高压调温水系统相关改造的运行效果

1 改造前的高压调温水系统

荷兰斯塔米卡邦(Stamicarbon)1620 t·d-1汽提法尿素装置高压调温水系统如图1所示。高压调温水循环泵(902-J)将约400 t·h-1的调温水加压到高压调温水冷却器(902-C)，冷却到130℃，再到高压甲铵洗涤器(203-C)。通过间接换热将高压甲铵洗涤器的热量带出来，水温升到140℃，用来加热循环加热器(301-CA)中的尿素溶液，水从循环加热器出来回到高压调温水循环泵，形成闭路循环。而高压洗涤器出来的尾气进入吸收塔(702-E)的下部，在塔内经两股水的清洗，NH3被进一步吸收[1]。

图1 高压调温水系统改造前流程图

前工序的脱氢改造成功地将CO2气体中的H2含量由5000～6000 mg·m-3脱除到16 mg·m-3以下[2]，这样高压甲铵洗涤器(203-C)中的H2含量就极低，爆炸的可能性大幅下降。高压甲铵洗涤器中的NH3就可以进一步洗掉，减少高压圈的气体量和低压系统的NH3处理量，达到节能降耗的目的。但因高压调温水同时又作为循环加热器(301-CA)的热源，要降低高压调温水的温度，就要设法解决循环加热器的热源，为此，作者对高压调温水系统进行了改造。

2 改造后的高压调温水系统(图2)

图2 高压调温水系统改造后工艺流程图

在原工艺流程的基础上，增加两台设备和相关管线、在设备内增加填料、改造相关设备、改变高压调温水走向使其达到节能降耗的效果。

具体实施如下：(1)在高压甲铵洗涤器和吸收塔内加填料，加大对NH3和CO2的吸收；(2)在一段蒸发后增加一台换热器；增大高压调温水冷却器能力；改变高压调温水的走向。高压甲铵洗涤器出来后的高压调温水(水温为130℃)，不到循环加热器，而到一段蒸发器下段换热器(401-CA)加热尿素溶液，出来后就到高压调温水循环泵加压，进入高压甲铵洗涤器，循环使用；(3)控制进入高压甲铵洗涤器的高压甲铵调温水温度为110℃；(4)一段蒸发器下段换热器(401-CA)中的尿素所需热源，改为低压蒸汽；(5)在低压系统增加一台进料冷却器(707-CB)，将蒸汽冷凝液温度降低到80℃，方便使用；(6)利用管线和阀门合理解决特殊情况下的操作。

增加的主要设备：

一段蒸发器下段换热器(401-CA)传热面积20.4 m2，筒体长2499 mm,直径1284 mm。

高压甲铵洗涤器内填料材质为2522，鲍尔环规格为25 mm×25 mm×1 mm，用量为0.4 m3。

进料冷却器(707-CB)传热面积28 m2，总长3035 mm,筒体(DN)500 mm×8 mm，长度1869 mm,材质00Cr19Ni10。

高压调温水冷却器(902-C)传热面积77.3 m2，总长5275 mm,筒体(DN)600 mm×8 mm，长度3725 mm,材质16MnR。

3 改造效果

通过上述改造，操作系统大为改善，节能效果明显。经考核,高压甲铵洗涤器增设填料段，吸收效果明显，高压甲铵洗涤器放空量大幅减少，高压阀HV3202开度减少10%～13%(由30%降到17%～20%)，调温水温差由改造前的10℃提高到20℃，调温水放出的热量全部由蒸发下段换热器(401-CA)中尿素溶液带走。

合成塔转化率有所提高。系统氨碳比、水碳比发生了细微变化；高压甲铵冷凝器的冷凝效果增强，在保持高压系统压力的前提下，可以提高汽包的操作压力(同等负荷下比改造前提高了0.02～0.04 MPa)，使合成塔热平衡发生了变化。

汽提塔汽提效率较改造前降低1%；汽提塔壳侧蒸汽压力(PC918)控制比对应负荷偏低。

循环加热器(301-CA)改为低压蒸汽0.35 MPa加热后,蒸汽截止阀开度不到总开度的1/6，换热能力富裕量较大，很好地解决了原来加热能力不足的问题。

吸收塔(702-E)放空NH3含量明显下降，如表1所示。

表1 高压调温水系统改造前后0.7 MPa系统放空量对照表

改造后，吸收塔液体循环泵处0.7 MPa吸收液中NH3含量由20.23%降到4.55%，CO2含量由15.55%降到8.11%，表明0.7 MPa系统吸收负荷明显降低。反映为主蒸汽降低了7 t·h-1，每年节约成本430万元。

4 结论

在二氧化碳脱除氢气改善高压系统安全运行的基础上，对1620 t·d-1汽提法尿素工艺高压调温水系统进行改造，通过降低高压调温水的温度、增加少量设备、改变高压调温水的走向并充分利用其热量，达到了节能降耗的目的。与改造前相比，每年节约成本430万元。

参考文献：

[1] 石瑜,吴德礼,郭群兵.二氧化碳脱氢技术在大型尿素装置上的应用[J].大氮肥，2006,29(5):339-341.

[2] 袁一，王文善.尿素[M].北京：化学工业出版社，1997：386.