新的洗滌合成塔尾氣20巴洗滌系統(tǒng)的安裝及操作經(jīng)驗(yàn)

1  引言和概述
　　芒格洛爾化學(xué)品和化肥公司（MCF）是UB集團(tuán)的一部分，UB集團(tuán)是次大陸最重要的印度跨國(guó)組織之一。UB集團(tuán)是一家擁有20億美元的多元化企業(yè)集團(tuán)，其涉足于酒精飲料、化肥、航空、工程、國(guó)際貿(mào)易、信息技術(shù)、衛(wèi)生與生命科學(xué)和媒體。
　　芒格洛爾化學(xué)品和化肥公司有3億美元營(yíng)業(yè)額，是印度卡納塔克邦最大的化肥公司。工廠位于印度西海岸上芒格洛爾港口對(duì)面，可通過各種交通模式與公司很好地連接。芒格洛爾化學(xué)品和化肥公司經(jīng)營(yíng)著家氨廠、尿素廠、磷酸二銨/天然聚合物（NP）廠、硫酸廠、碳銨廠和48 MW自用電發(fā)電廠。
　　芒格洛爾化學(xué)品和化肥公司已運(yùn)營(yíng)30多年，已采用有工藝許可的最新技術(shù)成功排除了所有生產(chǎn)裝置的瓶頸部位和改造了所有生產(chǎn)裝置。合成氨裝置和尿素裝置是由英國(guó)M/s. JACOBS Engineering設(shè)計(jì)和策劃的，之前此公司被稱為英國(guó)M/s. Humphreys & Glasgow。氨氣工藝基于帝國(guó)化學(xué)工業(yè)公司蒸汽石腦油重整、本菲爾脫碳和海爾德-托普索合成工段。尿素工藝基于荷蘭斯塔米卡邦公司的二氧化碳汽提技術(shù)。
概述
　　在2000~2006年期間，芒格洛爾化學(xué)品和化肥公司（MCF）通過整合最新技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)成功改造了所有裝置。
　　本論文介紹了遵循最佳操作和維修規(guī)范，使用低壓洗滌塔代替高壓洗滌塔的尿素裝置的使用效果。當(dāng)所有設(shè)備均便于維修，就減小了發(fā)生爆炸的可能性及可能產(chǎn)生的影響，且操作簡(jiǎn)單，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)周期長(zhǎng)。
也安裝了脫氫裝置和新的離心高壓甲銨泵。
2  尿素裝置的高壓設(shè)備歷史
　　為延長(zhǎng)裝置使用期限，采用四臺(tái)高壓尿素裝置設(shè)備的歷史一直被沿用。
　�、� 高壓冷凝器：運(yùn)行20年后，在1996年被取代。
　�、� 尿素合成塔：運(yùn)行24年后，在2000年進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)換襯。同時(shí)，安裝了11個(gè)斯塔米卡邦高效塔板。
　�、� 高壓汽提塔：
　　- 運(yùn)行30年后，在2006年被Safurex®汽提塔取代。
　　- 使用雷達(dá)（無線電探測(cè)和測(cè)距）進(jìn)行液位測(cè)量而不用delta p系統(tǒng)測(cè)量。
　　這似乎是很好的經(jīng)驗(yàn)，可靠性高。

圖1  雷達(dá)液位測(cè)量：VEGA和斯塔米卡邦公司共同研發(fā)的新裝置

3  尿素生產(chǎn)殺手
　　從1976年起，運(yùn)行中高壓洗滌塔的泄漏問題一直持續(xù)到2000年之后，有5根管變薄而不得不封堵。泄漏問題導(dǎo)致了很大的生產(chǎn)損失。
　　柱塞式高壓甲銨泵也令人煩惱，造成生產(chǎn)損失。此泵易發(fā)生閥門故障、填料泄漏、通過吸入/排出泄壓閥，導(dǎo)致氨水箱中氨濃度高，從而使解吸塔工段負(fù)荷加重。
　　結(jié)論：應(yīng)更換高壓洗滌塔以提高高壓甲銨泵的性能。目的在于當(dāng)有原料可用時(shí)增加尿素產(chǎn)量。
4  增加尿素產(chǎn)量
　　2002年，采用斯塔米卡邦多進(jìn)多出原理，通過最佳利用裝置和設(shè)備允許的設(shè)計(jì)裕度，排除了裝置的故障并對(duì)裝置進(jìn)行了改造，產(chǎn)量從1030t/d增加到1290t/d。主要改造是預(yù)蒸發(fā)器系統(tǒng)的安裝。
　　同時(shí)，工藝控制從氣動(dòng)式控制改成了由YAKOGAWA centum CS 3000設(shè)計(jì)的集散式控制系統(tǒng)（DCS）。
5  提高裝置可靠性
　　為以最大能力持續(xù)生產(chǎn)，優(yōu)先選擇了更換高壓洗滌塔和高壓甲銨泵。
　　此裝置是1972年設(shè)計(jì)的，斯塔米卡邦公司建議用同樣的洗滌塔取代高壓洗滌塔將不再符合現(xiàn)代避免發(fā)生爆炸危險(xiǎn)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。也未安裝脫氫系統(tǒng)。
　　高壓洗滌塔和壓力為7巴的吸收塔位于造粒塔頂部。安裝新高壓洗滌塔將滿足造粒塔土木結(jié)構(gòu)的物理限制條件，但不便于維修。

