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1、第十五届全国尿素厂年会论文资料集 尿素装置技改综述 石锋李振强郭爱华夏春燕 ( 山东海化盛兴化工有限公司青州2 6 2 5 0 0 ) 6 7 1概况 山东海化盛兴化工有限公司( 原青州化肥厂) 4 0k t a 尿素装置采用水溶液全循环法二版 通用设计，于1 9 9 7 年建成投产，经过不断挖潜和技术改造，2 3m 3 单尿素合成塔装置已达到 1 5 0k t a 生产能力，各项消耗指标均有所下降，现将主要改造内容及运行情况总结如下。 2改造内容及效果 2 1 高压系统 2 1 12 3o 尿素合成塔原设计自下而上3 层旋流板、5 层多孔板，随着产量的提高，尿塔 生产强度的增大，C 0 2
2、转化率明显下降。在尿塔不增大的情况，提高产量降低消耗的重要途 径就是采用先进技术改造塔内件，提高C 0 2 转化率。 2 0 0 5 年1 0 月采用武汉绿寰科技发展有限公司的G C IB 型塔盘1 5 层进行改造，底部 保留了2 层旋流板和l 层多孔板，塔板总数共1 8 层。 G C IB 型高效翅片塔盘顶部装有旋转形翅片，使通过翅片的气体达到一定的旋转速度， 将塔盘上气相流与液相流分开，从而减少轴向返混，通过翅片的气体达到一定的旋转速度后 可变为径向四周运动，提高径向混合程度，促进甲铵脱水生成尿素的反应，加速气液之间达 到最终的质热平衡，真正实现杜绝返混，高效吸收的目的。改造后在生产强度2
3、 2t u r m 3 d 时，C 0 2 转化率仍保持6 3 巧4 。 2 1 2 新增4 M 2 0 7 2 2 1 0 型C 0 2 压缩机、3 Y A 2 4 2 2 液氨泵、3 J l A 1 6 2 2 一甲泵各l 台，柱 塞泵采用变频调速，正常生产时开2 备1 。 2 2 中压系统 2 2 1 中压分解系统由原设计的预蒸馏工艺改为预分离一自汽提工艺。新增1 台中1 4 0 0 预 分离器和1 台1 2 0 0 、F = 3 5 0m 2 自汽提式一分塔。出尿塔的合成液经预分离器后，气相经 闪蒸加热器后进入一吸冷却器，液相进入自汽提一分塔上部，经5 0 5 0 鲍尔环填料的蒸 馏作
4、用以降低气相中夹带的水分后，通过液体分布器均匀分配到每根汽提管中，并自然成膜 沿管壁自上而下流动加热分解，在分解过程中由于氨的蒸发产生氨气对C 0 2 有一定的汽提 作用，尿液由原浸没式换热变为膜蒸发传热后，传热系数大大提高。 自汽提一分塔主要优势是在分解方面提高了蒸汽利用率，降低了蒸汽消耗，由于膜蒸发 传热工况下传热系数大大提高，操作弹性加大，加热器壳程蒸汽压力由原预蒸馏工艺的 0 9 1 0M P a 降至现在的0 5 5 0 6 5M P a ，即可将尿液加热至1 5 5 ，设备传热温差仅1 0 “ C 。 当外供蒸汽管网压力降至O 7M P a 时，系统仍能保持正常生产。 使用自汽提式
5、一分塔应注意防止液体分布器3 个2 5 小孔被杂质堵塞，若小孔堵塞， 会导致成膜不均匀，降低分解效率，并加剧汽提管腐蚀。因此必须保证入塔物料洁净。C 0 2 压缩机、空压机应选用无油润滑型并配分离器，防止带入油污。液氨泵、一甲泵出口加管道 过滤器，防止柱塞填料等杂质入塔，同时在汽提塔入口加过滤器把关，避免杂质进入汽提塔。 2 2 2 中压吸收系统加大了一段蒸发热能利用段和一吸冷却器换热面积，由原来的5 0m 2 和 第十五届全国尿素厂年会论文资料集 7 1 1 “ 1 2 分别改为1 2 0m 2 和1 8 0m 2 + 1 8 0m 2 ( 2 台串联) ，强化一吸塔热负荷外移，使N i l
