[小學]04尿素裝置技改工藝方案

1、尿素裝置技改工藝方案渦陽遠東化工機械有限公司 彭木成 李廷仁1概述該公司現(xiàn)有的尿素裝置，系采用我公司設計的年產(chǎn)四萬噸尿素通用設計，1994 年5月建成投產(chǎn)，經(jīng)改造后尿素裝置能力已達日產(chǎn)尿素300噸。目前，對于全循環(huán)法尿素裝置的改造，有幾種工藝方案可選擇，如我公司的二氧化碳 氣提高壓圈技術(shù)、改良全循環(huán)法技術(shù)、意大利斯那姆公司的氨氣提高壓圈技術(shù)、瑞士 卡薩里公司的高壓圈技術(shù)等。根據(jù)各項技術(shù)的使用情況、技術(shù)要求以及該公司的實際 情況，本次技改擬采用改良全循環(huán)法技術(shù)，以求少投入多產(chǎn)出，大幅節(jié)能的技改方案。木次技改主要集中在尿素合成、中壓循環(huán)、蒸發(fā)造粒工序以及蒸汽冷凝液分級回 收分級使用。2尿素裝置技改

2、方案2. 1合成現(xiàn)有尿素合成塔容積為20m3,本次擬新增一臺容積為20nf尿素合成塔，雙塔并聯(lián)操 作。采用我公司開發(fā)的新型尿素合成塔盤改造原尿素合成塔，尿素合成轉(zhuǎn)化率可達65%以 上，根據(jù)其他同類型裝置的實際生產(chǎn)情況及有關(guān)技術(shù)文獻資料看，合成轉(zhuǎn)化率每升高 1%,中低壓循環(huán)的負荷將減少10%。中低壓循環(huán)負荷的降低意味著分解所需加熱蒸汽 減少和循環(huán)回收所耗電能的降低。2. 2中壓分解采用新型的自汽提式一分塔代替原預蒸惚塔，是改良全循環(huán)法技術(shù)的核心之一。 該技術(shù)借鑒了二氧化碳氣提床素工藝和中壓聯(lián)丿求床素工藝的經(jīng)驗，目的在于提高一段 分解的蒸汽利用率，從而實現(xiàn)節(jié)能的口標。一分塔設備直徑4 1200mm

3、,高約10000mm,汽捉換熱而積350m2o2. 3屮壓吸收(1) 一吸塔本次一吸系統(tǒng)改造的措施為：增加第二臺一吸冷卻器，增加一臺板式換熱器作軟 水冷卻器。對于一吸塔關(guān)鍵要搞好鼓泡段的操作，i大i為95%的c0?吸收是在鼓泡段，而精 館段的能力很小，木次改造也是從這點考慮的。一吸塔鼓泡吸收可分為三個部分：一 是一段蒸發(fā)器熱能回收段；二是一吸冷卻器；三是一吸塔底部鼓泡段，而這三部分的 重點就是一吸冷卻器。木次改造，一吸塔采用新工藝流程，該新工藝流程將一吸塔第九塊塔盤的液體 送到一吸冷卻器，使一吸塔底部的鼓泡段全部移到一吸冷卻器，這樣可減少頂部冋流 氨的加入量，減輕精謂段的負荷，使其增產(chǎn)15%2

4、0%。(2) 一吸冷卻器和軟水冷卻器目前只有一臺一吸冷卻器，換熱面積79m2, 一臺軟水冷卻器，換熱面積34m此次需 增加第二臺一吸冷卻器，換熱面積為150m2,與原一吸冷卻器串聯(lián)使用。較高溫度脫 鹽水的熱量需由冷卻水移走，因此增加一臺板式換熱器替代原軟水冷卻器，換熱面積 為100m%新增二臺軟水循環(huán)泵取代原有設備，其技術(shù)參數(shù)為q=300m7h, h=30mo(3) 氨冷凝器現(xiàn)冇氨冷凝器總換熱面積為540m2,本次新增一臺氨冷凝器，換熱面積a=300m2, 將現(xiàn)有的氨冷凝器(a)作為閃蒸冷凝器使用。2. 4低壓循環(huán)系統(tǒng)現(xiàn)有的二分塔1)700/ 600 a = 70m2,能力明顯不足，擬將替換卜