　　為根據(jù)現(xiàn)今的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)此裝置改進(jìn)和改造，斯塔米卡邦公司建議用新的低壓洗滌塔技術(shù)取代舊的高壓洗滌塔系統(tǒng)以清潔合成塔尾氣，還建議安裝氫氣轉(zhuǎn)化器以清除二氧化碳裝置原料中的微量氫氣，從而實(shí)現(xiàn)下列主要目標(biāo)：
　�、� 完全冷凝只會(huì)在低壓情況下發(fā)生，若發(fā)生事故時(shí)，應(yīng)盡量減小設(shè)備中發(fā)生爆炸以及減少密閉度的機(jī)會(huì)。
　�、� 用低壓設(shè)備代替高壓設(shè)備，可節(jié)約成本。
　　⑶ 若在壓力大約為15-20巴的情況下運(yùn)行低壓洗滌塔，不會(huì)增加水循環(huán)。
　　⑷ 鑒于現(xiàn)有往復(fù)式高壓甲銨泵的情況，也應(yīng)安裝新的離心式高壓甲銨泵。
　　對(duì)于新的洗滌塔系統(tǒng)和脫氫系統(tǒng)，由位于孟買的伍德印度公司（Uhde India）根據(jù)斯塔米卡邦公司提供的工藝包實(shí)施詳細(xì)工程設(shè)計(jì)。在空間限制情況下，安裝此系統(tǒng)是個(gè)挑戰(zhàn)，但在與裝置相鄰的附加結(jié)構(gòu)內(nèi)可成功安裝此系統(tǒng)。

用低壓洗滌塔系統(tǒng)代替高壓洗滌塔系統(tǒng)來洗滌合成塔尾氣

　　本項(xiàng)目范圍是：
　�、� 為洗滌合成塔尾氣安裝新的低壓洗滌塔系統(tǒng)（壓力為20巴），并通過安裝初步蒸發(fā)器，回收熱能。
　　⑵ 安裝所需的氫氣轉(zhuǎn)化器和冷卻器
　�、� 安裝新的離心式高壓甲銨泵和改造現(xiàn)有甲銨泵以作備用
　�、� 為新的洗滌塔系統(tǒng)設(shè)置獨(dú)立的結(jié)構(gòu)和將造粒塔頂部的壓力為7巴的現(xiàn)有吸收塔重新安置在新的結(jié)構(gòu)內(nèi)。
　　工程總成本是600萬美元。
6  聯(lián)動(dòng)試車和優(yōu)化
　　2006年，進(jìn)行了通常的聯(lián)動(dòng)試車，包括在開車和低壓開車前用于高壓設(shè)備蒸汽加熱的所有設(shè)備的聯(lián)動(dòng)試車。開車順利且易控制新的低壓洗滌系統(tǒng)（在壓力為20巴的情況下）。來自中壓冷凝器的熱提供給預(yù)蒸發(fā)器中。
　　為使裝置最優(yōu)化，必須確定洗滌系統(tǒng)中合成塔尾氣閥門的開度以平衡高壓甲銨冷凝器的熱量回收、合成塔尾氣流量和新的洗滌系統(tǒng)中冷凝器的氣體載荷。增加冷凝器的熱負(fù)荷，導(dǎo)致高壓甲銨泵殼程蒸汽壓力從2.95 Kg/cm2g增加到3.4 Kg/cm2g，從而增加了尿素裝置蒸汽使用設(shè)備（如精餾加熱器）的蒸汽壓力。
　　絕對(duì)大氣壓為7絕對(duì)大氣壓的洗滌塔系統(tǒng)中壓力為20巴的洗滌塔排放閥門的開度不大于20%，最終排放的氨損失在5.57到10.66 Kg/Hr之間。

表1 裝置性能特點(diǎn)

在裝置正常運(yùn)行的情況下，有下列穩(wěn)定特點(diǎn)：

名稱	保證值	實(shí)際值
尿素產(chǎn)量（t/d）	1290	1305
送至高壓汽提塔的蒸汽（t/t)	0.865	0.862
7巴吸收塔的排放量（公斤數(shù)/噸尿素）	0.25	0.02
高壓甲銨冷凝器的低壓蒸汽壓力（巴）	3.2	3.45

7. 結(jié)論
1. 在與現(xiàn)有裝置相鄰的附加結(jié)構(gòu)內(nèi)成功安裝壓力為20巴的洗滌塔系統(tǒng)，此安裝便于操作和維修。
2. 從技術(shù)上來說，最好是選擇新系統(tǒng)而非最初設(shè)計(jì)的高壓洗滌塔。
3. 從成本上來說，新系統(tǒng)比現(xiàn)代設(shè)計(jì)的高壓洗滌塔更可取。
4. 第一年運(yùn)行令人十分滿意（產(chǎn)量高且連續(xù)運(yùn)行周期長(zhǎng)）。裝置運(yùn)行時(shí)，可靠性更高且安全性增強(qiáng)。