汽提塔器常見問題的處理1

1、CO2汽提法尿素裝置中汽提塔常見問題的處理安徽中能 葛志軍尿素工藝有水溶液全循環(huán)法、CO2汽提法、氨汽提法，從綜合能耗和工藝合理性來比較，CO2汽提法工藝是最合理的工藝，這三套尿素工藝中都設(shè)置有汽提塔，水溶液全循環(huán)法中的汽提塔是中壓分解汽提塔，氨汽提法工藝中的汽提塔是高壓分解汽提塔，這兩種工藝都是利用自身分解氣作為汽提氣，分解效率低，一般僅為50-70%左右，而CO2汽提法工藝中的汽提塔，是利用CO2氣作為汽提氣，有效降低氣相中氨分壓，分解效果佳，一般為75-85%，所以它的工藝流程短，操作簡單，能耗優(yōu)勢大。CO2汽提法工藝中汽提塔是整個(gè)工藝的核心設(shè)備，它的配置和運(yùn)行指標(biāo)是整個(gè)系統(tǒng)能耗的關(guān)鍵因

2、素，并在運(yùn)行過程中汽提塔的正常維護(hù)和常見問題的處理成了決定系統(tǒng)能耗的重要因素。1、汽提塔結(jié)構(gòu)和工作原理一、汽提塔的結(jié)構(gòu) CO2汽提塔實(shí)質(zhì)是一臺(tái)立式固定管板降膜式列管換熱器，由高壓和低部分組成。汽提塔高壓部分由管箱短節(jié)球形封頭、人孔蓋、液體分布器、汽提管、升氣管、管板等部分組成。低壓部分由低壓殼體、膨脹節(jié)、防爆板等組成，見圖1。從CO2汽提塔結(jié)構(gòu)圖可以看出，氣提塔的結(jié)構(gòu)總體上分為三個(gè)部分，上部是供出尿塔合成液與汽提氣進(jìn)行氣液分離，其中的主要部件就是液體分布器，在每一根汽提管上部管口均對(duì)應(yīng)一個(gè)液體分布器，該分布器結(jié)構(gòu)其實(shí)非常簡單，就是一根約600 mm長的管子，管子下部（靠近汽提管端）每間隔120

3、°有一個(gè)約2.5mm的小孔，這樣設(shè)計(jì)的目的是為了保證每根汽提管均有合成液進(jìn)入，避免“干管”而引起汽提管超溫，從而造成汽提管腐蝕加劇而損壞；中部就是汽提管了（一般為31×6879×3）；下部供汽提液與CO2氣進(jìn)行氣液分離，其中的主要部件就是CO2氣體分布器，該分布器結(jié)構(gòu)也非常簡單，主要起到均勻分布CO2氣的作用。二、氣提塔的氣提原理 合成反應(yīng)液從管口N1進(jìn)入氣提塔上管箱內(nèi)，經(jīng)上管箱內(nèi)的液體分布器將液體均勻分布到每根氣提管內(nèi)。由于液體分布器的作用，液體在管內(nèi)形成一層液膜向下流。CO2氣體由塔底管口N3進(jìn)入塔內(nèi)，經(jīng)氣體分布器均勻分布到每根氣提管內(nèi)，與液體逆流接觸且產(chǎn)生氣

4、提作用。氣提作用所需要的熱量由高壓汽包來的高壓飽和蒸汽供給，該蒸汽從接管N5引入氣提塔殼側(cè)，蒸汽冷凝液由管N6排回到高壓汽包。合成反應(yīng)液經(jīng)氣提后所得到的CO2和NH3與CO2原料氣從管口N4一起返回到高壓冷凝器內(nèi)，氣提液則由管N2進(jìn)入低壓循環(huán)系統(tǒng)。汽提是以一種氣體通過反應(yīng)混合物，從而降低另一種或幾種氣體的分壓，使離解壓力降低的過程。所謂二氧化碳?xì)馓峋褪怯肅O2氣體通過反應(yīng)物，從而降低氣相中; 氨的分壓，促使甲銨分解。甲銨分解的反應(yīng)方程式： NH2COONH4 (液) 2NH3 (氣) + CO2 (氣) Q 這是一個(gè)可逆吸熱體積增大的反應(yīng)，只要能提供熱量、降低壓力或降低氣相中NH3和CO2某一