5、來的預蒸憎塔作二 分塔使用，以滿足改造后生產(chǎn)需要。本次新增一臺二循一冷器，換熱面積a =400m2, 將原冇的二循一冷作為二循二冷器使用，淘汰原冇二循二冷器，這樣改造后，低壓系 統(tǒng)可滿足尿索改造后生產(chǎn)要求。2. 5蒸發(fā)系統(tǒng)由于產(chǎn)量的大幅增加，現(xiàn)有蒸發(fā)系統(tǒng)能力不足，須作改進。新增一臺閃蒸槽，規(guī)格為© 1000。更換一段蒸發(fā)加熱器，規(guī)格為700,換熱面積a上二40m2/a下二11(w。新增一段蒸發(fā)尿索洗滌裝置，回收蒸發(fā)蒸汽中的尿索，使解吸塔出口廢液中的樂 索降到0.5%以下。更換二段蒸發(fā)加熱器，規(guī)格為4)400,換熱面積a =15m2o由于能力的擴大，原有的二段抽真空能力不足，為保證二段

6、蒸發(fā)的真空度，本次 改造在二段蒸發(fā)后增加升壓器，使二段蒸發(fā)為三級噴射。2. 6造?，F(xiàn)冇造粒塔為4)9000, h=70m,可滿足h產(chǎn)450噸尿素生產(chǎn)能力。采用新型變頻造粒噴頭代替原造粒噴頭，以降低造粒塔尾氣尿素粉末含量高的問 題。2. 7蒸汽系統(tǒng)現(xiàn)有的蒸汽系統(tǒng)蒸汽壓力為1. 275mpa及0.39mp&。木次增加一臺屮壓蒸汽膨脹槽，副產(chǎn)0. 588mpa的蒸汽，用于解吸塔，使蒸汽冷凝液及蒸汽利用更趨合理。2.8主要動設備改造（1）二氧化碳壓縮機根據(jù)實際生產(chǎn)中，眾多產(chǎn)量較高（超設計值）的廠通過提高二氧化碳壓縮機入口壓力 （一般可穩(wěn)定在1000mmh20柱表壓）來實現(xiàn)增產(chǎn)，且能連續(xù)穩(wěn)定運行

7、，故此次改造c0< 壓縮機一入壓力亦按1000mmh20（表）計算。每噸尿素消耗定額為770kg （100%c02計）進入尿素界區(qū)的原料氣體工藝參數(shù)如下：v=18.75x7701x22. 4x440.957273.15+35x 273. 150. 1013x0. 1113-0. 0056c02純度 含氧量 壓力 溫度 水蒸汽飽和度 小時尿素產(chǎn)量95. 7%（體積，加氧后）0. 5% （體積）0. 1113mpa（絕）w35°c100%18.75t/h （450t/d）據(jù)此，正常生產(chǎn)時原料c0?氣體流量為:二 8304. 2 m3/h=138. 4 m3/min該廠現(xiàn)有打氣量為4

8、9m7min的co2壓縮機兩臺，滿負荷生產(chǎn)時兩臺全開。改造后增加 一臺95m7min的co2壓縮機,電機功率1200kw。（2）液氨泵450t/d尿素時，進入液氨泵的液氨量為25406kg/h,溫度為35°c,密度為587kg/m3, 則液氨的體積流量為25406/587m3. 3“7h。原設計選用的兩臺液氨泵流量為20m7h, 電機功率132kwo此次改造新增一臺液氨泵，流量為25m7h,電機功率132kw,變頻 調(diào)速，同時將原液氨泵進行改造，更換電機改無極變速為變頻調(diào)速。改造后止常生產(chǎn)時，兩開一備。一甲泵450t/d尿素時，進入一甲泵的一甲液量為23550kg/h,溫度為90&#

9、176;c,密度為1060kg/m 則一甲液的體積流量為23550/1060=22. 2m7h。原設計選用的兩臺一甲泵流量為 12m7h,電機功率llokwo此次改造新增一臺一甲泵，流量為12m7h,電機功率llokw, 變頻調(diào)速。改造后正常生產(chǎn)時，兩開一備。（4）二甲泵與氨水泵原二甲泵與氨水泵體積流量均為3m3/h,滿負荷生產(chǎn)時兩臺全開。木次增加二臺9m3/h 二甲泵，電機功率llkw,原二甲泵作氨水泵使用。（5）熔融泵熔融尿索體積流量為15. 6m'/h,原通用設計熔融泵流量為10m7h,揚程為69m,配7. 5kw 電機。應更換為流量20m7h,揚程為82m,配變頻電機，功率18

10、kw,兩臺，一開一備。3改造前后消耗比較表6-1改造前后主要消耗比較表（噸尿素）序 號名稱規(guī)格單位消耗定額備注改造前改造后1冷卻水w32°c at=6°ct1801502電kwh1701503蒸汽1.275mpa 飽和t1.71.354氨t0. 630. 594工藝流程說明4. 1二氧化碳壓縮來自脫碳工段的二氧化碳氣體溫度3540°c,壓力0. 1053mpa （絕）,純度為95. 7%（干基、體積），含氧量0.5%（干基、體積），經(jīng)液滴分離器分離出液滴后進入c0? 壓縮機；經(jīng)一、二段壓縮到0.9811. 128mpa （絕），冷卻除油除水后送往co2凈化工 序進

