低压开车法在CO2气提法尿素装置的应用

低压开车法在CO2气提法尿素装置的应用20世纪90年代，荷兰斯塔米卡邦公司在改进型CO2气提法基础上开发了新一代改进型CO2气提法流程，并在孟加拉国吉大港(Chittagong)的KAFCO化肥有限公司日产1725t尿素装置中实现了工业化。塔西南化肥厂日产1050t尿素装置是在KAFCO取得成功经验的基础上，全球第二套全套采用高压池冷凝器E一205及高效塔盘等专利技术的尿素装置。与传统CO：气提法流程相比，不仅具有投资费用低能耗低的特点，更重要的是其独特的低压开车法大大缩短了开车时间，工艺操作上简单、平稳，在消噪音污染方面也取得了令人满意的效果。1低压开车技术简介CO2气提法尿素装置传统的空塔开车投料方法是用CO2气体将高压系统升压至8．0～10．MPa，以70％负荷(以CO2量为基准)、控制NH3／CO2为2．89～3．00向系统投料，采用高压放空的方法置换升压过程中引入的过剩的CO2，逐步实现系统氨碳平衡。低压开车正是相对传统高压开车而言的，其关键技术在于进高压圈的c02和NH3管线上分别设计了一条限流旁路。塔西南化肥厂的CO2管线主线尺寸为6，旁路管线尺寸为1．5，该旁路管线须特别注意防止冷凝腐蚀。高压氨泵(P一102)为往复泵，其投料旁路管线为2”，并安装有孔径为10mitt的限流孔板，用以增加空塔投料时氨泵的出口背压，使其在投料时能根据泵的转速调整和计量氨量。原始投料初期，c02和NH3由旁路进入高压系统，进系统NH3／CO2约为3．0。待4台高压设备升温、钝化完成后，脱氢反应器(R一101)投入运行，并启动CO2压缩机(K一102)和P一102由旁路送入高压圈，投料时CO2为70％的负荷，氨泵为100％的负荷。当系统压力升至7．0MPa时，CO2、NH3改由主线进入高压圈。低压开车与高压开车的主要区别在于：(1)根据NH3一CO2一H2O三元系统相图，在低压开车状态，NH与CO2生成甲铵困难，传统的CO2气提法流程中的高压甲铵冷凝器难以发挥正常的效用，压力控制难度增大，同时会有碳铵出现，若温度低会发生结晶堵塞。(2)低压液氨投入系统气化量较大，易产生低温，会拉垮系统要求的投料温度，故系统易出现超温或失温等不正常现象，严重时甚至会对设备造成冲击性的损伤。因此，实施低压开车关键要防止碳铵结晶，稳妥地控制升压速率，同时要防止液氨投入后系统温度的下降，以消除设备激冷冲击和低温腐蚀。2低压开车的操作要点在投料过程中，高压洗涤器(E一203)顶部的惰性气体放空阀(HPV一202)应全开，待合成塔(R一201)出料约20min、高压系统压力(PR一201)稳定后，才能关至50％～60％，确保E一203出口气体温度为ll5℃左右。否则，在R一201出料前，在E一203惰气中会形成爆炸性气体混和物。在出料前，池式冷凝器(E一205)壳侧副产的低压蒸汽很少，为减少取热量，应将低压蒸汽饱和器(V一904)的压力(PR一902)控制在0．60—0．65MPa(绝压)，待R一201出料后将PR一902降至0．56—0．58MPa(绝压)，以避免高压圈压力上升过快。出料前，投用E一203壳侧高压调温水蒸气夹套的蒸汽，并将高调水人口温度(TIC一207)自控在125℃，出料稳定后，将TIC一207降至85℃。出料前，气提塔(E一201)壳侧蒸汽压力(PIC一904)控制在0．91．1MPa(绝压)，出料后将PIC一904提高至1．8—1．9MPa(绝压)。出料后，由于E一201壳侧高压蒸汽用量大幅增加，由高压蒸汽饱和器(V一905)排向中压蒸汽饱和器(V一909)的冷凝液也大量增加，此时应提前手动将V一909的排液阀(IjPV一902)全开，以免液位突然增加而使向压缩机(KT一102)的透平注汽中带液，造成透平功率锐减、K一102喘振。3低压开车法的优点(1)高压设备升温钝化快速、简单。CO2气提法尿素装置通常采用CO2加空气或蒸汽加空气2种方法升温钝化，它们都存在着钝化时间长、设备升温速率不易控制等缺点。斯塔米卡邦公司新近研究表明，高压设备钝化速度非常迅速，原始开车时，高压系统内存有空气，因此4台高压设备升温钝化过程不需要加空气，钝化用蒸汽由R一201降液管底部加入，R一201与E一203均由0．9MPa蒸汽升温钝化，E一201与E一205由壳侧蒸汽升温钝化。应用此方法预热仅需2．5—3．0h，操作方便，从设备预热至造粒仅需5—7h，而高压开车法则需要18h。(2)消除了高压法开车钝化时的噪音污染。高压法开车钝化时，CO2需从R一201气相管线长时间放空，出料时也要放空一段时间，以避免在E一203中形成爆炸性气体混和物，这样会引起噪音污染，而低压开车法则克服了这一缺点。(3)低压开车时，由于NH3和CO2一开始就以3．