5、組分的分壓，都可以使反應(yīng)向著甲銨分解的方向進(jìn)行，以達(dá)到分解甲銨的目的。采用液態(tài)甲銨的生成或分解來說明：2NH3(液)+CO2(液) = NH2COONH4(液) 溶液中氨和二氧化碳與氣相中的氨和二氧化碳處于平衡，假設(shè)它們分別符合拉烏爾與亨利定律，則有： PNH3 = P0NH3NH3(液) PCO2=HCO2CO2(液)PNH3 - 溶液中氨的平衡分壓 PCO2 - 溶液中二氧化碳的平衡分壓 P0NH3 - 純氨的飽和蒸汽壓 HCO2 - 二氧化碳的亨利系數(shù)NH3(液) - 液相中氨分子分率，CO2(液) - 液相中二氧化碳分子分率由上述各式可知：當(dāng)用二氧化碳為氣提劑時(shí)，氣相中的氨分壓趨近于零

6、，則液相中氨的平衡分壓大于實(shí)際氣流中的氨分壓，故液相中的氨不斷汽化逸出，液相中NH3(液)降低，反應(yīng)向著甲銨分解成氨和二氧化碳的方向進(jìn)行。這就促使了液相中甲銨的分解。在甲銨分解的同時(shí)，液相中CO2(液)增加，與此相平衡的二氧化碳分壓大于實(shí)際氣相中的二氧化碳分壓，促使液相中二氧化碳汽化逸出。因此液相中甲銨不斷分解，液相中氨和二氧化碳不斷汽化逸出，從而實(shí)現(xiàn)氣提過程。從理論上講，在任何壓力和溫度范圍內(nèi)，用氣提的方法都可以把溶液中未反應(yīng)的甲銨完全分解。但在工業(yè)上，由于要求過程在一定的速度下進(jìn)行，因此必須保持足夠高的溫度。氣提塔實(shí)際上是一個(gè)多管降膜式濕壁塔。合成塔來的反應(yīng)液，通過合成塔出料調(diào)節(jié)閥HV20

7、1利用液位差進(jìn)入氣提塔上花板，每根氣提管上部有一液體分布器，當(dāng)液體流過分布器小孔后呈膜狀向下沿管內(nèi)壁流動(dòng)。隨著閥開度的改變，分布器上液層高度也改變。負(fù)荷高，液層高，流過小孔流量大，反之即小。當(dāng)液體下流后與下部來的二氧化碳?xì)怏w相遇，首先是游離氨被逐出，再向下是甲銨分解即以兩個(gè)氨分子一個(gè)二氧化碳分子這樣的比例分解出來。由于管外有壓力為2.0MPa左右的飽和蒸氣供給熱量，使分解反應(yīng)能夠不斷進(jìn)行。氣提過程之所以能實(shí)現(xiàn)是由于與反應(yīng)液呈平衡的溶液表面上氨蒸汽壓力始終大于氣相中氨分壓。這樣氨一直可以被分解出來，而二氧化碳則是由于化學(xué)平衡關(guān)系，當(dāng)減低氣相氨的濃度后，反應(yīng)向左進(jìn)行。在加熱和汽提的聯(lián)合作用下，使尿

8、素、氨基甲酸銨分解成氨和二氧化碳，并隨氣體介質(zhì)一起經(jīng)過液體分布器上部的升氣管進(jìn)入高壓甲銨冷凝器。由底部出來的尿素溶液經(jīng)調(diào)節(jié)伐LV203減壓后送入低壓循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)一步減壓分解其中的氨基甲酸銨。 2、汽提塔的重要指標(biāo) CO2入塔壓力：13.8-14.5MPa；CO2入塔溫度：95-120汽提塔出液溫度：165-172汽提塔出氣溫度：184-188汽提塔進(jìn)液溫度：183-185入塔最佳合成NH3/CO2比為2.89汽提效率為：78-85%3、常見問題及排除方法31 汽提塔滿液現(xiàn)象及處理方法汽提塔液位與合成塔液位一樣，是高壓系統(tǒng)重要工藝指標(biāo)之一，維持在正常液面在正?？刂品秶鷥?nèi)對(duì)穩(wěn)定高壓系統(tǒng)和循環(huán)系統(tǒng)的操

