劉戰(zhàn)兵，韓 燕，王 斌

（河南煤業(yè)化工集團中原大化公司，河南濮陽 457000）

氨汽提尿素裝置換熱器的技術(shù)改造

劉戰(zhàn)兵，韓 燕，王 斌

（河南煤業(yè)化工集團中原大化公司，河南濮陽 457000）

氨汽提尿素裝置中換熱器運行優(yōu)劣，直接關(guān)系到裝置是否可以穩(wěn)定運行，同時對尿素生產(chǎn)的氨耗、汽耗有較大影響，因此對裝置中換熱器的合理改進，有助于實現(xiàn)裝置的穩(wěn)定運行和節(jié)能降耗。

氨汽提；換熱器；事故處理；技改

河南能源化工集團中原大化公司（簡稱中原大化）尿素生產(chǎn)裝置采用氨汽提尿素生產(chǎn)工藝，設(shè)計生產(chǎn)能力為1760t/d，1990年5月5日投產(chǎn)。氨汽提尿素裝置中換熱器運行的優(yōu)劣，直接關(guān)系到裝置是否可以穩(wěn)定運行，同時對尿素生產(chǎn)的氨耗、汽耗有較大影響，因此對裝置中換熱器的合理改進，有助于實現(xiàn)裝置的穩(wěn)定運行和節(jié)能降耗。

1 中壓冷凝器改造

氨汽提尿素裝置的中壓冷凝器E106管側(cè)走循環(huán)水的來自氨冷凝器E109的38℃二次循環(huán)水，殼側(cè)走的是甲銨液溫度高達110℃。由于管殼側(cè)溫差較大，換熱器運行一段時間后，中壓冷凝器E106管側(cè)結(jié)垢很嚴重，造成中壓系統(tǒng)壓力偏高，中壓放空增加。

1.1分析原因

（1）通過中壓冷凝器E106的冷卻水溫度較高。進口采用38℃的冷卻水，出口冷卻水達到60℃以上。

（2）通過E106的冷卻水流速低。中壓冷凝器E106管側(cè)為循環(huán)水單進單出四程換熱器，阻力大，水的流速過慢，因此冷卻水在管程停留時間過長，致使水中懸浮物和磷酸鈣、磷酸鋅等沉積造成結(jié)垢。

1.2改造措施

（1）中壓冷凝器E106前串聯(lián)一臺換熱器E106B。E106B的冷卻系統(tǒng)使用脫鹽水冷卻，具體流程為將來自供水廠的低溫脫鹽水先進入E106B換熱，再將換熱后的脫鹽水送到鍋爐產(chǎn)生蒸汽，使熱能得以綜合利用，同時節(jié)省鍋爐煤的消耗。

（2）E106管程原設(shè)計為循環(huán)水單進單出4程，后改造為管程為循環(huán)水雙進雙出4程換熱，大大提高了循環(huán)水量和換熱效果。

（3）將氨冷凝器E109循環(huán)水回水管線至E106去的循環(huán)水管線去掉，E106循環(huán)水進口直接采用32寸循環(huán)水總管來的一次水。

1.3運行總結(jié)

可以減輕中壓冷凝器E106的熱負荷，消除了中壓冷凝器一直存在的列管結(jié)垢問題，同時使熱能得以綜合利用。

2 氨冷凝器E109循環(huán)水加濾網(wǎng)

由于尿素裝置循環(huán)水管線已運行24年，檢修時發(fā)現(xiàn)尿素裝置循環(huán)總管內(nèi)部出現(xiàn)大量的腐蝕坑，腐蝕坑處大量鐵系雜質(zhì)脫落，同時由于氨冷凝器E109在循環(huán)總管的末端，因此造成雜質(zhì)在換熱器列管進口集聚，堵塞換熱器，使換熱器進水量減少，影響換熱器換熱。

2.1改進措施

在氨冷凝器E109循環(huán)水進口管線上增加一過濾器，過濾器前后增加切斷閥，同時增加一副線保證可以在線清洗過濾網(wǎng)。

2.2運行總結(jié)

由于循環(huán)水管線老化和循環(huán)水質(zhì)量較差，每次大修開車運行一段時間后E109換熱器就會出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，由于E109的換熱量占整個中壓系統(tǒng)的60%左右，因此嚴重時系統(tǒng)需要停車處理，改造后通過加過濾網(wǎng)可以徹底避免因此造成裝置停車，同時可以有效地降低中壓系統(tǒng)放空量。

3 低壓冷凝器改造

低壓冷凝器（E108）是尿素裝置低壓系統(tǒng)重要的換熱設(shè)備之一，低壓冷凝器（E108）為低壓系統(tǒng)提供的冷量占60%左右，E106運行是否正常，直接關(guān)系到低壓系統(tǒng)的壓力和PV09403的放空量。

由于夏季循環(huán)水溫度大于30℃時，E108工藝出液溫度達到48℃，造成低壓系統(tǒng)嚴重超壓，PV09403閥門開度達到50%以上，為降低低壓系統(tǒng)壓力，減少低壓系統(tǒng)放空開度，將E108管程循環(huán)水單進單出4程，改造為管程循環(huán)水雙進雙出4程，增加E108循環(huán)水側(cè)的冷量可見圖1、圖2。

圖1　低壓冷凝器循環(huán)水改造前流程

循環(huán)水線改造項目實施后，按新流程進行了投用，并對投用后相關(guān)溫度及閥門開度進行了跟蹤監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)效果非常顯著。