0比例同时送入系统，这样高压圈内不存在氨碳比失调，系统内转化率高，工艺调整简单，并可减少氨损失。4低压开车法应用实例表1化工投料前主要参数注：日期2003—04—21，时间5：25表2开车进度图l低压法开车操作曲线1．合成系统压力曲线2．高压洗涤器溢流温度曲线3．情性气体放空阀开度曲线项目参效项目参效R一201塔壁温度(℃)128.1E一205出液温度(℃)119.1R一201顶部出气温度(℃)115.4E一201出汽温度(℃)123.9R一201底部出液温度(℃)122.6E一201出液温度(℃)98.1E一203顶部出气温度(℃)64.8高调水入口温度(℃)124.6E一203溢流温度(℃)90.4V一905压力(MPa)0.9E一205出汽温度(℃)111.3V一904压力(MPa)0.54主要进度时间NH3、Co2副线入合成系统5：32NH，、co2由副线转主线人合成系统5：59高压甲铵泵送液至高压洗涤器6：08合成塔开始出现液位6：22合成塔出料7：30气提塔向低压系统送料并降低氨泵转速7：35表3低压开车法有关数据裹累计合成系统高压洗涤器惰性气体累计合成系统高压洗涤器惰性气体时间时间压力溢流温度放空阀开度备注时间时间压力溢流温度放空阀开度备注(Min)(MPa)(℃)(％)(Min)(Mpa)(℃)(％)5：3200．2290．4100从副线人合成7：4213013．75160．7605：45133．32123．2l007：4413213．83159．3605：46144．48125．3l007：4513313．90148．1605：5ll95．08131．11007：46l34l3．95144．2605：532l5．35l34．51007：4713514．Ol141．1605：54225．88138．4l007：48l3614．07138．7605：56246．64150．51007：5l13914．12133．2605：58266．8O153．51007：5314114．19132．1605：59277．19158．5100由主线人合成7：54l42l4．23l34．3606：Ol297．49161．81007：5514314．02134．8606：04328．09l65．6l007：5714514．17141．0606：09378．64170．1l008：O014813．95l50．3606：13419．00170．21008：0215013．86153．1606：15439．22l69．81008：o3l5l13．70153．5606：18469．33l69．3l008：15l6313．79l56．O606：22509．44168．91001t一201液位01％8：23171I3．89157．3606：26549．45168．71008：3l17914．o5157．8606：30589．55l68．61008：42l9Ol4．19158．4606：37659．91168．21008：532Oll4．23158．4606：4068lO．Ol168．2l009：0621414．22158．3606：4573lO．17168．I1009：19227I4．17157．4606：487610．25167．8l009：3023814．21157．8606：538l10．40l67．51009：4124914．20157．6606：568410．47l67．31009：5226Ol4．29157．2606：578510．54l67．2l0010：0627414．36157．5607：Ol8910．67l66．910010：1728514．40l56．9607：o59310．78l66．7l0010：29297l4．45l56．8607：15103l1．13165．8l0010：4531314．40l56．5607：22llOl1．52l65．Ol0010：5332114．40156．1607：3011812．13165．060R一201液位10％ll：Ol32914．43155．8607：34l22l2．5O164．260ll：1434214．49155．6607：3512312．53164．260R一201液位29％ll：2635414．45155．2607：38l26l2．83l63．460ll：3836614。46155．4607：39l27l2．9ll62．860ll：4537314．46155．1605结语实践表明，低压开车法在c02气提法尿素装置生产工艺中的应用是成功的，既满足了现代化工生产对环保的要求，同时也实现了快速开车对高压设备腐蚀的防护，提高了装置的开工时间，取得了较好的效益。