9、作有很大的作用。通常操作人員是合成出液伐和汽提塔出液共同進(jìn)行控制的。一旦操作不慎，會(huì)引起汽提塔液位升高。當(dāng)液位指示達(dá)到100%，但各種現(xiàn)象已表明，真實(shí)液位已超過100%，這各情況往往是汽提塔液位失靈造成的。此時(shí)操作人員應(yīng)積極采取措施，防止事故的擴(kuò)大。此種液位計(jì)的失靈的現(xiàn)象在實(shí)際生產(chǎn)中是容易發(fā)生的。因?yàn)槠崴何挥?jì)的重要部件-銫源在使用一段時(shí)間后容易引起衰減，且另一部件-探頭也會(huì)因各種原因造成失靈。滿液現(xiàn)象：汽提塔滿液最明顯的特征是：汽提效率下降，出液溫度超溫，出氣溫度超溫，甲銨冷凝器出液溫度上升，合成轉(zhuǎn)化率下降，如果判斷失誤，造成合成NH3/CO2比偏高，工況繼續(xù)惡化，合成塔液位滿液，加重液提

10、塔負(fù)荷，高、低壓系統(tǒng)嚴(yán)重超壓，整個(gè)系統(tǒng)紊亂，如果處理不當(dāng)會(huì)造成高、低壓系統(tǒng)設(shè)備損壞。產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因：當(dāng)汽提塔液位高時(shí)，CO2氣體分布不均，汽液比失調(diào)，汽提效率大幅度下降，未分解的甲銨液增多，液位繼續(xù)上升，如果汽提塔液位失真，汽提塔出液調(diào)節(jié)伐未及時(shí)調(diào)節(jié)，勢必造成滿液，進(jìn)一步影響汽提效率，由于分解少了，帶走的熱量少了，所以汽提塔出液、出氣都將超溫度，此兩點(diǎn)溫度是反應(yīng)汽提塔效率高低的重要參數(shù)。合成滿液嚴(yán)重，造成CO2出氣中夾帶合成液，由于合成液中有尿素組份，高壓甲銨冷凝器中冷凝溫度上升，容易誤認(rèn)為是NH3/CO2比少，加氨調(diào)節(jié)，勢必造成合成塔滿液，高壓系統(tǒng)將嚴(yán)重超壓。由于汽提效率的大幅度下降，大

11、量未分解的甲銨液進(jìn)入低壓循環(huán)系統(tǒng)，低壓循環(huán)系統(tǒng)負(fù)荷加重，也將嚴(yán)重超壓。處理：當(dāng)發(fā)現(xiàn)汽提塔滿位，要逐漸開大出液調(diào)節(jié)伐，增加出液過料量，控制好汽提塔的汽提效率。汽提塔滿液現(xiàn)象的產(chǎn)生，一般主要是由于汽提塔液位失真造成的，如果同時(shí)出現(xiàn)汽提塔出液、出氣都超出溫度指標(biāo)范圍，就要考慮到汽提塔滿液的情況，如是汽提塔、合成塔都滿液了，高壓系統(tǒng)壓力已超壓了，最好將負(fù)荷減到70%負(fù)荷，并且要根據(jù)平時(shí)操作的CO2流量，來控制好適量的NH3/CO2，不要過多的加氨，因?yàn)榇藭r(shí)的高甲冷的出液溫度已失去參考意義。此時(shí)要開大進(jìn)汽提塔出液伐，關(guān)小合成塔出液伐，盡快把汽提塔液位拉下來，等汽提塔液位正常后再調(diào)節(jié)合成塔液位。以汽提出氣

