CO2汽提尿素装置无放空高压开车法应用总结

孙 岩，张宜芳，马学成

（兖矿新疆煤化工有限公司，新疆乌鲁木齐 830011）

CO2汽提尿素装置无放空高压开车法应用总结

孙 岩，张宜芳，马学成

（兖矿新疆煤化工有限公司，新疆乌鲁木齐 830011）

主要介绍2014年5月19日，兖矿新疆煤化工有限公司尿素车间，因合成塔气相放空调节阀HV-8003阀门泄漏停车检修。尿素车间在HV-8003阀门退出系统检修的情况下，研究制定切实可行的开车方案并安全实施的过程。

CO2汽提装置；开车法；无放空

兖矿新疆煤化工有限公司520kt/a CO2汽提尿素装置，在高压系统设计放空阀HV8003，安装在尿素合成塔气相管线，作为开车放空使用，用于排出系统升压过程中多余的CO2，以维持系统的压力稳定。在2012年至2013年之间，尿素装置开车均采用HV-8003放空阀。由于HV8003放空气体中含有氨、甲铵、尿素颗粒等腐蚀性物质，加上阀前后压差较大，该阀门经常出现阀卡、打不开、内漏等问题，阀门维修周期长，制约了生产的运行。工程技术人员通过查阅各种资料，发明了不用HV8003仍然能将系统正常安全开起来的方法-无放空高压开车法。现将CO2汽提尿素装置使用无放空高压开车法的情况总结如下，以供其它类似装置开车借鉴。

1 工艺流程简介

由二氧化碳压缩机加压送来原料CO2，经汽提塔与合成尿液接触，与汽提气混合进入高压甲铵冷凝器，与高压液氨泵送来的液氨进行生成甲铵的反应，反应后的液体进入尿素合成塔进行甲铵脱水生成尿素的反应，最后经合成出液阀门HV8002控制液位50%～80%，入汽提塔进行汽提反应后进入低压后系统进行未反应物的分解回收及蒸发造粒。合成塔内没有生成甲铵的游离的氨与CO2，进入高压洗涤器进行部分吸收冷凝，经高压喷射器抽吸至高压甲铵冷凝器，参与反应。剩余没有吸收的气体，经正常生产压力控制阀门HV8004进入低压吸收塔。合成塔气相出口至高压洗涤器管道上设计有开车放空阀HV8003阀门，用于高压升压及投料后1h内CO2的排出。

2 开车过程简述

通过向高压系统内输送CO2将高压系统内的压力升至8MPa后，依序进行二氧化碳、甲铵（原始开车以脱盐水代替）和液氨的投料，二氧化碳以体积流量为5 000 m3（标）/h送入汽提塔，经汽提塔排出的二氧化碳进入高压甲铵冷凝器，甲铵以体积流量为3m3/h进入高压洗涤器内，从高压洗涤器排出的甲铵进入高压甲铵冷凝器，液氨以体积流量为51m3/h进入高压甲铵冷凝器内。

从高压甲铵冷凝器排出的混合物进入尿素合成塔，从尿素合成塔排出的液体进入汽提塔，从尿素合成塔排出的气体进入高压洗涤器，从高压洗涤器排出的气体进入低压吸收塔进行吸收，投料40min至60min后，高压洗涤器的出气温度为120℃至125℃，换热器的回水温度与上水温度的温差为8℃以上。将二氧化碳的投料量升至体积流量为12 000 m3（标）/h送入汽提塔内。

当高压洗涤器的出气温度为140℃至145℃时，将二氧化碳的投料量升至体积流量为20 000 m3（标）/h，此时，高压甲铵冷凝器的出液温度为155℃以上。用高压洗涤器气相调节阀和低压汽包控制高压压力，尿素合成塔上部出现液位系统开始出料，合成部分完成开车，后系统循环、回收、蒸发、造粒开车，完成整个开车过程。系统升压排出时间50～65min，系统出料时间为117 min，与正常投料60%～70%合成塔需要3h左右出料时间相当。高压圈关键指标在可控范围。系统压力出料前仅达到11.5MPa。

3 开车过程中的注意事项

1）高压圈用二氧化碳升压至8.0MPa左右，确保甲铵生成后不分解；出料前高压压力要低于12MPa。

2）系统进料高氨碳比控制，按原开车法汽包控制，同时氨碳反应温度偏低1～2℃控制。

3）需要控制低水碳比。

4）理论上，高压圈内充满的CO2参与反应，以高洗器放空调节阀最大流通量1 800 m3（标）/h为上限，结合氨和二氧化碳反应温度，控制CO2投入在4 000～6 000 m3（标）/h，确保高压圈压力投料后1h左右在控制压力在10MPa左右。

5）为确保排出升压过程中的CO2，参照正常开车数据，对合成塔出气温度、高洗器出气温度做了规定，结合高调水温差变化，确定CO2加负荷具体时间。HV8003开关的大小要与下液温度密切相关。

6）为避免CO2投入量大，高压洗涤器调节阀排放量不及时造成超压，必要时短时间中断投料以缓解高压圈压力上升，该项在我公司开车过程中没有出现过。

7）尽可能达到较高的转化率。避免循环、蒸发系统操作困难。

8）依靠高压洗涤器调节阀放空气气流量［900-1800 m3（标）/h］，确定CO2投料量，有效控制高压压力。

4 经济效益分析

1）该方法使CO2汽提尿素装置提前达到系统平衡，较原放空法提前12h左右算，多产尿素12t，增收19.27万元。

2）单次开车少产不合格品200t，与合格品差价200元左右，增收节支4万元左右。

3）投料量为设计的15%～20%，压缩机能耗低，该运行状况4～6h，每小时节约3.8MPa动力蒸汽5t左右，单次开车节省3.8MPa动力蒸汽，节约0.135万元左右。

4）开车过程减少损失液氨约3t，单次开车节约资金0.6万元。

5）改变开车方法后，此流程设计只作为升温钝化使用，阀门使用寿命大大延长，年节约维修费用约5万元。

5 结论

该开车法从2013年首次开始使用，至今在我公司尿素装置上已使用多次，满足尿素生产工艺要求。大大改善了员工劳动条件和作业环境，有利于员工健康，提高了资源利用率，避免了开车过程中放空气体对环境的污染。该方法已获得发明专利授权，有望在同类型装置推广使用。

Application Summary of No-Venting High-Pressure Driving Method for CO2Stripping Urea Plant

Sun Yan，Zhang Yi-fang，Ma Xue-cheng

May 19，2014，Yankuang Xinjiang Coal Chemical Co，Ltd.urea plant，because of the synthesis tower gas venting control valve HV-8003 valve leakage shutdown maintenance，urea plant in the HV-8003 valve exit system maintenance situation，Study and formulate practical driving scheme，the process of safe implementation.

CO2stripping unit；driving method；no venting

TQ441.41

A

1003-6490（2016）07-0002-01

2016-07-07

孙岩（1973—），男，山东滕州人，主要从事生产技术管理工作。