充分認(rèn)識(shí)和開發(fā)水溶液全循環(huán)尿素裝置增產(chǎn)節(jié)能的潛力

1、充分認(rèn)識(shí)和開發(fā)水溶液全循環(huán)尿素裝置增產(chǎn)節(jié)能的潛力 ，與原160，使?jié)饧卒@在一吸外冷卻器中不產(chǎn)生結(jié)晶的危險(xiǎn)。調(diào)溫水至95是上限，如在95-100下循環(huán)，因汽化而使泵的循環(huán)量下降，一吸塔底部溫度會(huì)上升。    設(shè)置或增加一吸外冷卻器是使尿素裝置吸收系統(tǒng)生產(chǎn)能力提高的有效措施，同時(shí)熱能回收率也相應(yīng)提高。冷卻循環(huán)脫鹽水量應(yīng)能移走相應(yīng)的熱負(fù)荷，此脫鹽水循環(huán)系統(tǒng)中，能供入2.5 m3/tur的冷脫鹽水量，供水壓不少于0.4MPa，脫鹽水循環(huán)量應(yīng)有20-25m3/tur來配置相應(yīng)容量的循環(huán)水泵。    

2、60;一吸外冷卻器不僅可減少一吸塔鼓泡段吸收的吸收量，同時(shí)可改善一吸塔精洗段的操作條件，使塔上部氨水吸收CO2的量減少，避免甲銨飽和而進(jìn)入溶液分層區(qū)，使甲銨結(jié)晶析出，因此提高了一吸塔的操作穩(wěn)定性。    小尿素裝置能提高生產(chǎn)能力的部位另一個(gè)就是一段蒸發(fā)加熱器的熱能利用段。設(shè)計(jì)單位只計(jì)算熱能利用，沒有核算其吸收CO2的甲銨生成熱，未計(jì)算該段的吸收能力。因此原60kt/a小尿素裝置不做任何修改，可達(dá)80kt/a，增加一個(gè)相等面積的一吸外冷卻器，產(chǎn)量就可達(dá)100kt/a。     1.3 二甲液在一段

3、吸收系統(tǒng)的流程改進(jìn)     在預(yù)蒸餾工藝中，二甲液中CO2含量可降至16-18%。先送至一蒸加熱器熱利用段，然后至一吸外冷卻器，再進(jìn)入一吸塔鼓泡段，這可充分利用一蒸加熱利用段和一吸外冷卻器的管間空間吸收NH3和CO2，并移走甲銨生成熱，是預(yù)蒸餾工藝裝置中既能增產(chǎn)，又能提高熱能回收率的兩個(gè)部位。     目前有少數(shù)廠還未控制降低二甲液組分的操作，控制在18-20%之間，中型裝置改為預(yù)蒸餾工藝后，也未把二甲液組分由20%降下來，這是不合適的操作工藝，未能發(fā)揮增產(chǎn)節(jié)能的效益。  &

4、#160;  1.4 一分加熱器     一分加熱器為升膜式列管加熱器，列管底部加節(jié)流孔。此技術(shù)由原化肥司中氮處主持與Stamicarbon公司進(jìn)行技術(shù)交流時(shí)，由該公司提供過該節(jié)能又降低在一分加中縮二脲增值的技術(shù)。節(jié)流孔技術(shù)是使尿液在一分加底封頭處能均布地進(jìn)入各列管中。尿液已呈沸騰狀態(tài)，由節(jié)流孔引入列管后，提高流速，使流體成液膜上升，液側(cè)傳熱系數(shù)值增大，可以節(jié)省蒸汽，同時(shí)減少物料在列管中的停留時(shí)間，避免尿液在原列管式加熱器中出現(xiàn)返混等現(xiàn)象，從而降低縮二脲的增值量。    &#

5、160;如無節(jié)流孔時(shí)，尿液從中間的列管上升量大，到列管上端時(shí)，因尿液溫差關(guān)系，大量低溫尿液可回流至加熱器外圍的列管中，形成循環(huán)流的返混。     一分加熱器與預(yù)蒸餾工藝裝置的結(jié)合，可減少一分加的面積，即一分加在同樣的面積下，可增加生產(chǎn)能力，小尿素裝置第二版設(shè)計(jì)中一分加面積增加至94m2，比中尿預(yù)分離工藝裝置中的噸尿素面積還大，何況采用預(yù)蒸餾工藝及列管底端又裝有節(jié)流也孔，因此94m2可通過360t/d產(chǎn)量，如加上預(yù)分離器后，可通過420t/d產(chǎn)量。使用好一分加的要求，即一分加底部加入的二次防腐空氣一定要除去油霧，否則在列管表面產(chǎn)生油垢而積炭，影響

6、傳熱效果。     但現(xiàn)在小尿素裝置中一分加列管結(jié)垢難清洗而去掉了節(jié)流孔及因結(jié)垢產(chǎn)生的傳熱效果不好，而在增產(chǎn)時(shí)加大了一分加的面積，而且不使用節(jié)流孔技術(shù)，在增產(chǎn)的同時(shí)汽耗反而上升了。     尿素裝置所有加熱器都采用升膜式，有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，即產(chǎn)量上升時(shí)，由于物料上升流速增加，傳熱系數(shù)上升，在同樣的面積下，產(chǎn)量可提升一倍，在蒸發(fā)系統(tǒng)又可獲得優(yōu)質(zhì)品尿素。至于蒸發(fā)加熱器列管發(fā)生腐蝕，目前大多數(shù)已采用耐沖刷腐蝕的鈦或鈦合金材料。     1.5解吸塔設(shè)置回