11、行脫硫處理，凈化氣體返冋co?壓縮機，經(jīng)三、四、五段壓縮到20. 69mpa（絕）， 約110°c,送往尿素合成塔。4.2 co?凈化來自co?壓縮機二段岀口的co?氣體，進入兩個串聯(lián)的脫硫槽，氣體中的硫化物 與脫硫劑作用，從0. 15g/m"標）被脫至0. olg/nf （標）以下，岀脫硫槽的凈化氣體去c02 壓縮機三段入口。當脫硫劑中硫含量達到約20%（重量）時，啟用備用的脫硫槽，并對原脫硫槽中的 脫硫劑進行更換作備用。4.3氨的輸送和尿素合成來自冷凍工段液氨貯罐的tw30°c、p2.06mpa（絕）的原料液氨經(jīng)氨過濾器過濾 將液氨送入系統(tǒng)。在控制盤上由流量記

12、錄器記錄進入系統(tǒng)的原料氨量。經(jīng)液氨過濾器 的液氨送入液氨緩沖榊的原料室中。由中壓循環(huán)系統(tǒng)返冋的液氨，進入液氨緩沖槽的 回流室。一部分作為一吸收塔的回流氨。多余的液氨流過溢流隔板進入原料室，與新 鮮原料氨混合。原料液氨與溢流液氨匯合后，從液氨緩沖槽原料室進入高壓液氨泵， 高壓液氨泵將液氨加壓到20. 69mpa（絕）后去液氨預熱器，被蒸汽冷凝液加熱至70°c 進入廉索合成塔。原料co?氣體、液氨、循環(huán)冋收工序來的一甲液同時送入尿素合成塔底部，其組 成 nh3/co24. h20/c020. 65 0.7,在約 19. 71mpa（絕），188°c 的條件下合成。氣液 混合物自

13、下而上經(jīng)多塊塔板，經(jīng)足夠的停留時間，約有65%的co?轉(zhuǎn)化為樂索。多塊 塔板可防止物料在塔內(nèi)返混，形成類似幾個串聯(lián)的反應器。反應熔融物自塔頂排出。 床素合成塔壓力由出口壓力調(diào)節(jié)閥控制。4.4循環(huán)回收尿素合成塔的反應熔融物經(jīng)出口壓力調(diào)節(jié)閥減壓至1. 77mpa （絕）進入預分離 器，在此分離出閃蒸氣體后，溶液自流至一分塔蒸憎段，與一分加熱器來的熱氣體逆 流接觸，進行傳熱蒸憾，使液相屮的部分甲錢與過剩氨進一步分解，氣化進入氣相。 同時氣相中的水蒸汽部分冷凝，蒸憾后的尿液自上而下進入汽提管內(nèi)，在蒸汽的加熱 作用下約88%的甲鍍在此分解。預分離器分離出的氣體去一吸冷卻器。一分塔塔底排 出的液和，經(jīng)減壓

14、送往二分塔。來自一分塔的一段分解氣與二甲液在熱能回收器發(fā)生冷凝，放出熱量用于加熱尿 液。熱能回收器排出的氣液混合物進入一 吸冷卻器的底部，在軟水的循環(huán)冷卻作用下, 氣體進一步發(fā)生冷凝，出一吸冷卻器的氣液混合物進入一吸塔，氣相經(jīng)鼓泡段鼓泡吸 收后未吸收的氣體進入精洗段被來自惰洗器的濃氨水與來自液氨緩沖槽的回流氨進 一步精洗吸收，塔頂排出的約50°c,含c02<100ppm的氣氨進入氨冷器（a）,部分氣 氨在此被冷凝下來流往液氨緩沖槽。出氨冷器（a）的氣體經(jīng)惰洗器的防爆空間后依次 進入氨冷器（b）、氨冷器（c）,在此冷凝下來的液氨也流往液氨緩沖槽。未凝氣送惰洗 器，被來自二循二冷器

15、的氨水吸收，尾氣經(jīng)減壓送尾吸塔。惰洗器排出的約45°c氨 水送往一吸塔頂部，一吸塔底部得到的9095°c卬液經(jīng)一甲泵加壓送往尿素合成 塔。一分塔排出的尿液經(jīng)減壓至0. 290. 39mpa （絕）后，送入二分塔上部的填料 段，與來口二分塔加熱器段的氣體逆流接觸后進入加熱段被蒸汽加熱到135140°c, 尿液屮殘留的過剩氨與甲鞍基木在此氣化分解進入氣相。出加熱段的氣液混合物經(jīng)分 離后，尿液減壓送往閃蒸槽，氣體經(jīng)填料段后自二分塔頂排出，與來自解吸系統(tǒng)的解 吸氣混合后進入二循一冷器，被蒸發(fā)冷凝液吸收，生成的二甲液由二甲泵送往熱能回 收器。出二循一冷器的氣體在二循二冷器內(nèi)

