未完全分解，進(jìn)而進(jìn)入精餾塔中繼續(xù)分解。這就增加了精餾塔的熱負(fù)荷，導(dǎo)致低壓循環(huán)系統(tǒng)超負(fù)荷，經(jīng)常壓吸收塔吸收后排至排氣筒“帶壓”，造成氨水槽“冒氣”。若蒸汽短時(shí)間能恢復(fù)，則崗位人員應(yīng)精心操作，控制指標(biāo)；若長(zhǎng)時(shí)間恢復(fù)不了，應(yīng)申請(qǐng)減負(fù)荷運(yùn)行，保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定。

(4) 高壓系統(tǒng)轉(zhuǎn)化率差，NH3/CO2配比失調(diào)，尿素減少使得NH4COONH2含量增加，造成汽提塔負(fù)荷增大；同時(shí)，高壓和低壓循環(huán)系統(tǒng)超壓，造成氨水槽“冒氣”。應(yīng)盡快調(diào)整NH3/CO2配比，調(diào)整系統(tǒng)物料指標(biāo)干預(yù)系統(tǒng)，使之在合理范圍內(nèi)。

(5) 解吸水解系統(tǒng)超負(fù)荷，氣相返回回流冷凝器時(shí)冷卻不了，造成回流超壓，開大放空去排氣筒或者去常壓吸收塔，造成尾氣放空量增大，氨水槽“冒氣”。解吸水解系統(tǒng)應(yīng)減負(fù)荷運(yùn)行，加大回流量，使之與系統(tǒng)負(fù)荷相匹配。

(6) 由于低壓循環(huán)操作不當(dāng)，低壓調(diào)溫水溫度過低，在低壓甲銨冷凝器中形成甲銨結(jié)晶，堵塞列管，導(dǎo)致?lián)Q熱效果減弱，同時(shí)吸收效果差，易造成低壓循環(huán)系統(tǒng)超壓及氨水槽“冒氣”。應(yīng)盡快提高低壓甲銨冷凝器調(diào)溫水的溫度，或者熱洗低壓循環(huán)系統(tǒng)。

(7) 系統(tǒng)開車時(shí)，由于合成塔溢流管未注液封造成“串氣”，以及汽提塔出液閥“串氣”，引起低壓循環(huán)系統(tǒng)超壓和排放量增加，導(dǎo)致氨水槽“冒氣”。應(yīng)立即排查，重新注液封或者關(guān)閉汽提塔出液閥，保證系統(tǒng)開車正常。氨水槽液封未封閉，也會(huì)造成“冒氣”現(xiàn)象，此時(shí)加注液封即可。

3 改進(jìn)措施

排氣筒“帶壓”影響蒸發(fā)系統(tǒng)真空度變化，一段真空壓力從-60 kPa上升至-40 kPa，波動(dòng)幅度大，造成一段和二段蒸發(fā)溫度下降。嚴(yán)重時(shí)，為防止蒸發(fā)系統(tǒng)結(jié)晶而將蒸發(fā)系統(tǒng)破真空、不提濃，從熔融泵出口返回尿液槽。此操作既影響系統(tǒng)安全運(yùn)行，又影響產(chǎn)品質(zhì)量。為了滿足系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行要求，車間將汽提塔液位操作范圍上調(diào)，減少出液的氣液夾帶，防止負(fù)荷后移；降低低壓循環(huán)系統(tǒng)壓力，由0.32 MPa降到0.29 MPa，既減弱了對(duì)蒸發(fā)系統(tǒng)的影響，同時(shí)又防止氨水槽“冒氣”。同時(shí)，定期熱洗低壓甲銨冷凝器，提高換熱器工作效率。

4 改進(jìn)效果

經(jīng)過此次指標(biāo)修正以及改進(jìn)，徹底解決了氨水槽“冒氣”現(xiàn)象，現(xiàn)場(chǎng)不再聞到“氨味”，同時(shí)蒸發(fā)系統(tǒng)運(yùn)行更加平穩(wěn)持續(xù)。

5 結(jié)語

通過對(duì)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)異常現(xiàn)象的反思，對(duì)系統(tǒng)指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化，把一切可能影響系統(tǒng)安全平穩(wěn)運(yùn)行的因素扼殺在隱患排查中，保證連續(xù)性、大型化生產(chǎn)。