三聚氰胺装置提产改造实践.pdf
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1、阳煤丰喜肥业(集团)有限责任公司临猗分公司(以下简称丰喜临猗公司)一期 5 万 t/a 三聚氰胺装置采用加压气相淬冷工艺,其尾气与两套水溶液循环尿素装置(1#、3#尿素装置)进行联产,尿素装置产能分别为 16 万 t/a 和 24 万 t/a。自一期三聚氰胺装置投产以来,两套尿素及三聚氰胺尾气联产装置腐蚀严重,设备、管道、阀门经常性被腐蚀而被迫停车,连续运行时间较短,三聚氰胺产量基本维持在 125 t/d。为了提高三聚氰胺产量,减少尿素及联产装置的腐蚀,丰喜临猗公司进行了装置改造和工艺调整,降低了设备、阀门和管线的腐蚀程度,增加了装置的连续运行时间,提高了三聚氰胺和尿素产量。现将改造情况介绍如
2、下,以供参考。1工艺流程及装置布局尿素装置工艺流程:采用传统的水溶液循环法工艺,主要包含尿素的合成、中压分解吸收、低压分解吸收、预蒸发热量回收、解吸水解和蒸发造粒等工序。将液氨、CO2和循环回收的氨基甲酸铵溶液在一定的组成条件下送入合成塔,在 19.6 MPa、188 2 条件下合成尿素,未反应的氨和未转化成尿素的氨基甲酸铵经一、二段分解分离、吸收后全部循环返回合成塔,合成的尿素经蒸发浓缩后造粒送去包装。三聚氰胺尾气尿素联产装置(简称联产装置)工艺流程:来自三聚氰胺界区 20%30%的尾气直接进入尿素联产界区的尾气洗涤塔(新增,利旧),将尾气中杂质除去且降温后,分为两部分进入 1#、3#尿素二
3、段系统,含杂质的洗涤液由尾气洗涤循环泵(新增,利旧)送往废水装置处理,以减少对系统的影响;剩余 70%80%的尾气进入尿素联产界区内三聚氰胺吸收装置(新增,利旧),吸收液来自尿素界区。吸收三聚氰胺尾气后的三聚氰胺氨基甲酸铵溶液进入贮槽(A 利旧,B新增),通过中压解吸给料泵(新增)经中压解吸换热器(新增)送入中压解吸塔(新增),中压解吸塔采用再沸器(新增)加热。中压解吸塔出气含水分约 15%,分两路分别进入 1#、3#尿素界区一段系统回收;中压解吸塔出液(200)经换热器回收热量(130)后入3#尿素界区内解吸水解塔处理。三聚氰胺装置工艺流程:主要包括反应、冷却、过滤、结晶和包装工序。从载气压
4、缩机过来的氨气和 CO2混合气经熔盐炉载气预热器预热后进入流化床反应摘要针对三聚氰胺尾气联产尿素装置因设备、管道、阀门腐蚀严重导致系统被迫停车、连续运行时间短、产量较低的问题,丰喜临猗公司进行了设备改造:将联产解吸塔筛板的筛孔尺寸从 椎6 mm 扩大为 椎10 mm,改造三聚氰胺尾气吸收系统,消除联产装置再沸器的漏点,对三聚氰胺装置的热气管线、结晶器等夹套保温进行改造,处置 1#热气冷却器的泄漏点。改造后,通过增加三聚氰胺载气流量和尾气吸收液循环量,降低尿素系统第一、第二预冷器的温度等工艺调整,设备腐蚀程度降低,系统连续运行时间增加,尿素和三聚氰胺产量也分别由 1 250 t/d、125 t/
5、d 提高到 1 300 t/d 和 150 t/d。关键词三聚氰胺装置;尾气;尿素装置;腐蚀;联产装置文章编号:1005-9598(2023)-03-0053-03中图分类号:TQ226.3文献标识码:B三聚氰胺装置提产改造实践郭文龙,陈新潮,张龙(阳煤丰喜肥业(集团)有限责任公司临猗分公司,山西临猗 044100)收稿日期:2023-02-12第一作者:郭文龙(1982),男,汉族,山西晋城人,高级工程师,硕士,2004 年本科毕业于中北大学化学工程与工艺专业,主要从事于煤化工生产管理及技术研究工作,E-mail:。DOI:10.19889/ki.10059598.2023.03.013引用
