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氨汽提法尿素裝置低壓系統(tǒng)放空尾氣的回收利用

文檔作者：劉志勇文檔來源：河南省煤業(yè)化工集團(tuán)		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年04月26日
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0ct．20lO·58·化肥設(shè)計(jì)Chemical Fenilizer DesigIl第48卷第5期2010年10月氨汽提法尿素裝置低壓系統(tǒng)放空尾氣的回收利用劉志勇(河南省煤業(yè)化工集團(tuán)中原大化公司，河南濮陽(yáng)457004)中圖分類號(hào)：11J440．5l 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1004—890l(2010)05—0058—03河南煤業(yè)化工集團(tuán)中原大化公司尿素裝置由意大利斯那姆公司成套引進(jìn)，采用氨汽提法工藝技術(shù)。系統(tǒng)分為高壓段、中壓段、低壓段和蒸發(fā)造粒段，其中低壓段主要是回收中壓段出來的尿素中的少量甲銨、游離氨和cO：等未分離物。多年以來，特別是隨著3套三聚氰胺裝置相繼投產(chǎn)，三聚氰胺尾氣大量返到尿素裝置，造成低壓系統(tǒng)放空尾氣中氨含量一直偏高，不僅增加了氨成本，對(duì)周圍環(huán)境也有一定的污染。為此，公司于2009年實(shí)施了尿素裝置低壓系統(tǒng)的技術(shù)改造，較好地解決了放空尾氣氨回收的問題，創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，筆者簡(jiǎn)述如下。硝一躲游摯卜一亡芏芻一時(shí)放出的熱量用循環(huán)水帶走。(3)被冷凝后的氣液混合物進(jìn)入碳銨液貯槽，不冷凝的惰性氣在低壓惰性氣體洗滌器內(nèi)被洗滌后經(jīng)放空閥放空。(4)碳銨液貯槽內(nèi)的碳銨液，返回預(yù)濃縮器，作為中壓分解氣的吸收液使用。由低壓分解塔底部出來的溶液經(jīng)減壓到O．34×105 Pa(絕)進(jìn)入降膜式真空預(yù)濃縮器。2放空尾氣氨含量偏高原因分析2009年10月lO～16日，公司對(duì)低壓放空閥排放尾氣取樣分析，低壓放空尾氣分析結(jié)果見表1。表l低壓放空尾氣分析結(jié)果作者簡(jiǎn)介：劉志勇(1979年一)，男，河南臨穎人，2003年畢業(yè)于鄭州大學(xué)化工學(xué)院化學(xué)工程與工藝專業(yè)，工程師，從事尿素裝置的生產(chǎn)技術(shù)及管理工作。萬方數(shù)據(jù)第5期 劉志勇 氨汽提法尿素裝置低壓系統(tǒng)放空尾氣的回收利用 ·59·放空尾氣氨含量偏高主要原因如下。(1)系統(tǒng)超負(fù)荷運(yùn)行，有時(shí)達(dá)到110％。(2)隨著3套三聚氰胺裝置的投產(chǎn)，其產(chǎn)生的大量尾氣(即碳銨液)返回碳銨液貯槽。(3)三聚氰胺裝置的1套水解解析系統(tǒng)投產(chǎn)，其產(chǎn)生的氨和cO：經(jīng)冷卻后也送到碳銨液貯槽。3技改方案自原始開車以來，低壓放空尾氣中氨含量呈逐漸上升趨勢(shì)，不僅對(duì)周圍環(huán)境造成影響，同時(shí)也使尿素裝置的氨成本超出設(shè)計(jì)值，氨耗增加，尿素成本上升。