三胺装置节能技改反应工段氨的应用及措施

摘 要：反应工段是三胺装置节能技改的核心，氨不参与反应，主要作用是促进反应器内部循环，防止堵塞，确保仪表导压管畅通、阀门灵活，事故状态下装置安全停车。三胺的熔点是352℃，维持氨的温度是保证反应工段稳定的核心。

关键词：反应工段;氨;温度

我公司三聚氰胺生产装置在工艺上采用高压法生产，将熔融尿素送入刺刀管式反应器中，在高温、高压下聚合生成三聚氰胺，再经过急冷、汽提、离心、干燥生成成品三聚氰胺。因此，反应工段是高压法生产三聚氰胺装置的心脏。其操作温度为370-380℃，操作压力为7.0-9.0MPa。为提高三胺产品的竞争力，我公司进行节能技改，反应工段增加两个关键设备，使反应工段内物料进行气、液分离，降低副产物的生成，增加反应工段负荷，提高转化率，降低吨三胺生产成本消耗。为保证反应工段的生产稳定，新增加一台氨加热器，确保尾气分离器、后置反应器底部进氨及仪表阀门氨冲洗的温度。目前反应工段各项工艺指标均达到设计要求，生产能力稳定。但是，在开车的过程中也出现了一些问题，本文将对这些问题给以分析并提出解决方案。

1 反应工段的设备和作用

1.1 反应器的结构及作用

反应器（如图1）是一圆柱形耐压筒体，反应器热量由熔盐供应。尿素的聚合在此设备内进行。内部装有六层共339根刺刀管，它们环形分布在中心管的周围，中心管下方有一物料接液盘，盘的周围开有36个长圆孔，正常生产的内部物料从中心管下来，通过36个孔循环到刺刀管侧。从反应器底部进入的熔融尿液和氨混合从接液盘的周围进入循环。在刺刀管环隙和中心管内共有四套热电偶组，每组6个热电偶，从下向上均匀分布。顶部装有反应器出料管，筒体外侧是导热姆预热夹套。

1.2 尾气分离器的结构及作用

尾气分离心器是接收反应器出来的气、液混合物，在此设备内，混合物进行初步气、液分离，气相送至急冷塔进行回收，液相依靠液位差进入后置反应器，液位由后置反应器挡板控制。尾气分离器外侧附有导热油夹套，开车時预热。

1.3 后置反应器的结构及作用

后置反应器内部有6层塔盘，液体三聚氰胺依靠重力作用从反应器尾气分离器V-301流进后置反应器R-301，在后置反应器底部增加一股气氨，促进物料搅拌，在塔盘的作用下气、液两相分离，气相进入急冷塔，95%的三胺物料由液相进入溶解釜。后置反应器外侧有熔盐夹套，热量由熔盐提供。

1.4 氨加热器的结构及作用

氨加热器是由电加热器，使气氨由190℃升温至380℃，

氨加热器有两台（E8104/E311），E8104高温氨供反应器底部进氨，E311供应尾气分离器、后置反应器氨冲洗及底部进氨，特别是尾气分离器、后置反应器氨的温度必须保证。为保证尾气分离器、后置反应器氨的温度，在E8104、E311出口管线增加互通管线，紧急情况下可用E8104代替E311，保证后置反应器温度。

2 氨的流程

液氨经氨泵升压到9.0MPa，通过E8103蒸汽加热至190℃，分两路分别进入E8104/E311电加热器加热至380℃，气氨送至反应工段。为避免E311故障，造成氨温度下降，致使尾气分离器、后置反应器仪表指示漂移，阀门卡涩，液相管线堵塞，三胺装置被迫故障停车。

3 运行中出现的问题及原因分析

由于设计、施工原因，氨管线在投用后未达到设计指标（温度），为避免出现次生危害，进行了技改。

3.1 热偶固定问题

由于氨管线压力高9.0MPa，温度380℃，热电偶固定设计由卡箍固定，由于氨是隔膜泵进行升压，氨管线有轻微振动，热电偶轻微晃动，热电偶与管线壁接触面振动、位移，造成热电偶温度与实际氨温度产生偏差，显示温度偏低。经过分析决定采取丝扣固定，热电偶与管线壁紧密接触，改造后氨的温度指示正常。

3.2 氨管线保温

E311出口氨管线保温厚度设计为100mm，氨投用后，氨的各分支管线温度与E311加热温度相差较大。主要原因：E311测量的是电加器内部温度，各支点测的是管壁温度;现场测各保温温度，保温表面温度超过50℃，保温效果较差;氨管线与其他工艺管线间距过小，保温层与其他工艺管线包在一起，影响热量损失。

采取措施：增加氨管线与其他工艺管线间距，保温层厚度增加至300mm，测保温层表面温度与环境温度一致。

3.3 氨冲洗温度

由于氨冲洗支管较多、管线长，流量少，氨管线固定支撑处易造成热量损失，特别是后置反应器液相出口两支氨冲洗管线温度偏低。经过分析，此两支管线氨冲洗夹套增加高高压蒸汽加热，管线固定支撑与管线接触面增加绝缘材料，避免散热，改造后氨冲洗温度升高。

4 结束语

通过对反应工段的设备结构、工作原理、物料性质的总结及开车中出现的问题，通过现场排查分析和解决问题，积累了一定的操作经验，从而保证氨的温度，为三聚氰胺装置的安、稳、长、满、优运行创造了条件。

作者简介：

罗明伟（1984- ），男，工程师，从事三聚氰胺的生产工作，河南省中原大化集团有限责任公司三聚氰胺事业部。