12、溫度是否降到正常指標(biāo)范圍，作為參考判斷汽提塔液是否正常的標(biāo)志。當(dāng)然在處理汽提滿液現(xiàn)象時(shí)，低壓超壓不可避免，但要根據(jù)實(shí)際情況，嚴(yán)防破壞低壓設(shè)備的情況發(fā)生。32 高壓蒸汽飽和器滿液現(xiàn)象及處理方法進(jìn)入高壓蒸汽飽和器的蒸汽是由熱電鍋爐送來的21×10 Pa（絕）的過熱蒸汽，與由汽提塔冷凝產(chǎn)生的冷凝液換熱后，產(chǎn)生飽和蒸汽供汽提塔殼側(cè)使用。汽提塔殼側(cè)使用飽和蒸汽，其主要原因：一是相同壓力下，過熱蒸汽比飽和蒸汽的效率要低的多，由此導(dǎo)致，在相同的換熱量下，過熱蒸汽所需的換熱面積要大得多。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，過熱度每增加2，就需要增加1%的換熱面積；二是過熱蒸汽是一種干燥氣體，熱量是通過管壁的污垢層傳遞的，

13、傳熱效率比飽和蒸汽差很多。高壓蒸汽飽和器的液位要控制到合適的液位，如果液位過高，冷凝液進(jìn)入201C汽提塔殼側(cè)無法向管內(nèi)大量供熱，氣提效率大幅下降；如果液位過低，產(chǎn)生的飽和蒸汽減少，從而相對(duì)減少汽提塔的換熱面積和傳熱效率，引起汽提塔的汽提效率下降。滿液現(xiàn)象：當(dāng)外供蒸汽帶水，高壓蒸汽飽和器液位長時(shí)間不顯示或液位假，操作工沒及時(shí)發(fā)現(xiàn)，最終造成高壓蒸汽飽和器液位滿液，現(xiàn)象為汽提塔出液溫度下降較多，低壓負(fù)荷明顯加重，汽提塔耗蒸汽流量大幅度下降，高壓系統(tǒng)壓力快速下降，汽提塔出液調(diào)節(jié)伐明顯開大。產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因：由于高壓蒸汽飽和器液位高，換熱面積、傳熱效率的下降，汽提塔提供的熱量不足，分解反應(yīng)迅速減少，汽

14、提效率下降，汽提塔出液溫度短時(shí)下降，如是嚴(yán)重滿液，則由于因分解反應(yīng)的吸熱反應(yīng)減少而超溫，由于汽提效率的下降，出汽提塔的分解氣減少，則表現(xiàn)為高壓系統(tǒng)壓力下降。由于分解量的減少，造成大量未分解的甲銨液增多，汽提塔出液調(diào)節(jié)伐明顯開大，并且低壓負(fù)荷明顯加重。處理：當(dāng)出現(xiàn)上述現(xiàn)象，則判斷高壓蒸汽飽和器滿液，此時(shí)要立即開大高壓蒸汽飽和器出液調(diào)節(jié)伐，或到現(xiàn)場開付線伐，及時(shí)降低高壓蒸汽飽和器液位，此時(shí)要密切注意中壓蒸汽飽和器的壓力，防止超壓。由于汽提塔分解氣的減少，則要加大合成系統(tǒng)加氨量的調(diào)節(jié)，關(guān)小合成出液伐，控制好合成塔液位，防止因合成塔液位液位過低而引起CO2倒流。要根據(jù)低壓循環(huán)系統(tǒng)負(fù)荷，適當(dāng)開大汽提塔出

15、液調(diào)節(jié)伐，最好用關(guān)小合成出液調(diào)節(jié)伐伐來控制汽提塔液位，以免汽提塔滿液的現(xiàn)象發(fā)生，以至于釀成更為嚴(yán)重的后果。只要判斷準(zhǔn)確，及時(shí)調(diào)節(jié)，系統(tǒng)能很快恢復(fù)正常。33汽提塔出液溫度超溫的原因及處理方法超溫原因：生產(chǎn)中汽提塔出液溫度超溫的原因一般是由汽提塔滿液，合成系統(tǒng)水碳比過高，汽提效率下降造成的。但影響汽提效率下降的原因很多，一般有蒸汽壓力的影響、合成轉(zhuǎn)化率的影響、系統(tǒng)氨碳比的影響、汽提塔氣液比低的影響、PIC904高壓包壓力過高的影響、汽提塔上花板分布器小孔堵的影響、LIC203控制過高的影響、汽提塔201C向循環(huán)系統(tǒng)嚴(yán)重竄氣的影響、汽提塔殼側(cè)惰性氣或冷凝液積存過多的影響、系統(tǒng)壓力高的影響的影響、氣提

