尿素系统

尿素系统（共7篇）

尿素系统 篇1

我厂采用的是斯塔米卡邦(Stamicarbon)公司的尿素水解、解吸技术,水解采用3.8 MPa的蒸汽进行直接加热,解吸采用约0.4 MPa的蒸汽进行直接加热,水解、解吸后溶液中的NH3≤5×10-6,尿素≤5×10-6(设计值)。由CO2气提尿素装置及部分水溶液全循环法尿素装置的工艺冷凝液处理采用该技术。 该技术的特点是:水解塔为立式结构,占地面积小、容积大,停留时间长.工艺冷凝液与蒸汽在塔内逆流接触,设备结构简单,操作容易。

自2011年4月中旬以来,水解出现了频繁的波动。平均每天达两次。本文通过各种趋势图和数据分析可能的波动原因。

1 解析与水解原理

1.1 解析

在处理冷凝液的步骤中,为使液相中氨和二氧化碳的浓度变低,从工艺冷凝液中气提出氨和二氧化碳。这个步骤叫做解吸。解吸是一个组分从一相传递到另一相的物质传递过程。在解吸的情况下,液相的组分传递到气相中。为了达到解吸的目的,也就是为了使解吸塔的排出物中的组分浓度变低,塔必须满足如下几个要求:

(1)气相中和液相中组分的浓度必须有足够高的差异。这种差异是解吸过程进行的驱动力。

两相之间必须有充分的接触。

(2)物质传递的速率是和接触面积以及驱动力成正比的。在设计解吸塔的过程中,这些参量必须尽可能的考虑。为了达到尽可能大的驱动力,解析塔设计成逆流接触形式。此外,为保证两相之间充分的接触,塔中装备有塔盘。通过这种方式能够去除氨和二氧化碳产生的气泡[1]。

1.2 水解

尿素的水解反应方程式如下所示:

CO(NH2)2+H2O→2NH3+CO2

这个反应平衡在温度升高时反应速率将有一定提高。如方程式所示,为保证反应完全进行,去往水解塔的物料中,氨和二氧化碳的浓度必须尽可能的低。因此,如果我们需要在水解之后得到低浓度的尿素,氨和二氧化碳的浓度也必须很低。如果水解塔中达到高温和长的停留时间,出口处的尿素浓度会变的非常低。

为达到出口低的尿素浓度,有必要在水解塔中去除氨和二氧化碳。因此,水解塔必须同时也有解吸塔的功能,能够部分去除水解过程产生的氨和二氧化碳。水解塔设计成垂直逆流接触式。液相从顶部流入通往底部。蒸汽从底部通入同时气相从顶部出去。解吸效应保证了液相中氨和二氧化碳的低浓度,从而促使了水解反应的发生。通过这种方法,工艺冷凝液的尿素浓度能降低到1 mg/kg甚至更低[2]。

工艺流程图如图1所示。

2 水解系统波动现象及原因分析

2.1 水解系统波动现象

自四月中旬以来,水解系统发生波动,第二解析塔温度TI808升高,同时解析塔与水解塔液位LIC802和LIC803波动剧烈。解析废液指标不合格。趋势图如图2所示。

2.2 水解波动分析

经检查LIC802和LIC803的一次表和调节阀均无异常,图中波动剧烈,说明工艺运行不稳,因此排除仪表故障原因。观察发现水解系统波动期间冷凝器E804液位急剧上升,V801出气带液,由于V801槽高约1 m,容量很小,因此可判断出气带液是说明其几乎液位满罐。由此可判断C801泛液。由流程图可知V801出气经701C将最终回到氨水槽701F继续进行解析与水解。这一方面将导致氨水槽液位上升,同时相当于一部分氨水未经过水解直接又回到氨水槽中,如此反复。解析液不达标,达不到环保要求。

为了降低第一解析塔顶部出气中的含水量,操作人员采取降低第二解析塔蒸汽输入量FIC8102的值,该蒸汽为0.4 MPa,主要作用是给解析塔提供解析的热量,第二解析塔出液温度由蒸汽量决定。因此当减少解析塔蒸汽量FIC8102后,第二解析塔顶部和底部温度均有所下降。如图3所示。

