尿素装置常压吸收系统技改小结

王洪利，陈志刚，朱志峰

（河北沧州大化集团有限公司，河北沧州 061000）

1 概 述

河北沧州大化集团公司尿素装置是1973年从荷兰斯太米卡邦公司引进的日产1 620t，年产480kt的大型二氧化碳汽提法尿素生产装置。原设计低压系统的尾气直接放空，1988年装置技术改造时，在低压系统之后增加了常压吸收系统，其作用是吸收低压系统和水解系统的尾气，设计操作压力为常压。设备安装运行后，放空管线带液严重，洗涤吸收效果不好，加之后来装置扩能改造，低压和水解系统负荷增加，放空量较大，造成消耗较高。

为了改善常压吸收系统的吸收效果，降低消耗，减少尾气放空，提高装置的经济效益和环保效益，2011年尿素装置进行了技术改造，将原来的常压吸收系统改造为低压吸收系统，较圆满地解决了上述问题。

2 改造前的生产状况

公司尿素装置的常压吸收系统包括常压吸收塔（303E）、常压吸收塔冷却器（304C）和常压吸收给料泵（705J）。由氨水槽（701F）来的稀氨水，经705J送至303E顶部，过填料段，吸收低压和水解系统来的气相；吸收液由303E底部流出，经304C冷却后回氨水槽；尾气由303E顶部放空管去放空筒放空。其流程如图1所示。

图1 常压吸收系统流程图

303E设计操作压力为常压，直径1 000mm，高5 985mm；内装1.8m高的乱堆鲍尔环填料；系统设计洗涤量为20m3／h。运行时洗涤量加至设计值后，放空管带液严重，实际运行洗涤量只有15m3／h，并且洗涤效果不好。

随着近几年装置的扩能改造，尿素生产负荷较原设计有所上升，低压和水解系统的负荷也相应增加，系统氨耗较高。

改造前常压吸收系统相关数据如表1。

表1 改造前后吸收系统相关数据（负荷100%）

由表1可看出，常压吸收塔进出塔液浓度变化不大，NH3的吸收量为0.666t／h，放空筒尾气中NH3含量较高，NH3损失较大，对系统氨耗有较大影响。

经认真分析，以及通过对设备的检测，确定为常压吸收塔自身能力不足，无法充分吸收低压系统的尾气，而且也不能加压吸收。为了解决这些问题，设备应予以整体更换。

3 技术改造措施

目前，吸收塔主要有两种，一种是板式塔；一种是填料塔。板式塔气体流通量大，阻力小，操作弹性大，但雾沫夹带严重。填料塔吸收效果优于板式塔，但操作弹性较小，阻力大。如果将板式塔和填料塔结合使用，就能克服各自的缺点，发挥更强的吸收能力。

3.1 改造的总体思路和原则

（1）根据新的工艺条件设计制作新塔，将板式塔和填料塔结合，提高吸收效果。经研究论证，并通过和河北工业大学化学工程研究所技术交流和洽谈，决定由该所设计制作新塔。新塔结构，下部为5层塔板、上部为整装填料，设计洗涤量为30m3／h，处理气量2 000m3／h。

（2）利用装置框架上原有的开孔和基础安装设备，减少施工量。尿素框架上原有一闲置设备，其楼板开孔和安装基础都可利用，施工时设备吊装就位即可。

（3）充分利用原有设备和管道。经测算，原常压吸收塔冷却器、常压吸收给料泵和部分管线都能满足改造后的要求，可以继续使用，只需补配部分管线。

（4）利用原有工艺指标控制改造后设备。由于改造的部分是低压系统的尾气吸收，对前系统的影响越小越好。我们就利用低压系统的控制指标（压力），来控制改造后吸收系统的压力。即保持原低压系统控制指标不变，最大限度地避免改造对主系统的影响。

（5）吸收后物料的处理。吸收后的物料回氨水槽，经水解系统回收、提浓后回主系统。由于水解装置之前进行过扩能改造，本项目实施后多吸收的物料能够得到有效处理。

3.2 改造后吸收系统流程（图2）

图2 改造后吸收系统流程图

4 改造效果

项目实施后，装置运行正常，吸收效果明显提高，相关数据见表1。吸收液可大幅增加，进出塔液浓度变化较大，放空筒尾气氨含量明显降低，从根本上解决了原设计存在的问题。

经考核，改造后的吸收系统氨吸收量为0.981t／h（改造前氨吸收量为0.666t／h）。考虑装置全年连续运行，设备效率下降，以及低负荷生产时吸收塔进气量减少等多方面因素的影响，确定该项目全年运行系数为0.65，则全年吸收氨（0.981－0.666）t／h×8 000h／a×0.65＝1 620t。

以年产540 000t尿素计算，则吨尿氨耗降低1 620／540 000×1 000＝3kg。

5 经济效益

液氨以2 035元／t计，预计年可节约费用1 620×2 035＝329.67万元。

项目总投资为49.65万元，则回收周期为49.65／329.67＝0.15（a）。

而且，项目投用后，放空筒每年少放空氨1 620t（即吸收量），环保效益突出。