公司自2000年以來，亦多次實(shí)施了低壓系統(tǒng)的技術(shù)改造，并決定于2009年再次實(shí)施技改。3．1 2000年技改情況2000年，公司根據(jù)生產(chǎn)情況和分析數(shù)據(jù)，利用當(dāng)年大修機(jī)會(huì)，在低壓系統(tǒng)增加了1條到工藝?yán)淠翰鄣墓芫€，通過工藝?yán)淠何盏蛪何矚猓幢晃盏臍怏w則通過工藝?yán)淠翰叟欧砰y放空。大修開車后，分析放空氣中的氨含量，達(dá)到了較好的效果。3．2 2005年技改情況2005年，隨著第l套和第2套三聚氰胺裝置的建成投產(chǎn)，三聚氰胺產(chǎn)生的尾氣不斷地返回到尿素裝置中，使尿素裝置的水平衡很難維持，低壓放空尾氣中的氨含量也明顯增加。為有效利用低壓尾氣中的氮，減少氨損耗，當(dāng)年大修時(shí)新增1套噴射泵裝置來回收低壓尾氣。2005年低壓尾氣回收系統(tǒng)技改工藝流程見圖2。高壓調(diào)節(jié)閥系統(tǒng)蒸汽液槽放空?qǐng)D2 2∞5年低壓尾氣回收系統(tǒng)技改工藝流程在高壓尾氣排放管線上引一管線到噴射泵做為動(dòng)力源(正常操作壓力為14 MPa左右)，把低壓尾氣送到中壓。按預(yù)期技改效果此舉將徹底解決低壓尾氣放空的難題。但裝置開車和投用該噴射泵后，發(fā)現(xiàn)低壓尾氣到噴射泵的管線經(jīng)常被甲銨結(jié)晶堵塞，而且高壓壓力也不好控制，對(duì)裝置的安全運(yùn)行產(chǎn)生很大影響，所以運(yùn)行一段時(shí)間后就停用該噴射泵，恢復(fù)了原來的流程。分析原因，筆者認(rèn)為主要是高壓尾氣中含有大量的氨、cO：和水，而且高壓尾氣有時(shí)還夾帶有甲銨，另外噴射泵自身也存在問題。3．3 2009年技改方案隨著第3套三聚氰胺裝置的投產(chǎn)運(yùn)行，一方面與第3套三聚氰胺配套的年產(chǎn)ll萬t尿素裝置吸收了第l、第2、第3套三聚氰胺裝置的尾氣，減輕了本尿素裝置的壓力，另一方面新上的l套水解解析裝置分解出的氨和cO：冷凝液返回低壓碳銨液槽，由此，碳銨液貯槽內(nèi)的組分發(fā)生了變化，從而使低壓尾氣的組分也發(fā)生了變化，分析數(shù)據(jù)見表l。由表l可見氨含量大幅增加。2009年技改時(shí)進(jìn)行了3種方案的論證和比選。(1)方案l。新增l套低溫水系統(tǒng)和1個(gè)換熱器，讓低壓尾氣通過換熱器殼側(cè)，用低溫水對(duì)其進(jìn)行冷卻，冷卻下來的氨返回到低壓碳銨液貯槽，不冷凝氣體放空。方案1可較大程度回收低壓尾氣中的氨。(2)方案2。E111B換熱器原用于中壓尾氣放空，但投用效果一般，方案2擬將E11lB換熱器用于低壓尾氣放空。此改造管線不變，只需將介質(zhì)側(cè)管線由中壓尾氣改為低壓尾氣，同時(shí)增加冷凝液回低壓碳銨液貯槽的管線。方案2工藝流程見圖3。方案2也可較好地回收使低壓尾氣中的氨。低壓冷凝器中壓吸收塔氨預(yù)熱器 ●-一。’ 三胺返網(wǎng)I碳銨液l墼至工藝?yán)淠憾鑸D3方案2工藝流程1一碳銨液貯槽；2一低壓放空閥；3一ElllB換熱器注：圖中虛線部分為技術(shù)改造流程。(3)方案3。十一五期間國(guó)家加大企業(yè)主要污染物的排放控制，特別是二氧化硫和cOD的控制。公司已決定新增l套煙氣氨法脫硫裝置，解決鍋爐煙氣脫硫的難題。