同时第一解析塔压力PIC801趋势与解析塔温度变化趋势相同,也有所下降,如图4所示。

分析水解波动未降低FIC8102蒸汽量前,解析塔压力PIC801升高的原因,由于第一解析塔顶部泛液,导致冷凝器E801中水含量增加。由于E801采用的是U形管冷凝方式,在壳侧通入蒸汽进行冷凝,一旦解析塔出气中含水量增多,便会影响蒸汽冷凝程度。导致PIC801压力升高。降低解析塔蒸汽量后,塔顶出气中水量减少,因此PIC801压力下降。与此同时V801液位下降。但解析塔温度过低不利于解析,因此在解析顶部水量降低的情况下操作人员增加FIC8102以升高解析塔温度促进解析。但随着FIC8102流量的增加和解析塔温度的升高,水解系统又出现了液位剧烈波动解析塔泛液的现象。如图4所示。因此怀疑解析塔设备可能出现问题。由于解析塔采用的结构为筛板塔,第一解析塔由15块筛板,第二解析塔由20块筛板构成。每块筛板上都分布着许多的小孔,低压蒸汽便由筛板孔通过。液体通过溢流晏流向下一层筛板。每两层塔板之间的气象空间很大。采取这种结构可以防止气液返混。但假设溢流管有断处,或塔内其他部件出现故障,液体便会与气体混合。当蒸汽量降低时,气体向上冲击液体的速度降低,泛液现象好转。一旦蒸汽量增加,气体流速增大,便会将大量液体带出解析塔顶部。

与此同时水解塔温度TI814,TI815和TI810趋势如图5所示。

水解系统正常时水解塔出气温度TI810为132.8 ℃,水解塔压力PIC804为1.83 MPa,此压力为水解塔底部压力,水解塔差压PDI803为0.16 MPa,由此得出水解塔顶部压力为1.67 MPa。水解塔顶部的组分有三种,即饱和水蒸气,NH3和CO2 。由水解塔塔顶温度TI810显示的132.8 ℃可求的在此温度下的饱和蒸汽压力为0.19 MPa,则水解塔内饱和蒸汽百分比为11.4%,当水解系统波动时,水解塔顶部温度为145 ℃。在此温度下的饱和蒸汽压力为0.315 MPa,此时水解塔内饱和蒸汽压力百分比为18.8%,即塔内水的含量增加。由于水解塔蒸汽流量控制FIC809(3.8 MPa)存在超程的问题,因此怀疑可能由于通入蒸汽过量导致水解塔顶部出气带液。若排除此种情况顶部水量增加说明塔内轻组分即NH3 和CO2 含量降低。当解析塔蒸汽量减小时,解析塔温度降低,水解塔温度降低到133 ℃。同理算出此温度下饱和蒸汽压力百分比为,即顶部出气带液减少,轻组分含量增加。解析塔蒸汽量增加后使温度再次升高。如图5所示。

3 建 议

从上述分析可以看出,假定FT809测量准确,为了防止C803底部液位抽空影响E803正常工作,有可能的话,建议将C803底部液位控制恢复,可以采用顶部液位与底部液位串级的控制方案,用LV803调节阀来调节。由顶部液位为主控参数,底部液位为副参数。二个液位的作用是一致的,液位高都开阀。如两个液位不一致时以顶部为主。这样即可以控制顶部液位又可以监视底部液位情况,可以防止因LIC803调节无效时造成C803底部液位太少而影响E803正常工作。

摘要：化肥厂采用的是斯塔米卡邦(Stamicarbon)公司的尿素水解、解吸技术,自2011年4月中旬以来,水解出现了频繁的波动。本文首先简要介绍水解与解析原理,通过水解波动各种现象与数据分析各种可能的波动原因。并提出几点建议。

关键词：水解,解析,蒸汽

参考文献

[1]杜永智.张忠长.氮肥生产控制系统.北京:化学工业出版社,2006:57-62,120-127.

[2]张志峰.大型工业废水处理厂节能降耗减污集成新工艺研究[D].上海:同济大学,2006:4-10.

