解吸换热器优化小结

庞伟玲 ， 郭存彪 ， 高　冰 ， 刘锐杰

(河南心连心化肥有限公司 ， 河南 新乡　453731)



解吸换热器优化小结

庞伟玲 ， 郭存彪 ， 高冰 ， 刘锐杰

(河南心连心化肥有限公司 ， 河南 新乡453731)

主要介绍了尿素系统中水解和解吸的工艺流程。针对解吸换热器碳铵液温度低提出了改进措施，通过对改造前后的工艺参数对比，说明该改造措施具有良好的效果。

解吸换热器 ； 改进措施 ； 解析塔 ； 经济效益

河南心连心化肥有限公司生产尿素采用CO2汽提法，尿素合成和汽提过程，主要在高压圈中进行。高压圈包括四个设备，分别是：合成塔、汽提塔、高压甲铵冷凝器、高压洗涤器。开车以来，经过不断技术改造，系统产能不断增加，目前尿素产量已经突破100万t。随着系统的不断运行，在解吸和水解系统中，进入解吸塔的碳铵液温度不能满足要求，在2015年5月份，公司对水解换热器进行了改造，在9月份投运以来，取得了较好的效果。

1　解吸和水解工艺

从氨水槽来的工艺冷凝液(又称碳铵液)由解吸泵加压后一路送往低压分解回收作为吸收液，另一路送往解吸塔换热器换热后送到解吸塔上段，解吸出氨和CO2，解吸塔上段出液，经水解塔给料泵加压到2.0 MPa(绝)，经水解塔换热器换热后进入水解塔上部，水解塔的下部通入从外界来的2.5 MPa(绝)蒸汽，使液体中所含的少量尿素水解成氨和CO2，气相进入解吸塔上段，液相经水解换热器后进入解吸塔下段，从液相中解吸出来氨、CO2及蒸汽，在回流冷凝器中进行冷凝吸收，冷凝液一部分作为回流液回流到解吸塔上段的顶部，以控制出塔气相中的水量，另一部分冷凝液送到低压甲铵冷凝器，解吸塔出液氨含量<30×10-6，废液经精制工艺凝液泵送至气化界区，部分内部利用。

其流程如图1所示。

图1　解吸和水解工艺流程

2　存在问题

在解吸塔换热器中，碳铵液与解吸塔底部出来的排放液(解吸废液)进行换热，换热后碳铵液温度由59 ℃升至109 ℃、解吸废液温度由143 ℃降为80 ℃，换热后的碳铵液进入到解吸塔中进行解吸，通过解吸降低排出液中含氨量，符合排放废水的要求。随着尿素负荷的不断增加，平均班产尿素970 t，解吸量为42 m3/h，解吸用蒸汽13 t/h，超出设计负荷35 m3/h。碳铵液进入解吸塔换热器温度低，导致解吸塔上段温度低至112 ℃，解吸塔上段温度低，解吸塔底部需要加入大量蒸汽加热上段，将造成大量蒸汽损失，且导致进入系统水量较多。另外，解吸塔底部出液温度为143 ℃，解吸废液出解吸换热器温度应为80 ℃，排液温度高造成热量浪费。

3　改进措施

自投运以来，两台解吸换热器串联使用，每台换热器面积168 m2，随着系统产能增加，换热器换热效果已达不到要求，根据目前解吸流量需要再增加一台解吸换热器，该换热器与原换热器相同，可以将碳铵液出解吸换热器温度提升至所需要求。进而有效提高解吸上段温度，降低解吸蒸汽用量；减少进入系统水量，保证系统水平衡。原换热器长度7 m，换热管尺寸Φ25 mm×2 mm，筒体DN800 mm、壁厚14 mm、长度6 m，其他参数如表1所示。

表1　原换热器相关参数

4　改造前后对比

4.1数据对比

分别选取改造前后随机搜集数据对比，具体如表2所示。

表2　解吸换热器优化前后数据

表3　新增解吸换热器进出液温度　　　　℃

4.2优化总结

4.2.1改造效果

由以上数据可以看出，解吸塔解吸量约33.7 m3/h，进解吸塔碳铵液温度为99～102 ℃，解吸蒸汽用量约11.69 t/h。新增解吸换热器后，进解吸塔碳铵液温度为106～108 ℃，温度升高4～9 ℃。同等解吸负荷条件下，解吸蒸汽降低至10.24 t/h，节约蒸汽约1.45 t/h。由此可知，通过改造节约了蒸汽用量，降低了蒸汽消耗，从而减少进入系统水量，保证系统水平衡，达到了预期效果。此外，还降低废液出口温度约15 ℃，将热量进一步充分利用。

4.2.2经济效益

年经济效益为节省蒸汽费用减去因新增换热器阻力增加电耗。①节约蒸汽费用：蒸汽每天减少量34.8 t，每吨蒸汽价格按120元计，年生产按300 d计，每年节约成本125万元。②电耗：解吸泵平均电流从57 A升至60 A，则每小时多消耗功率1 757.29 W。年耗电12 652.47 kW·h 。每度电按0.75元算，折合电费9 489.35元。年经济效益124.3万元。

1003-3467(2016)07-0033-02

2016-04-26

庞伟玲(1990-)，女，本科，从事化工设计与研发工作，电话：15936562023。

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