按照公司統(tǒng)一規(guī)劃，氨法脫硫裝置的氨源準(zhǔn)備利用尿素裝置低壓尾氣中的氣氨，由此可從根本上解決低壓尾氣放空排放問題，達(dá)到變廢為寶，保護(hù)環(huán)境的目的。目前，鍋爐煙氣氨法脫硫裝置正在建設(shè)之中。上述3個(gè)方案中，方案l需新增投資，且新增的設(shè)備在方案3實(shí)施后將被閑置，故方案1不可取；方案3的建設(shè)投產(chǎn)有待時(shí)日；方案2僅進(jìn)行簡(jiǎn)單的管線改造，投資不大，且可達(dá)到較好的回收效果，故公司決定采用方案2。(下轉(zhuǎn)第62頁(yè))萬方數(shù)據(jù)·62． 化肥設(shè)計(jì) 2010年第48卷位置的回轉(zhuǎn)、升液式低位閃蒸冷卻器。另幾項(xiàng)修改包括提供l臺(tái)新的用于反應(yīng)器和過濾機(jī)加料槽的氣體洗滌器，l臺(tái)新設(shè)計(jì)的硫酸、磷礦預(yù)混器。冷卻水池用涼水塔取代，用24型115 m2的過濾機(jī)更換24型88 m2的Prayon翻盤過濾機(jī)。3．4刑ACm磷酸廠改建工程在新近的另一個(gè)改建項(xiàng)目中，Prayon改進(jìn)了摩洛哥位于Jorf las脅的IMACID磷酸廠。該廠于1999年建成，規(guī)模為P205l 050 L／d。采用Prayon第4型二水法工藝設(shè)計(jì)，包括有6個(gè)分隔的反應(yīng)槽，3只消化槽。為把IMACID磷酸廠的P20，生產(chǎn)能力提高到1 400 t／d，Pmyon把該裝置升級(jí)為4．1 DH工藝。這涉及增設(shè)附加的4分隔反應(yīng)槽，其具有更小的熱／氣比和最優(yōu)設(shè)計(jì)的攪拌器。此外，改進(jìn)了1臺(tái)礦、酸加料槽，1臺(tái)24型75 m2的翻盤過濾機(jī)等。4優(yōu)秀的佛羅里達(dá)研究中心4．1 Pe踴吣Tsl研究所位于佛羅里達(dá)州中部Tampa市的Pegasus，I'sI(飛馬技術(shù)系統(tǒng)研究所)提供磷肥工業(yè)工程項(xiàng)目的管理、工藝技術(shù)設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)、采購(gòu)、施工管理等全方位的原始項(xiàng)目和擴(kuò)建項(xiàng)目的服務(wù)。近3年來，Pegasus TSI已完成了19個(gè)氟硅酸(FsA)回收項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，使該公司設(shè)計(jì)的項(xiàng)目總數(shù)達(dá)到34個(gè)，F(xiàn)SA回收包括可制成的各種產(chǎn)品的生產(chǎn)，同時(shí)還能使工藝水中的氟濃度得以降低。目前，Pegasus佟I的重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目是降低磷酸生產(chǎn)P：O，損失的研究。P：O，損失的大部分存在于副產(chǎn)磷石膏中，每生產(chǎn)1tP：O，的磷酸會(huì)產(chǎn)生5～6 t磷石膏，送到堆場(chǎng)的每噸磷石膏所含固體物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為67％，其余的33％是石膏晶粒間毛細(xì)空間中包含的工藝水。降低P：O，損失的一個(gè)方法是用新鮮水來取代隨著石膏送到堆場(chǎng)去的工藝水。