尿素装置解析系统改造 篇2

几年来经过多项技术改造,直到1999年尿素装置出解析系统的工艺冷凝液合格率达到了95%以上,开始回收利用。

1 解析系统工艺简介

来自蒸发系统的工艺冷凝液,由解析给料泵经板式换热器预热至106 ℃后,送至解析塔上部,进行初步解析(解析塔由隔板分为上下两部分,操作压力0.35 MPa,塔底通入0.5 MPa的低压蒸汽)。由塔上部出来的135 ℃的工艺冷凝液,由水解给料泵经水解预热器加热至225 ℃以后,送入水解器进行水解。水解器通入425 ℃的高压蒸汽,将工艺冷凝液中的尿素水解,然后送回解析塔下塔,解析出其中的NH3和CO2 ,解析后的工艺冷凝液由塔底流出。其中NH3和尿素的含量均低于5 mg·L-1,作为锅炉给水送出界区,解析塔出气和水解器的气相中含NH3、CO2和部分水分,送回低压系统冷凝回收,塔顶加入一股碳铵母液以调节出塔气相中的水含量。工艺流程图见1。

1.解吸给料泵;2.板式换热器;3.解吸塔;4.水解给料泵;5.水解预热器;6.水解器

2 出现的问题及原因分析

2.1 水解器超压

水解器在运行过程中经常出现超压和液位不易建立的现象,其原因是压力控制阀(PV09701)不能满足水解器气相排放量的要求。由于原设计中该阀流通面积严重不足,自原始开车以来,虽然该阀一直处于全开状态,但水解器的压力仍然不能控制。为防止超压,将液位调节阀(LV09705)开大以调节压力,但这样仍经常无法建立液位,水解器无法正常工作,尿素水解不充分,导致出解析系统的工艺冷凝液中尿素含量超标。

2.2 水解预热器列管泄漏

由于水解预热器列管较长,且位于解析和水解之间的压差最大部位,加之水解液相的大量带气所造成的严重冲蚀,致使列管多次发生泄漏。1994年9月设备大检修,因水解预热器已堵管43根,严重影响其换热效果,而被迫更新。新换热器从1995年4月投用至1998年5月,先后发生5次列管泄漏,致使出塔工艺冷凝液中NH3和尿素含量超标。

2.3 解析塔液泛

由于受前系统的影响和生产状况的改变,需处理的工艺冷凝液量大为增加,特别是尿素装置联产三聚氰胺以后,工艺冷凝液处理系统的负荷剧增,原设计解析塔的处理能力为40 t·h-1,而实际需处理的工艺冷凝液量达55 t·h-1,超出了解析塔的工作能力,致使解析塔液泛经常发生,严重影响了解析系统和前系统的稳定运行。

2.4 水解给料泵机封损坏

原设计水解给料泵机封冲洗液为出口135 ℃的工艺冷凝液,由于解析塔隔板升气帽严重损坏,使上塔无液位或液位指示失灵,导致水解给料泵机封冲洗液经常因气化而中断,加之机封冲洗液温度较高,造成泵机封损坏。

3 改造措施

3.1 水解器压力控制阀增加副线

针对水解器超压和水解预热器列管泄漏的问题,在水解器压力控制阀(PV09701)增设一个50.8 mm的副线阀,以配合主线控制阀充分排放水解器气相和控制系统压力,建立正常的水解器液位。

自1999年增设副线后,液位、压力控制正常,避免了大量气体排出而引起的冲蚀,减缓了腐蚀,水解系统运行平稳,水解预热器列管也未发生泄漏,问题得到了解决。

3.2 水解给料泵机封保护措施

针对机封使用寿命短的问题,为防止解析塔上塔无液位或液位指示失灵时导致机封损坏,在解析塔上塔增设低液位联锁,当液位过低时,联锁动作,水解给料泵跳车,以防因冲洗水中断而损坏机封;将原设计引自泵体自身出口的135 ℃的机封冲洗液改为36 ℃的中压冲洗水,使之更好地冲洗和冷却,延长了机封的使用寿命。

3.3 解析塔的改造

由于尿素解析系统负荷大幅度增加,原设计满负荷(40 t·h-1)的生产能力远不能满足生产需要。遂于2000年4月对解析塔进行了全面改造,将原浮阀塔改为填料塔。改造后结构示意图见图2。