16、管壁結(jié)垢的影響等等。氣提效率的下降勢必引起循環(huán)負(fù)荷加重，低壓循環(huán)系統(tǒng)壓力上升。一般來說汽提效率下降，汽提塔出液溫度會(huì)上升，這時(shí)應(yīng)速檢查、判斷是否汽提效率下降，然后操作上做相應(yīng)的調(diào)整。處理方法：要根據(jù)汽提塔出液溫度超溫的原因，采取相對(duì)應(yīng)的處理方法，如汽提管分布小孔堵，則要定期清理汽提塔分布器小孔，如是是合成轉(zhuǎn)化率下降造成的，則要提高合成轉(zhuǎn)化率來處理，總之，只有判斷出汽提塔出液溫度超溫的真實(shí)原因，采取正確的處理方法，才能有針對(duì)性的解決汽提塔出液溫度超溫的現(xiàn)象。對(duì)于汽提塔滿液引起的超溫要引起高度重視，處理方法為：一、投料前排空汽提塔液位。出料前汽提塔應(yīng)無液位，如有液位必須先排除。二、短期停車后開車，

17、若汽提塔滿液，可先投二氧化碳排空汽提塔液位后在投氨。三、出料后合成出液閥不可開得太猛。汽提塔殼側(cè)高壓汽包壓力應(yīng)及時(shí)跟上。對(duì)于汽提塔滿液，要采取一切可能的措施把液位排下來。如果系統(tǒng)水碳比過高，應(yīng)盡可能快地降下來，當(dāng)循環(huán)系統(tǒng)不正常時(shí)，增加低甲冷的加水量。如需在甲銨泵進(jìn)口加水時(shí)，則采取降低甲胺泵的轉(zhuǎn)速，排放低甲冷液位槽內(nèi)部甲胺液的辦法來控制進(jìn)入合成系統(tǒng)的水量。34汽提塔斷料的現(xiàn)象及處理方法汽提塔在正常生產(chǎn)時(shí)，發(fā)生斷料的原因有：一、調(diào)節(jié)伐故障，開度不夠，造成進(jìn)入汽提塔的物料少而斷料；二、因?yàn)楹铣伤何挥?jì)失靈，合成出料伐開得過大，使合成液位低于溢流管口以下而形成的汽提塔斷料現(xiàn)象；三、其中一臺(tái)液氨泵電器故

18、障急停，備用泵未及時(shí)開起，合成塔液位低而造成的斷料。斷料現(xiàn)象在實(shí)際生產(chǎn)中，汽提塔斷料是很容易判斷的，可以從系統(tǒng)壓力和溫度的變化來進(jìn)行判斷。一般汽提塔斷料時(shí)，伴隨著CO2“倒流”現(xiàn)象發(fā)生，“倒流”時(shí)，大量的CO2氣體從尿素合成塔出料管竄氣，由于大量CO2氣未經(jīng)高壓甲銨冷凝器與NH3發(fā)生體積縮小的冷凝反應(yīng)，直接走近路，而生生高壓系統(tǒng)壓力急劇上升，最高可達(dá)16.0MPa，此時(shí)被迫打開尿素合成塔頂放空伐以控制壓力。在工藝上下表現(xiàn)為高壓甲銨冷凝器工作狀態(tài)惡化，甲銨冷凝反應(yīng)減弱，由于甲銨反應(yīng)熱減少，因此付產(chǎn)低壓蒸汽大幅度下降，同時(shí)還表現(xiàn)出高壓甲銨冷凝器出口溫度降低和合成塔出氣溫度上升，高壓洗滌器內(nèi)反應(yīng)減弱

