CO2汽提法尿素合成系统设备升温钝化浅析.doc

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1、CO2汽提法尿素合成系统设备升温钝化浅析    前言     我们公司现有两条尿素生产线，16×104t／a水溶液全循环法尿素和24×104t／aCO2汽提法尿素，CO2汽提法比水溶液全循环法的优点在于能耗的降低。降低能耗在于采取了以下工艺技术：第一是在较高的合成温度下把合成的压力降下来，以减少CO2气体压缩和液氨、甲铵输送的动力消耗；第二是采用汽提原理，把尿素合成塔液中未反应的NH3和CO2在合成压力下大部分汽提出来，减少循环系统物料降低合成物料的H2O／CO2；第三是汽提出的气体，绝大部分冷凝以回收生成热副产蒸汽，

2、部分未冷凝的气体导入合成塔以维持其自热平衡。成本较低、工艺先进，但对设备的材质、安装、操作水平要求较高。     1  升温钝化的目的和要求     合成塔是不锈钢衬里；汽提塔、高压甲铵冷凝器、高压洗涤器均为不锈钢列管、碳钢壳体的换热设备。因为不锈钢的膨胀系数是碳钢的1.5倍，为了防止设备升温过快造成衬里变形和列管弯曲，必须控制升温速率在10～12℃／h。首次开车要特别小心，升温速率控制的越低越好，比如5～6℃／h，最终将设备预热至130～150℃。     尿素合成系统设备的主要材质是316L不锈钢，不锈钢之所以能抗

3、甲铵液腐蚀，是由于表面有一层牢固的氧化膜，升温钝化就是为了形成良好的氧化膜，提高合成系统设备防腐能力。而生成和保护好氧化膜应具备三个基本条件：①气相要有一定的氧分压；②金属表面要保持湿润使氧溶解在其中；③一定的温度也有利于钝化反应并能形成较致密的氧化膜，整个升温钝化过程大约需要12h。     2  升温钝化的方法及优缺点     目前我们厂用CO2升温钝化和蒸汽加空气升温钝化两种方法。CO2升温钝化采用CO2为载体，因CO2焓值小，升温缓慢和易控制，同时钝化后即可投料开车，与蒸汽加空气升温钝化相比则时间短。由于是在较

4、高的压力下进行钝化，从理论上讲氧化膜要牢固些。然而正是由于CO2升温钝化是在较高的压力下进行的，因此全过程噪音极大。另外由于载体为CO2气，故只要CO2供应及压缩机运行出现问题，此项工作就必须终止。而蒸汽加空气升温钝化法的主要载体为蒸汽，故不受CO2供应和压缩机故障的限制，系统条件具备就可提前升温钝化，因此比用CO2送入系统到开车投料所用的时间短。但由于蒸汽的焓值较高，操作上要小心，同时还有升温钝化结束后需CO2置换和在置换中塔壁温度有突降的缺点。至于钝化效果从历次开车后镍含量分析来看没有什么区别，两种方法各有优缺点，

5、到底用哪种方法进行升温钝化，这要根据当时的具体条件而定。     3  升温钝化应掌握的原则     不管用CO2升温钝化还是蒸汽加空气升温钝化，均要掌握以下几个原则。     (1)控制好升温速率≤12℃／h；     (2)防止冷凝液积存；     (3)控制好升压速度(包括系统压力，蒸汽压力)；     (4)要有一定氧含量，CO2升温钝化O2>1％；蒸汽加空气升温钝化，空气流量应≥200m3／h，蒸汽压力不能高于空气压力；     (5)要保证蒸汽在每一个部位都要有冷凝。即TR-002—6>TR-002-5>T

6、B-002-8；     (6)空气压力≥0.65MPa；     (7)首次升温钝化时，由于合成塔壁温TI-001-4，5，6，7等于室温，为防止升温速度过快，则蒸汽包压力PIG-213应保持尽可能低，汽提塔的预热也应迟缓进行；     (8)系统排放后的升温钝化，因壁温初始温度>100℃，此时PIG-213起始压力可适当高些，此时升温按100℃以上操作，汽提塔的预热、升压和系统升温同时进行，以缩短升温钝化的时间。    4  高压系统升温钝化的步骤(带控制点流程图见图1)       (1)升温钝化前的准备    

7、 ①系统己清洗并排净；     ②调温冷却水及冷却水具备使用条件；     ③蒸汽系统已建立；     ④汽提塔的预热，按厂家规定进行，壳侧蒸汽压力由零升至0.30MPa(绝)大约2h。     ⑤高压甲铵冷凝器的预热；     ⑥打开合成塔到高压喷射器管线上的导淋阀；     ⑦用高压冲洗水泵向合成塔出液管线冲水，防止CO2气走短路；         ⑧关闭合成塔出口气体放空阀HIC-203和高压洗涤器尾气出口阀HIC-202；     ⑨70％负荷启动CO2压缩机，两台风机将空气送入CO2压缩机入口，控制压缩机出口

8、压力，此时压缩机出口CO2气中氧含量>1％。     (2)系统升温     ①将汽包压力尽量降低；     ②系统升压至2.00MPa(绝)；CO2气应缓慢送入汽提塔，过大易把塔顶部分布器吹掉，系统由常压升至2.00MPa(绝)约需1h。     ③系统由2.00MPa(绝)升至6.00MPa(绝)；大约需0.5h，由于没有气体