(1)将解析塔内部上、下塔共55层条形浮阀塔盘全部拆除,上、下塔各装2层304不锈钢材质的高效规整ZUPAK填料。

(2)重新设计安装上、下塔隔板上的升气帽。将液相分布器改为槽式液体分布器。

(3)原解析给料泵进解析塔上塔的2根DN100 mm进液管合并成1根。

(4)水解器压力控制阀至解析塔上塔下部的进气管位置适当下调。

(5)因填料层较高,上下塔各分2层,中部增设了槽盘式气液分布器。因解析塔内积液,采用气体分布盘的改造扩大了升气管的直径。改造后C102操作工况大为改善,降低了塔内压降,提高了塔内流通能力,将工艺液进料量升至60 t·h-1,解析塔无液泛现象。2002年11月我公司第2套三聚氰胺投产,尿素水解系统负荷进一步增加,一般维持在65 t·h-1,最高达70 t·h-1,解析塔始终运行正常,处理后废液中氨及尿素含量均达标。

3.4 工艺冷凝液回收改造

解析系统处理后的工艺冷凝液温度达106 ℃,不能直接回收,且如果出解析塔的废液超标,也不能及时监控。为了解决这个问题,水解系统增设1台板式换热器,以降低出界区工艺废液的温度;增设2台电导分析仪,以便监控解析系统的运行状况,出现问题及时处理;在原板式换热器的所有进出口管线上均增加切断阀,以便在线清洗和检修。自1999年改造后,送出界区的工艺废液温度基本保持在40 ℃以下,正常生产时的工艺废液全部回收。

4 运行效果

尿素溶液热解系统概述和工艺设计 篇3

SCR烟气脱硝的还原剂应具有效率高、价格低、安全性高、仓储便利、占地面积小等特点, 目前常用的还原剂主要有液氨、氨水和尿素三种。

液氨虽然具有来源广、投资费用低等优点, 但因其是有毒物质, 具有很强的安全威胁性和毒性, 同样氨水也具有安全问题, 这两种还原剂逐渐被尿素所取代。尿素制氨工艺包括水解和热解两种技术, 其中热解工艺具有很高的稳定性、安全性和可利用率, 越来越受到业内的认可和青睐。

1 原理介绍

尿素热解反应方程式为:

尿素氨+异氰酸

异氰酸+水氨+二氧化碳

2 流程介绍

尿素热解法制氨系统分为尿素溶液制备系统和热解系统两部分, 其中尿素制备包括斗提机、溶解罐、溶液给料泵、储罐、尿素溶液循环装置 (HFD) , 热解包括计量分配装置 (MDM) 、电加热器 (EH) 、含喷射器 (INJ) 的绝热分解室 (DC) 。

(1) 袋装尿素经过破袋后, 由斗提机输送到溶解罐里, 用除盐水将干尿素溶解成40~60% (一般为50%) 质量浓度的尿素溶液, 通过尿素溶液给料泵输送到尿素溶液储罐。

(2) 尿素溶液经由尿素溶液循环泵输送至计量分配装置母管接口, 再通过循环管路经由背压控制阀回到尿素溶液储罐。

(3) 50%尿素溶液结晶温度约为18℃, 为防止设备及管路内溶液结晶, 罐体需要内置蒸汽盘管, 管路可设置疏水、电伴热并采用硅酸铝或岩棉管壳保温。

(4) 尿素溶液经过计量分配装置精确地测量和控制输送到喷射器, 经过雾化喷嘴喷入分解室后热解, 生成NH3、H2O和CO2, 分解产物喷入SCR脱硝系统。

(5) 尿素热解采用锅炉热一次风或二次风, 风量设计值由热平衡计算所得, 风压不低于8.5KPa, 如达不到此压力值, 需设置增压风机。用电加热器将高温空气加热到约350~600℃后进入绝热分解室。

3 核心设备的设计理念及优化

3.1 尿素溶解罐

材料采用S30408不锈钢, 溶解罐除设有水流量和温度控制系统外, 还采用输送泵将尿素溶液从储罐底部向侧部进行循环, 使尿素溶液更好地混合。尿素溶液浓度的精准配制是通过装在循环回路上的密度计信号控制溶解罐进水自动完成的。当尿素溶液温度过低时, 蒸汽加热系统启动使溶液的温度高于28℃ (确保不结晶) 。

尿素溶解罐设有人孔、颗粒尿素进口、蒸汽进口、溶解水进口、循环回流口、尿素溶液出口、溢流管、排污管、搅拌器、液位、温度测量等设施。尿素溶解罐上设置排风机。尿素溶解罐的溶解水进口设置两路, 一为除盐水, 二为加热用的蒸汽疏水, 两者可根据实际情况自动切换。

