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尿素系统与CO_2压缩机组的优化_孙友文.pdf
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1、氮肥与合成气 第 卷 第 期 年 月尿素系统与 压缩机组的优化孙友文,张东旭,魏小鹏,李家栋,万小勇(兖矿新疆煤化工有限公司,乌鲁木齐)摘 要:阐述了 压缩机组在运行中出现的一些问题,从优化工艺系统运行、节能降耗角度出发,对尿素系统 压缩机组进行优化技改。结果表明:通过技改优化使得 压缩机运行更加稳定,奠定了尿素系统的安稳长满优的基础。关键词:压缩机;尿素;空分系统;防腐;压缩比 中图分类号:文献标志码:文章编号:():压缩机组作为尿素系统 提供装置,其运行状况直接决定着尿素系统的正常与否,而在 气中配入一定量防腐空气可以作为保护设备 的 手 段。从 净 化 解 吸 系 统 来 的.的 气经过
2、离心式压缩机压缩到.,投入反应器中作为生产尿素的原料。在 压缩机一段出口配入一定量的防腐空气,脱出 气中的硫化物和,使其满足尿素系统设备防腐及尾气防爆的要求。存在的问题由于在设计期沟通不足,压缩机入口设计压力为.,而净化 解吸系统实际送出 压力为.,故在净化系统后设置减压阀,以达到设计需要操作。在运行中出现以下问题:()低压缸的压缩比大,驱动汽轮机.过热蒸汽消耗大;()压缩机组运行期间二回一、四回三防喘振回流量大,且容易造成机组运行不稳定;()尿素装置最高负荷仅达设计负荷的,运行经济性受限;()由于净化系统后的减压阀影响,压缩机组一段入口压力波动较大,常使得系统被迫停车及机组喘振;()压缩机组
3、连接管道时常振动。优化技改措施.压缩机一段入口压力稳定在 压 缩 机 入 口 处 新 增 个 、.缓冲罐,保证净化 解吸系统送来的 气,防止压力大幅波动影响 压缩机组的运行。将 压缩机入口压力从.调至.,经过调整后一段入口压力显著稳定,减少了受甲醇解吸系统减压过程的影响。在一段入口缓冲罐前新增 个切断阀,主要用于在检修时与前系统安全隔绝。.压缩机低压缸改造将 压缩机组低压缸首级叶轮摘除,将 级叶轮改为 级叶轮,可提高 压缩机一段入口压力,降低压缩比(见图)。()改造前()改造后图 改造前后首级叶轮分布图作者简介:孙友文(),男,高级工程师,主要从事煤化工科研、生产、技术、调度节能方面工作;在
4、压缩机一级出口新增 根回路管线至一段入口,作为 补充量,防止因一段入口气量不足引起压缩机组喘振。在一回一回路管线设置 套控制阀组,作为氮肥与合成气 第 卷 第 期 年 月压缩机组运行调节阀。调整一级与二级间的隔板间距,新增导流套,改变一级、二级叶轮流道。.实践经验总结在超低负荷下 放空阀富裕开度时(正常情况一般),采用全回路开车法,即全开四回三、二回一、一回一,关闭四段出口,进入系统自循环逐级升速、升压,进而顺利压缩机组,保证系统在低负荷下开车成功生产。压缩机改造前后参数对比见表。改造后喘振发生次数显著减少,管道振动情况明显改善。表 压缩机改造前后参数对比项目改造前改造后进气体积流量()进气压
5、力 进气温度 低压缸出口压力.正常运行程序()提前将.过热蒸汽拉至 压缩机组前放空,保证汽轮机启动运行过程中的蒸汽供给。()净化系统产出合格 气(体积分数.),放空阀有富裕开度()。()现场开启 压缩机缓冲罐前切断阀,引入 气进入缓冲罐及 压缩机系统,随系统一起升速、升压。()气依次进入 压缩机低压缸二段共 级叶轮升压后,经过脱硫脱氢系统后再进入高压缸继续压缩至.后送至尿素合成系统。()在一级入口气量不足或靠近防喘振线时,通过开大一回一管线回路,将一段出口气全部或部分作为一段入口气量补充,同时配合调节二回一、四回三防喘振阀,保证机组稳定。()压缩机一、二段为低压缸,三、四段为高压缸。()当 压
6、 缩 机 二 段 出 口 压 力 达 到.后,将干气密封 气切换为 气密封。压缩机组的流程见图。净化系统;净化放空阀;入口切断阀;缓冲罐;全开 全关阀;一段分离器;低压缸一段压缩段;一段冷却器;外加的防腐空气;二段分离器;低压缸二段压缩段;二段冷却器;脱硫脱氢;三段分离器;高压缸三段压缩段;三段冷却器;四段分离器;高压缸四段压缩段;尿素合成系统;汽轮机;一回一管线;一回一调节阀;二回一管线;二回一调节阀;四回三管线;四回三调节阀;变速箱。图 压缩机组流程 尿素系统与空分系统防腐空气耦合的流程优化 尿素生产过程中由于存在氨、氨基甲酸铵、尿素、等腐蚀性介质,因此对设备的抗腐蚀性要求极高。采用 钢(
7、尿素级不锈钢),同时在整体系统中加入空气或,使得在设备内表面形成一层致密的氧化膜,隔离腐蚀性介质与设备本体,从而达到保护设备的目的。原始设计采用 型螺杆式空气压缩机,提高系统所需氧量氮肥与合成气 第 卷 第 期 年 月及包装系统的压缩空气量,压缩空气从 压缩机一段出口分离器并入 气中,随 气一起进入系统起作用。但螺杆式空气压缩机在运行过程中经常出现以下问题:()夏季环境气温高,且空气压缩机做功后散热性差,造成空气压缩机易超温而引起系统跳车;()空气中杂质多,造成空气压缩机超电流,引起系统跳车;()空气压缩机跳车造成尿素自动包装线被迫停止;()在空气压缩机跳车后,没有 供给,对脱氢系统催化剂使用
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