19、而使下液溫度和高調(diào)水溫差的降低。由于汽提塔的斷料，造成汽提塔使用高壓飽和器的蒸汽用量大幅度減少，高壓飽和器的壓力急劇上升，被迫打開高壓飽和器放空以維持系統(tǒng)壓力。另外汽提塔還表現(xiàn)為汽提塔出氣、出液溫度的大幅度下降，甚至接近CO2溫度，汽提塔的液位迅速下降。處理方法在正常生產(chǎn)過程中，如果是第一種原因引起的汽提塔斷料，如果操作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)，判斷準(zhǔn)確，及時(shí)打開手輪，先維持高壓系統(tǒng)工況，防止汽提塔發(fā)生斷料現(xiàn)象的發(fā)生，再查找調(diào)節(jié)伐故障的原因；如果是第二種原因引起的斷料，一般要迅速關(guān)閉合成塔出料伐，打開高壓飽和器放空伐以維持高壓飽和器壓力，打開汽提塔塔底CO2放空伐以維持高壓系統(tǒng)壓力，加大液氨量，快速提高合

20、成塔液位，當(dāng)合成塔液位升起時(shí)現(xiàn)逐漸打開合成出料伐，一旦液封重新建立，及時(shí)要關(guān)閉汽提塔塔底CO2放空伐和調(diào)整液氨泵變頻到負(fù)荷對(duì)應(yīng)的氨量以防止NH3/CO2比失調(diào)，由于汽提塔的斷料而不再工作，要注意汽提塔的其它調(diào)節(jié)，如高壓飽和器壓力、汽提塔液位調(diào)節(jié)，還有注意低壓循環(huán)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)；如果是是第三種原因引起的斷料，除使用上述的處理方法之外，就是要及時(shí)把備用液氨泵開起，把氨液投入到高壓系統(tǒng)，等合成塔建立液位之后，再打開合成塔出料伐，調(diào)節(jié)好汽提塔的其它相關(guān)操作，事故很快就能處理掉。4總結(jié)CO2汽提塔是尿素生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備之一，操作上的好壞直接影響其使用壽命，其穩(wěn)定的運(yùn)行決定著整個(gè)系統(tǒng)消耗的高低，雖然在開車、停

21、車或運(yùn)行過程中存在汽提塔各種不正?，F(xiàn)象的發(fā)生，但只要從思想上提高認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)管理，嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)操作規(guī)程和工藝指標(biāo)，加強(qiáng)對(duì)操作人員乃至管理人員的業(yè)務(wù)培訓(xùn)，提高操作技能和準(zhǔn)確分析、判斷事故的能力，采取正確的防護(hù)措施，汽提塔的良性運(yùn)行是完全可以達(dá)到的。1、 CO2汽提法尿素生產(chǎn)工藝優(yōu)點(diǎn)主要包括：二氧化碳?jí)嚎s、脫硫、脫氫，液氨升壓、合成汽提、循環(huán)、蒸發(fā)造粒、解吸和水解等工序。該工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)。(1)克服了在較低壓力下分解，在較低壓力和溫度下冷凝吸收，從而不能回收利用甲銨生成熱的缺點(diǎn)。二氧化碳汽提法在高壓14.0 MPa、高溫185下冷凝吸收過剩的氨和循環(huán)二氧化碳，回收利用甲銨生成熱，副產(chǎn)0.4 MPa低壓蒸汽供蒸發(fā)、解吸使用，同時(shí)還節(jié)省了冷卻水，降低了電力消耗。(2)克服了由于逐級(jí)降壓分解，逐級(jí)冷凝吸收而設(shè)置的龐大循環(huán)系統(tǒng)的缺點(diǎn)。高壓系統(tǒng)的合成塔、汽提塔和高壓甲銨冷凝器的物料依靠重力自行循環(huán)，從而減少了設(shè)備，減化了流程。(3)提高了熱能和塔的利用率。二氧化碳汽提法采用兩段合成，即液氨和氣體二氧化碳及回收工序返回的甲銨液在高壓甲銨冷凝器內(nèi)反應(yīng)生成氨基甲酸銨。此反應(yīng)為放熱反應(yīng)，可回收反應(yīng)熱副產(chǎn)蒸汽。氨基甲酸銨脫水生成尿素是在合成