3.2 尿素溶液储罐

满足6天的用量 (40~60%尿素溶液) 要求, 采用不锈钢制造, 为立式平底结构, 装有液面、温度显示仪、人孔、梯子、通风孔及蒸汽加热装置, 罐体外实施保温。储罐基础为混凝土结构, 室外布置时考虑现场其他情况变量包括地震带, 风载荷、雪载荷和温度变化等。

尿素溶解罐及储罐蒸汽冷凝水由疏水器排出汇入疏水箱进行回收, 作为设置尿素溶液伴热水, 伴热后的水将回到疏水箱。

3.3 尿素溶液循环装置

该装置包含2台全流量的多级变频离心泵, 一用一备、1套过滤器、1只背压控制阀及用于远程控制和监测循环系统的压力、温度、流量等仪表。高流量循环泵的设计流量为尿素溶液耗量设计值的5倍, 出口压力应能满足克服循环管道的沿程阻力和管件的局部损失打入计量分配装置。

3.4 计量分配装置

能精确地测量和控制输送到分解室的尿素溶液流量, 其中尿素溶液支管调节阀采用美国进口品牌, 调节精度高, 能满足30%-100%氨需量的要求。装置内及装置出口至喷枪段的尿素溶液管道要求电伴热, 保温使用橡塑海绵。模块设计冲洗水管路, 喷枪入口处的冲洗水压力要求高于0.5MPa, 可以将伴热热水作为冲洗水水源。雾化空气母管压力0.6MPa-0.8 MPa。

3.5 电加热器

根据热风的流量和电加热器进出口温度, 计算出加热器的电耗和装机功率, 留有适当的设计裕量, 用以补偿因锅炉负荷变化引起热风温度的浮动和设备的负偏差。电加热器电压等级为380V, 采用可控硅控制方式, 功率100%可调, 避免出现大幅度的电流波动。电加热器热响应速度0.5℃/S

3.6 绝热分解室

尿素溶液由316 L不锈钢制造的喷射器雾化后喷入分解室, 在350~600℃的高温热风条件下, 尿素液滴分解成NH3、H2O、CO2。根据尿素溶液分解的时间和覆盖面积确定喷射器在热解炉内的位置, 确保尿素分解完全, 杜绝氨气混合物管中出现再结晶或加热空气中的飞灰沉积现象。保证中间产物HNCO (异氰酸) 对下游烟道设备不存在潜在负面影响。

喷枪的喷嘴采用优质产品, 能随机组的负荷调节, 自动调节喷枪的喷入量。热解炉设置有喷枪检修的密封风, 通常杂用压缩空气, 当单支枪检修时喷枪位置通入密封风, 避免分解室内热风外逸伤人。

4 结语

随着尿素热解技术在燃煤电厂应用日益广泛, 整个系统的设计需要同时满足合理性、安全性、经济性的要求。通过烟气量、NOX去除效率计算出需氨量, 再进一步计算出尿素耗量, 进而确定溶解罐、储罐、输送泵、电加热器和热解炉等设备的参数。

摘要：本文介绍了SCR脱硝工艺尿素热解制氨整套系统的工艺流程, 各个工艺参数的确定范围和计算方法 , 以及核心设备的设计理念, 并结合工程实例及实际运行结果进行优化, 旨在为同行业设计人员提供参考。

关键词：尿素热解,加热器,绝热分解室

参考文献

[1]DL/T 5480-2013火力发电厂烟气脱硝设计技术规程[S].

[2]宋小宁, 晏敏.燃煤电厂SCR烟气脱硝设计的影响因素分析[J].杭州:安全与环境工程, 2013.

改造低压吸收系统降低尿素氨耗 篇4

关键词：超负荷,低压吸收系统,氨耗

本公司于2011年11月份投产一套年产500 kt的二氧化碳汽提法尿素,一次投料开车成功。生产负荷从70%逐渐加到100%,氨耗、蒸汽耗、电耗均在理想状态。由于公司合成氨产量较大,公司决定将尿素负荷加至1 500 t/d。在超负荷运行一段时间后,系统暴露出问题。主要表现在吨尿素氨耗上升了5～7 kg。相当于每年尿素生产成本增加750～1 000万元。因此,节能降耗的工作迫在眉睫。