16、繼續(xù)被蒸發(fā)冷凝液吸收，生成的氨水由氨 水泵送往惰洗器，尾氣去尾吸塔。惰洗器尾氣與二循二冷器尾氣混合后由尾吸塔底部 進入，被來自尾吸泵的蒸發(fā)冷凝液吸收，生成的碳錢液送往碳錢液槽貯存，尾氣通過 放空總管放空。4. 5尿液加工二分塔排出的床液經(jīng)減壓至約0. 044mpa （絕）后進入閃蒸槽，由甲錢冷凝熱加 熱，在此分離為氣液兩相，約90°c, 71% （重量）,含氨0.6% （重量）的尿液排往一 段蒸發(fā)器，在0. 033mpa （絕）下，尿液經(jīng)蒸汽加熱段被加熱到130°c,濃度約96% （重 量）。在一段蒸發(fā)器分離段分離岀的尿液去二段蒸發(fā)器，在0. 0033mpa （絕），140

17、°c 下被濃縮到約99. 7% （重量）的熔融尿素，經(jīng)分離段分離后，熔融尿素由熔融泵送往 位于造粒塔頂部的旋轉(zhuǎn)噴頭進行造粒，造粒塔底得到的成品顆粒尿素由膠帶輸送機送 至包裝樓包裝。當蒸發(fā)系統(tǒng)操作不正常吋，從閃蒸槽出來的尿液可暫吋貯存在尿液槽屮，等蒸發(fā)造粒 系統(tǒng)操作正常后，rfl尿液泵送入一段蒸發(fā)器。一段蒸發(fā)氣經(jīng)尿索洗滌系統(tǒng)回收尿索后，與閃蒸氣匯合送至一段蒸發(fā)冷凝器冷 凝，兩者壓差靠閥門調(diào)節(jié)。一段蒸發(fā)冷凝器未凝氣由-段蒸發(fā)噴射器抽至放空總管放 空。二段蒸發(fā)氣經(jīng)升壓器抽至二段蒸發(fā)冷凝器冷凝，未凝氣由二段蒸發(fā)噴射器（a） 抽至屮間冷凝器冷凝，未凝氣由二段蒸發(fā)噴射器（b）抽至一段蒸發(fā)冷凝器氣

18、體入口 總管上。二段蒸發(fā)冷凝器冷凝改水冷取消氨冷。4. 6工藝冷凝液分配一、二表冷凝液槽分為一段蒸發(fā)冷凝液室、二段蒸發(fā)冷凝液室。二段蒸發(fā)冷凝液貯存于二段蒸發(fā)冷凝液室，由蒸發(fā)冷凝液泵送往二循一冷器與二循二 冷器，其小不足部分通過貯槽隔板底部小孔引入一段蒸發(fā)冷凝液。中間冷凝液和-段 蒸發(fā)冷凝液貯存于一段蒸發(fā)冷凝液室，除部分補入二段蒸發(fā)冷凝液室外，其余全部由 尾吸泵送至尾吸塔作為吸收液。尾吸塔底部得到的碳錢液送至碳錢液槽貯存，系統(tǒng)各 處的排放液亦進入碳錢液槽。4. 7解吸碳鞍液由解吸泵送至解吸換熱器，與來口解吸塔底部的廢液進行換熱后送入解吸 塔上部，與解吸塔的蒸汽逆流接觸，經(jīng)塔盤蒸錨后，塔頂?shù)玫降膞

19、h3-co2-h2o混合 氣體進入冋流冷凝器，在此部分冷凝，冷凝液返回解吸塔塔頂作為回流液，未凝氣送 二循一冷器。解吸塔塔底排出的廢液屮尿素含量小于0.5%、氨含量小-t 0. 07%,此廢 液經(jīng)解吸塔換熱器冷卻后排入污水處理站。冋流冷凝器的操作是根拯解吸負荷及工藝生產(chǎn)系統(tǒng)的水平衡情況，通過改變進入 解吸塔冋流液流量來調(diào)節(jié)解吸氣的組成，使得隨解吸氣返冋牛產(chǎn)系統(tǒng)的水量得到適宜 的控制。4. 8蒸汽及蒸汽冷凝液1.275mpa （絕）的飽和蒸汽來自管網(wǎng)，經(jīng)調(diào)節(jié)閥穩(wěn)壓并由汽液分離器分離出水分 后送入各加熱設備及各蒸發(fā)噴射器。來自各加熱設備的1. 275mpa （絕）蒸汽冷凝液入中壓蒸汽膨脹槽，膨脹出約0. 588m