6、 3 和 C 0 2 在一吸塔外充分反应成甲铵，提高了一吸塔生产能力，同时一吸冷却器热软水与铜洗工 段形成热力网络。 2 2 3 一吸塔是水溶液全循环工艺尿素生产的关键设备，原设计一吸塔规格为O1 1 0 0 8 4 9 8 ，精洗段9 层泡罩塔盘。 为达到1 5 0k t a 生产能力，对一吸塔进行了改造：( 1 ) 将一吸塔鼓泡段加大，改为1 1 0 0 中1 6 0 0 5 0 0 0 。( 2 ) 一吸塔塔盘下部采用4 层宁波远东化工科技公司的D L 型塔盘，将上部 5 层泡罩塔盘的泡罩个数由每层的4 1 个增加到5 6 个。D L 型塔盘解决了气液比偏大的问题， 提高了气体通量和分离
7、效果，泡罩塔盘个数的增加，加大了气体流通通道，减少了阻力，满 足了负荷增加的要求。改造后中压系统阻力( 汽提塔与氨缓冲槽压差) 由原来的O 1 8h 位a 降至0 1 2M P a ，从而降低了中压分解压力，提高了分解率。 2 2 4 氨冷凝器A 由原1 1 0m 2 改为4 3 0m 2 ，氨冷凝器总换热面积8 7 01 “ 1 2 ，保证了气氨的回 收，中压放空阀开度由原来的8 0 减为现在的6 0 ，放空量明显减少，降低了惰洗器和尾 吸塔负荷。 2 3 低压系统 2 3 1原1 1 0 0 预蒸馏塔改为二分塔，内件由原5 层泡罩板改为2 5 0 Y 规整填料，高度2 2 5 0 m m
8、，加热器利用原9 4m 2 一分加热器，提高了分解效率。 2 3 2 新上1 台F = 2 2 0m 2 预冷器。与现有2 2 0m 2 二循一冷、5 0m 2 二循二冷串联使用，以 满足生产要求。 2 3 3针对二循一冷分离空间小易带液问题，新上1 台l1 0 0 m m 分离器，出二循一冷气液 混合物进入分离器气液分离后，气相去二循二冷，液相去二甲泵。 2 3 4 新上1 台3 h A - 5 5 2 5 二甲泵，开2 备l 。 2 4 蒸发系统 2 4 1 采用三段蒸发工艺，利用原5 0m 2 一段蒸发热能利用段、原1 1 0m 2 氨冷凝器A ，改为 闪蒸加热器和闪蒸冷凝器，闪蒸加热器
9、热源利用预分离器出气，闪蒸下液温度由原来的9 5 提高到现在的1 0 8 。 2 4 2 针对蒸发分离器与加热器一体式结构分离效果差的问题，将加热器换热面积加大的同 时改为分体结构，切线进入，强化旋风分离，提高了分离效果。降低了气体中夹带尿素含量， 一蒸加热器改为5 0m 2 ，二蒸加热器改为1 5m 2 。 2 4 3 ；蒸加热器0 2 5 2 5 换热管材质原为3 1 6 L ，一般使用半年即泄漏需停车更换，现改 为0 2 5 2 钛材换热器，设备使用周期大大延长，避免了因设备泄漏而造成意外停车。自2 0 0 3 年1 2 月投运至今未发生泄漏和腐蚀减薄现象。 2 4 。5 采用自行设计的
10、l 台水力喷射器代替原一段喷射器和二段喷射器B 抽真空，一段真 空度可达7 3 3 3k P a ，二段真空度可达9 5 9 9k P a ，水力喷射泵型号为I H l 0 0 - 6 5 - 2 0 0 ，电机3 0 k W ，开l 备1 ，实现吨尿素节省蒸汽5 7k g ，且操作稳定，避免了因蒸汽管网压力波动造成 真空度波动。 2 4 6 造粒塔底增设沸腾流化床降温装置冷却成品尿素，以满足0 9 0 0 0 X 6 4 0 0 0 造粒塔通过 5 0 0t d 生产能力，风机型号G 4 7 3 N O 11 D 型。 经过以上改造，产品优级品和一级品率一般9 0 ，产品合格率1 0 0 。
11、 第十五届全国尿素厂年会论文资料集 2 5 解吸系统 ， ， 一 。 2 5 1 原解吸塔 7 0 0 X1 0 8 3 7 ，内件为2 5 层泡罩塔盘，现将解吸塔简体加高5 0 0 0 ，使总高 度达1 5 8 3 7 ，内件采用天津博隆塔器新技术开发公司的新型高效分布器和规整填料，精馏段 高度2 0 0 0 ，蒸馏段高度8 0 0 0 分两段填装。 2 5 2 将1 8m 2 解吸冷凝器改为5 4m 2 ，以降低解吸气带水量。 2 5 3 解吸换热器由1 4 9m 2 列管式换热器更新为B R l 0 - 6 0 A 板式换热器，使入塔碳铵液温 度由原7 0 。C 提高到现在的1 2 0