從上表1可以看出，E108循環(huán)水線改造以后，同樣裝置滿負荷，在前系統(tǒng)工況大致相同情況下，殼側(cè)出口甲銨液溫度T09406由改造前的46℃降為改造后的42℃，在低壓系統(tǒng)放空閥PV09403開度較小的情況下，低壓系統(tǒng)的壓力也能得以控制，并且FV09401加水量也減了下來；另外，在循環(huán)水進口溫度30℃時，循環(huán)水出口溫度由原來的45℃降為改造后的39℃，此回水溫度將大大降低換熱器結(jié)垢情況的發(fā)生；綜上所看，低壓冷凝器改造達到了預(yù)期的改造效果。

圖2　低壓冷凝器循環(huán)水改造前流程

表1　改造前后數(shù)據(jù)對比

4 蒸發(fā)系統(tǒng)一段真空優(yōu)化改造

蒸發(fā)系統(tǒng)的真空度高低決定造粒的質(zhì)量和蒸汽消耗，現(xiàn)在蒸發(fā)系統(tǒng)存在真空度偏低和蒸汽消耗偏高的情況，尿素水分易超標，影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。2000年為提高蒸發(fā)系統(tǒng)一段真空，增加一冷凝器（E151B）與一段真空第一冷凝器（E151）串聯(lián)運行，通過改造后實際運行情況觀察，蒸發(fā)一段真空度無明顯好轉(zhuǎn)，同時出現(xiàn)有時E151B下液管堵塞現(xiàn)象。

4.1原因分析

（1）一段真空第一冷凝器（E151）和E151B串聯(lián)后，由于流程增加，造成介質(zhì)阻力有一定增加。

（2）由于E151冷凝后的氣相溫度為50-60℃，再通過E151B冷卻效果不太明顯。

（3）生產(chǎn)中經(jīng)過E151B換熱后工藝測溫度偏低，同時由于E151B工藝側(cè)下液管線偏細和較長，易出現(xiàn)E151B下液管中工藝介質(zhì)結(jié)晶堵塞的現(xiàn)象，造成蒸發(fā)一段真空惡化，易造成尿素產(chǎn)品水含量偏高，嚴重時引起產(chǎn)品質(zhì)量事故，同時增加裝置噸尿素汽耗。

4.2整改措施

具體改造如下：①改造前一段真空第一冷凝器（E151）和E151B串聯(lián)后，由于流程增加，造成介質(zhì)阻力有一定增加，同時由于E151冷凝后的氣相溫度為50-60℃，再通過E151B冷卻效果不太明顯，蒸發(fā)系統(tǒng)真空度偏低，現(xiàn)在把E151B主管線進口直接連接到E151進口上，實現(xiàn)E151和E151B并聯(lián)起來，有效地提高了蒸發(fā)的真空度；②在E151B進口管線上加1〞3mm厚的工藝液管線，有利于E151B氣相的吸收和換熱；③E151B與E151并聯(lián)出口處增加一切斷閥，有利于E151B調(diào)節(jié)控制可見圖3、圖4。

圖3　改造前流程

圖4　改造后流程

4.3改造后運行情況

E151和E151B串聯(lián)改并聯(lián)完成后，首先蒸發(fā)系統(tǒng)真空度明顯好轉(zhuǎn)，蒸發(fā)一段真空由現(xiàn)在的0.85bar（絕壓）降低到0.65bar（絕壓），蒸發(fā)系統(tǒng)節(jié)省了大量蒸汽，系統(tǒng)更好操作截至目前沒有出現(xiàn)尿素水分和縮二脲超標的現(xiàn)象，保證了產(chǎn)品質(zhì)量；同時徹底解決了生產(chǎn)中避免了E151B工藝測溫度偏低，易造成E151B結(jié)晶堵塞的現(xiàn)象。

表2　改造前2014年5月部分運行數(shù)據(jù)

表3　改造后2015年5月部分運行數(shù)據(jù)

經(jīng)濟效益：改造完成以來，沒有出現(xiàn)尿素水分和縮二脲超標的質(zhì)量事故，產(chǎn)品質(zhì)量合格率100%，以每小時生產(chǎn)60t尿素計算，通過改造一段真空可由現(xiàn)在的0.8bar（絕壓）降低到0.65bar（絕壓），通過以前數(shù)據(jù)分析，每小時可節(jié)約高壓蒸汽1.5t。

5 結(jié)束語

換熱器運行的優(yōu)劣直接關(guān)系到裝置的長周期運行、系統(tǒng)的氨耗汽耗、設(shè)備的運行周期等各方面，通過對裝置中換熱器的進行了合理改進，使尿素裝置部分換熱器的運行效率有了明顯的提高，從而實現(xiàn)了的長周期運行，系統(tǒng)氨耗、汽耗有了明顯下降。

Transformation of Ammonia Stripping Urea Plant Heat Exchanger

Liu Zhan-bing，Han Yan，Wang Bin

Ammonia stripping urea plant heat exchanger pros and cons of running is directly related to whether the device can be stable operation，while the production of ammonia to urea consumption，steam consumption has a greater impact，so a reasonable improvement on the heat exchanger means，contribute to stable operation of the device and energy saving.

ammonia stripper；heat exchanger；accident treatment；technical innovation

TQ440.5

A

1003-6490（2016）01-0003-02

2015-12-20

劉戰(zhàn)兵，技師，主要從事尿素生產(chǎn)工作。