李 娜 姬春禮

(河南心連心化肥有限公司 河南新鄉(xiāng)453731)

尿素裝置閃蒸器擴能降耗改造總結

李 娜 姬春禮

(河南心連心化肥有限公司 河南新鄉(xiāng)453731)

河南心連心化肥有限公司二分公司尿素裝置采用水溶液全循環(huán)工藝，設計能力為300kt/a，經改造，產能達440kt/a。由于尿素裝置的蒸汽消耗指標較同行偏高，故決定對尿素裝置閃蒸器進行擴能改造，以達到降低噸尿素汽耗的目的。

1 改造前尿素裝置閃蒸及汽耗現狀

(1)改造前尿素裝置二段分解塔(以下簡稱二分)下液、閃蒸下液以及閃蒸冷下液組分對比見表1。

表1 改造前尿素二分下液、閃蒸下液以及閃蒸冷下液組分對比 %

從表1數據可以看出:尿素溶液經過閃蒸后，其尿素質量分數由平均67.5%提濃至74.0%，反應熱能利用率不高，負荷后移，導致一蒸加熱器用蒸汽量多，蒸汽消耗高。改造前，二分公司尿素裝置噸尿素蒸汽消耗在1130kg左右。

(2)一吸冷水路熱量經充分利用后仍富裕，造成熱量浪費及循環(huán)水溫度偏高。

(3)閃蒸器熱能利用段熱利用率較低，系統(tǒng)甲銨反應熱和一蒸低壓蒸汽的利用不充分。

2 設計改造方案

2.1 改造思路

通過對降膜閃蒸器進行擴能改造，擴大熱能回收段換熱面積，下部換熱段采用一段分鮮塔氣體與二甲液反應熱進行換熱。改造后，可減少帶入一吸冷水路的熱量，且減少帶入循環(huán)水的熱量;同時，一蒸熱能利用段采用系統(tǒng)膨脹低壓蒸汽換熱，充分利用系統(tǒng)低壓蒸汽，降低蒸汽消耗。閃蒸冷凝器面積需相應擴大，以保證系統(tǒng)匹配。

2.2 設計方案

本設計方案目的是使閃蒸下液溫度由改造前的90℃提高至105℃，氣液混合物溫度由改造前的122℃降低至115℃，閃蒸下液中尿素質量分數由改造前的74%提濃至85%。

通過查詢《氮肥工藝設計手冊》，得到閃蒸器熱能回收段的物料參數，用軟件模擬反應段換熱效果，結合實際經驗確定回收段傳熱平均溫度差為25.98℃。根據預期達到的效果計算出設計回收段熱負荷為32.61×106kJ/h;依據傳熱介質物性參數得出回收段傳熱系數為505W/(m2·K)，并計算得出閃蒸器的熱能回收段面積需由原來的245m2擴大至828m2，列管管徑由原19mm擴大至50mm，相應的閃蒸冷凝器面積需由原來的284m2增至600m2。

3 改造情況

3.1 實施情況

經與設計單位溝通，閃蒸器擴能改造后質量約46t，最大直徑約3m，長度約12m。根據主廠房實際承重情況，需將閃蒸器布置廠房外新建的框架，故閃蒸器下液利用液位差以直接送至一段蒸發(fā)加熱器，需增加管道泵。

利用2014年停車檢修機會，將老閃蒸器及表冷器吊出，并配置新閃蒸器相應的管線，閃蒸下液通過管道泵加壓后送至一段蒸發(fā)加熱器進料口前新增的調節(jié)閥，用于控制閃蒸器下段液位，保證系統(tǒng)過料穩(wěn)定。將替換下來的閃蒸冷凝器與現有的二段蒸發(fā)冷凝器并聯，從而增加二段蒸發(fā)冷凝器的面積，利于尿素質量控制能力的提升。檢修結束后，系統(tǒng)一次開車成功，目前新閃蒸器運行狀態(tài)良好。

3.2 問題及預防措施

(1)開車后，因系統(tǒng)內焊渣較多，導致造粒噴頭堵，造成粘塔，需定期對塔距、噴頭、過濾器進行處理并監(jiān)控。

(2)由于閃蒸器液位段較小，液位不易控制，容易出現系統(tǒng)積料或斷料現象，開車后需及時對照現場液位與微機顯示的液位，找出最佳操作液位。

(3)改造后，閃表冷換熱效果好，導致閃蒸器真空度過高，閃蒸出氣帶液，故開車后閃表冷循環(huán)水不能全部投用，閃蒸真空度控制≥－0.055MPa，待穩(wěn)定后再根據生產負荷逐步調整。

4 改造后運行情況

改造前、后閃蒸器工藝參數對比見表2。

表2 改造前、后閃蒸器工藝參數對比

從表2數據可以看出:閃蒸改造后各項數據達到預期改造目標，噸尿素蒸汽消耗降低150kg左右。改造后，尿素閃蒸熱能回收段利用熱量較原來增加14.99GJ/h，一吸冷水路系統(tǒng)富裕熱量充分被閃蒸熱能利用段利用，一吸塔熱負荷明顯減輕，滿負荷生產時，能滿足1#和2#溴化鋰機組熱量負荷。

5 效益分析

改造后，閃蒸下液尿素質量分數由74%上升至82%，噸尿素蒸汽消耗降低了約150kg，按尿素產量50t/h、蒸汽價格100元/t計，年可節(jié)約蒸汽費用474.6萬元。

2014-10-23)