7、流冷凝器     中型裝置解吸塔頂部只以未經(jīng)熱交換的碳銨液（稱冷流）進(jìn)入，并通過調(diào)節(jié)冷流量控制塔頂溫度，以及其他設(shè)計(jì)因素，適應(yīng)性較差，操作彈性小。小尿素裝置解吸系統(tǒng)設(shè)置回流冷凝器，以回流冷凝液作為解吸塔頂部1-6#精餾段的回流液，所以控制解吸冷凝以后的溫度在112較方便，解吸氣中的水蒸汽含量較平穩(wěn)，對(duì)穩(wěn)定二循一冷的操作十分有利?；亓骼淠鞯睦鋮s水用出自一吸外冷卻器的95-100熱水，出口水溫至105，這是由53%過量氨在預(yù)分離器中分離出來了，若都進(jìn)入預(yù)蒸餾塔中，預(yù)蒸餾出氣溫度在125-130，則一分氣中總熱焓值上升，這部分熱量是由一分加的蒸汽提

8、供的。因此一分加的汽耗量有所下降，這下降值應(yīng)是一分氣總量的熱焓值和預(yù)分氣相量在115的熱焓值之差。 同時(shí)因二氣分流，使一分系統(tǒng)整體壓力下降，則一分分解率和總氨蒸出率上升，不必加熱到160或180交叉，120即由三塊板形成一個(gè)液體旋流環(huán)，180左右。該噴頭在噴灑密度上進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，能將落料溫度升高值控制在5-7。最典型事例是瀘天化噴頭改造以后，在顆粒平均粒徑基本不變的情況下（平均粒徑1.9mm），落料溫度比用原噴頭下降了15-17。    中型尿素裝置（200kt/a以上）使用該噴頭的工廠，造粒塔塔徑在13-16m，其中13m為浙江巨化，14m

9、為福建三明，15m塔都是新建的氨汽提裝置。    在12m塔上使用，從銀川化肥廠開始，現(xiàn)已用的有安徽臨泉、福建永安、四川美豐(兩套)、四川綿陽（三套）、成都玉龍、陜西城固。    其研究結(jié)果如下：     對(duì)于日產(chǎn)量小于600t，只要塔在14m以上，可保證粒徑在1.6-2.8mm的顆?？偭?gt;90%，平均粒徑在1.95mm，落料溫度能滿足有關(guān)包裝要求。     ，這樣不會(huì)招致甲銨泵缸體及其內(nèi)件的腐蝕加劇。

10、0;    因此入塔H2O/CO2比需保持在0.85。目前國內(nèi)的各種尿塔內(nèi)件，在 H2O/CO2比為0.65工況下，轉(zhuǎn)化率最高紀(jì)錄為68%。本新工藝由于一段甲銨循環(huán)量增加，入塔H2O/CO2比增至0.85，在此工況下，要使轉(zhuǎn)化率不低于70%，必須設(shè)計(jì)新的合成塔內(nèi)件，以保證高H2O/CO2比下轉(zhuǎn)化率在70%或以上。     新尿塔內(nèi)件的設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想是一個(gè)等溫型合成塔內(nèi)件，使塔頂?shù)诇囟然颈３忠恢?，以提高轉(zhuǎn)化率。三物料以NH3/CO2小于3進(jìn)入在塔內(nèi)設(shè)置的列管式反應(yīng)器，該反應(yīng)器又是熱交換器，此設(shè)備材

11、質(zhì)為耐高溫的25-22-2材料，固定在塔頂大蓋下，反應(yīng)物由中心管移至塔下部后，補(bǔ)入液氨至NH3/CO2為4.2-4.3，以平衡反應(yīng)熱及提高轉(zhuǎn)化率，為此仍需利用塔內(nèi)已有的高效塔板，稍作改造后使用。     若原中型裝置不需提高生產(chǎn)能力，采用本工藝改造時(shí)，只調(diào)整入塔CO2量，將部分CO2以中壓補(bǔ)入各熱交換設(shè)備中，則同樣可將汽耗值降至設(shè)計(jì)值。     本尿塔內(nèi)件安置在尿塔上部，三物料進(jìn)入列管式反應(yīng)器內(nèi)，第一反應(yīng)式基本上在此內(nèi)件內(nèi)完成；反應(yīng)后物料由中心管引流至塔底，同時(shí)將反應(yīng)熱傳遞至塔內(nèi)上升的熔融物，物

12、料上升過程中也是第二反應(yīng)式的進(jìn)行過程，此結(jié)構(gòu)為轉(zhuǎn)化反應(yīng)創(chuàng)造了良好的高溫環(huán)境。在塔底需補(bǔ)入部分液氨，使NH3/CO2到4.2，以保持塔底不超溫和塔頂溫度的平衡，塔頂溫度在186-188，塔內(nèi)自下而上也布置高效塔盤，因此可確保在H2O/CO2  0.85的條件下，轉(zhuǎn)化率不低于70%（保證值）。     3.3 使用節(jié)能新工藝，改造現(xiàn)有傳統(tǒng)尿素裝置的優(yōu)勢(shì)     在已使用預(yù)分離預(yù)蒸餾改造后的尿素裝置上，繼續(xù)按新工藝來改造，流程變動(dòng)小，增加設(shè)備少，易實(shí)施技改工程，前期技改工程可繼續(xù)發(fā)揮作用，技改投資就大不了，因此節(jié)能新工藝簡單易掌握，是低投入、高產(chǎn)出的方案，是適合中、小尿素裝置的改造。  4 結(jié)束語      筆者在本文中介紹了水溶液全循環(huán)工藝尿素裝置在中國40年的技術(shù)開發(fā)經(jīng)歷，使汽耗能與汽提工藝裝置相同。以汽耗高低來評(píng)論技術(shù)的先進(jìn)性的話，則可以說中國式的水溶液全循環(huán)法尿素