6、格式:郭文龙,陈新潮,张龙.三聚氰胺装置提产改造实践J.煤化工,2023,51(3):53-55,60.第 51 卷第 3 期2023 年 6 月煤 化 工Coal Chemical IndustryVol.51No.3Jun.20232023 年煤 化 工器,作为流化床反应器的流化载气。在反应器温度为390 左右的条件下,从液尿循环泵分支过来的液尿经尿液喷头呈雾状进入流化床反应器,在催化剂的作用下经过一系列反应生成三聚氰胺气体。反应所需的热量由熔盐炉提供,生成的三聚氰胺气体及副产的氨和 CO2气体经反应器内旋风分离器除去夹带的催化剂后,从反应器顶部出来进入热气冷却器。在热气冷却器中,通过道生
7、油的相变将工艺气体冷却,使高沸点产物结晶出来。热气冷却器出来的气体进入热气过滤器,经热气过滤器的滤袋滤去高沸点产物及催化剂细粉。经过过滤的工艺气体进入结晶器,与从液尿洗涤塔过来的经冷气风机升压后的洁净冷气混和,温度降至 215 左右,三聚氰胺在此结晶出来,而低沸点产物仍为气体状态。从结晶器出来的气体进入旋风分离器分离,三聚氰胺固体从旋风分离器底部经压力螺旋排出送去包装。经旋风分离器后的气体进入液尿洗涤塔,一是回收未反应完全的低沸点产物和未分离的三聚氰胺细粉,二是给气体降温。经液尿洗涤塔柱状旋风分离除沫以后的冷气分三路:第一路为结晶器提供冷气;第二路气体进入载气压缩机升压,作为三聚氰胺装置的循环
8、载气;第三路即三聚氰胺副产尾气,送至尿素联产装置。装置布局:(1)三聚氰胺尾气洗涤系统布置在两套尿素装置界区。(2)尾气吸收系统(尾气吸收器、尾气吸收塔、氨基甲酸铵贮槽等)布置在三聚氰胺装置南侧界区。(3)中压解吸系统(中压解吸塔、中压解吸塔再沸器、中压解吸塔换热器、中压解吸塔给料泵)布置在三聚氰胺装置南侧界区。2改造措施2.1联产装置解吸塔塔板扩孔改造联产装置解吸塔在运行过程中,因解吸塔塔板经常堵塞(原设计塔板筛孔尺寸为 椎6 mm),造成设备内部压降明显、阻力过大,三聚氰胺加负荷生产后,造成联产解吸塔衬里冲刷腐蚀,不利于操作,需经常检修清理,工作量较大,且频繁停车影响装置连续运行。停车检修
9、时,对联产解吸塔(49 层)塔板筛孔进行了扩孔改造,将筛孔尺寸从 椎6 mm 改为 椎10 mm,塔板通气能力提高约 2.5 倍,降低了塔板压降,提高了塔板的抗堵塞能力,工艺运行明显稳定,利于操作,装置连续运行时间增加,解决了因联产解吸塔塔板堵塞造成压差过大的问题。2.2联产装置尾气吸收系统改造联产装置尾气吸收系统改造流程示意图见图 1。冷凝液3#尿素界区预冷器 A来自 3#尿素界区二段分解塔气相来自 3#尿素界区二段循环泵来自 1#尿素界区二段循环泵来自 1#尿素界区二段分解塔气相1#尿素界区预冷器 A来自联产氨基甲酸铵溶液贮槽图 1联产装置尾气吸收系统改造流程示意图一期三聚氰胺装置原设计三