1座100萬∥aP：O，的磷酸廠需用水4 163．5 L／min，以作為石膏堆的微孔水。降低石膏料漿的P20，含量1％，可減少P：O，損失24，000∥a。按每噸P20，的價(jià)值為500美元計(jì)，這些P：O，的價(jià)值為l 200萬美形a，Pegasus，rsI一位客戶安裝了雙重過濾機(jī)和其他技術(shù)設(shè)施，使之能改進(jìn)工廠的用水平衡。Pegasus 1'sI還為一家世界級(jí)磷肥廠提供了蒸發(fā)器冷凝器的第2臺(tái)換熱器。此技術(shù)可用來分割蒸發(fā)器冷卻用新鮮水和與大氣冷凝器直接接觸的冷凝液。提供的另一個(gè)可選擇的方案是用海水作為冷卻水，從而消除把磷酸鹽和氟化物轉(zhuǎn)移入海洋，這在新鮮水來源有限的地區(qū)更具有意義。4．2 K聊Wbrks技術(shù)有限公司KEMWorks技術(shù)有限公司最近在佛羅里達(dá)中部的Lakel粕d重新開業(yè)。該公司于1995～2005年曾被Jacobs工程公司合并，現(xiàn)在KEMworks重新可為客戶在采礦、磷酸、磷肥、鈾的萃取回收等方面提供工藝技術(shù)、工程技術(shù)、工程設(shè)計(jì)、解決疑難問題的服務(wù)。該公司有一項(xiàng)緊迫的業(yè)務(wù)要承擔(dān)?，F(xiàn)在正在做一家烏克蘭的綜合性化肥廠改造的TDA可行性研究。該廠原采用前蘇聯(lián)的工藝技術(shù)，情況很差，生產(chǎn)能力只在375 L／dP：O，以下。所用原料是從Kara Tau(卡拉塔鳥，現(xiàn)俄羅斯境內(nèi))來的低品位磷礦，該礦很難加工，KEMworks的研究范圍主要如下。(1)磷酸生產(chǎn)方面。改造已有的生產(chǎn)系統(tǒng)，磷礦裝卸設(shè)施、磷酸濃縮、酸性水冷卻塔。(2)硫酸生產(chǎn)方面。新建1個(gè)1 800∥d硫酸車間，包括透平發(fā)電機(jī)、涼水塔，水處理、硫酸的貯存和裝卸。(3)新建1個(gè)30∥h磷酸一銨(MAP)車間。(4)磷酸二鈣(DcP)車間：新建1個(gè)11 L／h DCP車間，包括原料磷酸的脫氟設(shè)施。磷酸生產(chǎn)新發(fā)展的目標(biāo)是保證提高磷肥廠生產(chǎn)的效率，同時(shí)減小其對(duì)環(huán)境的影響。陳靖字，上?；ぱ芯吭海g自nniZ沈r m把r-№如MZ，2009年，No．43l：43—47．收稿日期：20lO，06奶(上接第59頁(yè))4實(shí)施效果(1)技改工藝流程：低壓尾氣進(jìn)入E111B換熱器殼側(cè)，用循環(huán)水對(duì)其進(jìn)行冷卻，冷卻后的低壓尾氣通過低壓放空閥進(jìn)入工藝?yán)淠翰墼傥蘸蠓趴眨鋮s下來的冷凝液回收至碳銨液貯槽內(nèi)再返回中壓吸收塔使用。改造前3套三聚氰胺裝置配套的水解解析系統(tǒng)的冷凝液直接送至碳銨液貯槽，改造后送到氨預(yù)熱器前，以此取代氨預(yù)熱器前的低壓加水，減少系統(tǒng)加水量。(2)實(shí)施技改后，低壓放空尾氣中的氨含量基本上在5％左右，與設(shè)計(jì)效果基本一致，低壓系統(tǒng)壓力也穩(wěn)定在0．32—0．40 MPa之間。(3)要從根本解決尿素裝置低壓尾氣氨含量較高的難題，尚須方案3的實(shí)施。收稿日期：20lO—05一

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