12、以上，接近泡点温度进料，相当于增加了理论板数，且提高 了废液热利用率，节约了蒸汽。 D N 7 0 0 解吸系统经过以上改造可通过1 2m 3 h 解吸量，解吸废液氨含量O 0 5 ，一般 在0 0 2 - - 0 0 3 ，完全满足1 5 0k t a 尿素生产能力。 2 5 4 增设一分加热器蒸汽冷凝液膨胀槽，吨尿素可副产0 5M P a 蒸汽3 5 蚝，全部补入解 吸系统，不足部分由中压蒸汽补充。 2 6 原料C 0 2 气脱硫 改造前C 0 2 原料气中硫化物的脱除是采用活性炭吸附，普通活性炭由于只能脱除H 2 S ， 而不能脱除有机硫，经测定原料C 0 2 气中C O S ：7 1
13、5m g N m 3 ，C S 2 ：1 2m g N m 3 ，致使尿 素设备多次发生严重腐蚀。一分液镍含量高达3 4p p m ，产生红色尿素，造成系统停车，钝 化汽提塔，其操作温度被迫降低，装置不能长周期、满负荷运行。 新上一套水解一精脱硫系统，原料气首先经2 台粗脱硫罐用普通活性炭将H 2 S 脱至5 m g N m 3 以下，经加热至8 0 1 0 0 * C 进水解塔将C O S 水解转化为H 2 s ，经循环水冷却后进精 脱硫塔，将总硫脱至2m g N m 3 以下。 自2 0 0 5 年l O 月开车至今，未出现镍含量超标设备腐蚀情况，合成液镍含量0 0 5 p p m ， 一
14、分液镍含量0 0 9p p m ，保证了装置长周期连续运行。 2 7 循环水系统 原装置2 0 0 0m 3 h 尿素循环水能力，已不能满足生产要求，采取的措施是： 将原有2 0 0 0m 3 h 循环水供尿素框架2 6 层设备的冷却，1 2 S H 9 A 泵开3 备1 ；新增1 0 0 0 m 3 h 循环水供C 0 2 压缩机、空压站和一层设备的冷却，1 0 S H 9 泵开l 备1 ；新增5 0 0m 3 h 循环水供软水冷却器，I S l 5 0 1 2 5 - 2 5 0 泵开1 备l 。 3改造后运行情况 3 1目前装置主要操作数据 3 1 1高压系统 合成塔压力：1 9 8 、
15、， P a ；合成塔顶部温度：1 8 8 1 8 9 ；氨碳比：3 9 , - 4 0 ；水碳比：0 8 o 9 ； C 0 2 转化率：6 3 0 0 , - 6 4 。 3 1 2 中压系统 压力：1 6 5 1 6 7M P a 自汽提一分塔操作运行数据： 入口温度：1 2 0 , - 1 2 2 ；出口温度：1 5 4 1 5 5 ；出气温度约1 2 6 一吸塔操作运行数据： ( 下转第5 0 页) 第十五届全国尿素厂年会论文资料集 2 2 2 停留时间 汽提塔采用降膜式结构的重要原因之一是为了控制液体在塔内的停留时间，华昌化工股 份有限公司的汽提塔内有8 5 7 根3 l 3 X 6
16、 6 8 1 的2 5 2 2 2 列管，根据计算可知，物料在汽 提管内的停留时间约为1 分钟，为了尽量缩短物料在汽提塔内停留时间，减少尿素水解损失 和缩二脲生成，操作中应尽量将液位控制低些，如果液位过高，会使物料在塔内停留时间增 长，当高过C 0 2 入口管时，会使C 0 2 气进入汽提管分布不均，造成汽提效率下降，或引起 设备严重腐蚀。但液位也不能控制过低，否则C 0 2 气会窜入低压系统，造成低压系统超压， 其液位一般控制在3 0 左右为宜。 2 2 3 生产负荷 为了保证有良好的汽提效率，正常生产时一般将生产负荷控制在7 0 1 1 0 为宜，如 果负荷控制过高，会使管壁液膜增厚，传热效率降低，液体在塔内停留时间相对增长，