10、聚氰胺尾气分两部分进入联产尾气吸收系统,其中 70%的尾气经吸收后送入联产中压解吸,解吸气相进入尿素预蒸发器热能利用段进行热量回收,剩余 30%的尾气经尾气洗涤塔洗涤吸收后,气相与尿素二段系统分解塔气相混合进入预冷器 A。因原设计尾气洗涤塔排出液温度较高(105 110),造成尾气洗涤循环泵机械密封更换频繁、尾气洗涤塔填料及筒体腐蚀较为严重,尿素系统二甲液中镍质量分数达 210-6,造成合成尿素中镍含量高。将一期三聚氰胺装置尾气全部用尿素碳铵液吸收,70%的液相进入联产中压解吸,解吸气相通过尿素预蒸发器换热进入中压吸收段。在联产吸收器后新增送液泵,将 30%的吸收液由一根 椎57 mm 的管道
11、送去尿素装置二段分解塔后预冷器 A 的顶部喷头,代替原设计 30%的三聚氰胺尾气去二段分解塔气相管线,原低送液泵送液泵改造新增54-第 51 卷第 3 期压循环液改送至二段分解塔气相管线喷头。因联产吸收液的浓度较低(NH3质量分数 15%、CO2质量分数 14%),吸收效果较好。此项改造利用联产吸收塔及联产循环水的富余能力,减少气体去尿素系统吸收所产生的热量,减轻尿素系统低压吸收的负荷,尿素系统运行的稳定性大幅度提高。2.3联产装置再沸器的漏点消除及管道疏通联产装置解吸系统在运行过程中一直存在压力波动的问题,利用停车机会对联产装置再沸器进行拆检,发现列管堵塞严重,且部分列管有泄漏现象。通过对泄
12、漏的列管进行堵漏消除漏点,并将堵塞的列管进行疏通冲洗,解决了联产解吸压力波动的问题,保证了联产解吸装置的稳定运行。2.4三聚氰胺装置热气管线、结晶器等夹套的保温改造三聚氰胺装置因受热气冷却器、热气过滤器压差的制约,基本连续运行一个月就需停车进行切换。通过对该装置热气管线、结晶器等夹套保温进行改造,提升保温效果,保证切换阀及备用管线的畅通,实现了三聚氰胺装置热气冷却器、热气过滤器的在线切换,减少了结晶器内物料的积存,三聚氰胺装置的连续运行时间可增加至两个月以上,为三聚氰胺装置长周期运行打下基础。2.5三聚氰胺装置 1#热气冷却器的泄漏处置三聚氰胺装置 1#热气冷却器泄漏后,系统工艺气压力高于道生
13、系统压力,使工艺气漏进道生系统,造成道生放空管线不畅。采取措施:(1)备用过滤器、冷却器加盲板隔离,防止工艺气再漏入道生系统。(2)道生系统放空管线配置蒸汽伴热管线,防止堵塞。(3)加快 2#热气冷却器和热气过滤器的检修,将 1#热气冷却器、热气过滤器作为长期备用设备。长期措施:更换热气过滤器列管。3工艺调整3.1提高三聚氰胺装置载气流量将三聚氰胺装置的载气量从 30 000 m3/h 提高至40 000 m3/h,提高三聚氰胺催化剂的反应速度和能力;同时气体流的增加,可减少物料的附着及积存,延长了装置的连续运行时间。3.2增加三聚氰胺尾气吸收液的循环量联产装置所用吸收液是来自尿素装置的碳铵液
14、,原来的流量为 15 m3/h,之后调整至 25 m3/h。通过增加吸收液的循环量,增加了对三聚氰胺尾气的吸收效果,大幅度降低了三聚氰胺尾气吸收后溶液的浓度,NH3和 CO2质量分数由原来的 19%、17%分别降低至 15%、14%,中压解吸废液镍质量分数由原来的 1.710-62.010-6降低至 0.310-6左右,大大缓解了联产装置因中压解吸液浓度偏高造成腐蚀、进而造成系统停车。同时利用联产吸收塔及联产循环水的富余能力,减少气体去尿素系统吸收所产生的热量,减轻尿素系统低压吸收的负荷,尿素系统运行的稳定性得到了大幅度提高。3.3降低尿素系统第一、第二预冷器的温度在三聚氰胺生产过程中会生成异
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