从工艺上来看,在1 500 t/d时,常压吸收塔出现气相带液。

吸收的工艺流程是,来自4b吸收塔的氨水进入常压吸收塔填料层,吸收低压洗涤器出气和回流冷凝器液位槽出气中的氨和二氧化碳,见图1。由于4b吸收塔下液的浓度高并且低压洗涤器出气和回流冷凝器液位槽出气量大,造成4b吸收塔下液不畅,直接带入常压吸收塔气相管,最后进入氨水槽。

我们对低压吸收系统进行取样化验分析,数据如表1。

从分析数据来看,负荷高于100%时消耗高的原因有以下几方面。

(1)由于负荷高于设计生产能力,高压系统的高压洗涤器相对来说就小了,造成高压洗涤器出气的HV-202自调阀开度较大,4b吸收塔吸收负荷重,下液浓度高于指标较多。

(2)较高浓度的4b吸收塔下液进入常压吸收塔,造成吸收效果差,常压吸收塔出气中氨含量高,并且常压吸收塔下液浓度高。

(3)常压吸收塔气相带液,造成进入常压吸收塔填料层的吸收液量少,进一步加剧常压吸收塔下液浓度高,吸收效果差。

根据以上对问题的分析,我认为如果作如下改进会改善这种情况。

(1)高压洗涤器设备造价太高暂不更换,将4b吸收塔下液不再送入常压吸收塔,改道进入氨水槽。

理由 由于4b吸收塔下液浓度较高,不适

合再进入常压吸收塔作吸收液。

(2)常压吸收泵进口不再抽吸常压吸收塔的氨水循环提高浓度,而改抽氨水槽中浓度较低的氨水来作为吸收液。

理由 常压吸收塔的下液浓度已经很高,再循环提浓只会让常压吸收塔吸收效果更差。

(3)常压吸收塔下液增设自调阀,控制常压吸收塔液位。

理由 常压吸收塔下液管是通过倒U型管形成液封来控制液位的,一旦塔压力过高,液封会冲破,形成塔内空液,造成常压吸收塔窜气,氨水槽冒气和吸收塔吸收效果下降。

(4)对于常压吸收塔气相带液的问题,主要是靠降低吸收液的浓度来解决。第一,4b吸收塔下液浓度高,容易在常压吸收塔填料层形成结晶,液体下不去就带液。第二,即使不结晶也由于浓度高吸收能力差,无法有效吸收低压洗涤器和回流冷凝器出气中的氨和二氧化碳,造成常压吸收塔出气量大,向下流的吸收液阻力大而无法落下,形成带液。用氨水槽内低浓度氨水来作吸收液,问题就得到改善。

流程改造示意如图2。

尿素系统 篇5

1 喷射器不抽吸

1.1 现象

(1) 液氨投入系统后, TI-63516不断下降, 最低降至20℃, 即液氨温度。氨泵变频加至正常值后, 温度仍不上涨。 (2) 高洗器气相温度下降明显, 下降至70℃。 (3) PI-63526迅速上涨。 (4) 低压吸收塔出液调节阀头自动情况下逐步开大, 严重时低压塔满液。

1.2 原因分析

(1) 高洗下液管线堵塞。 (2) 甲铵泵或液氨泵不打量或跳车, 即抽吸力不足。 (3) 高洗下液管液封破, 管内充满CO2, 形成气阻, 甲铵液无法正常到达喷射器处。 (4) 喷射器出口调节阀故障, 实际开度过大导致压差不足或喷嘴腐蚀过大, 使液氨通过时流量大幅降低。

1.3 处理措施

(1) 高洗下液管堵主要由于停车排塔不完全, 冲洗不彻底所致。结合本厂生产经验, 总结如下操作措施:a封塔时单台甲铵泵切出甲铵液改走冷凝液, 彻底走水保证30-40分种。对甲铵泵出口、高洗器内部列管、高洗下液管内高浓度甲铵液进行彻底稀释置换。从源头上控制甲铵液的浓度, 避免了出现结晶堵管的可能。同时:前工段工况允许情况下, 甲铵泵走水过程液氨泵最好未切出系统, 通过液氨的抽吸力将高洗下液管内甲铵液抽吸至高甲冷。如果属于紧急停车情况, 切出氨泵后立即冲洗氨管线, 保证15分钟以上, 同样可以起到抽吸的效果。b排塔至系统压力低于0.5 MPa时, 缓慢微开排放总阀导淋进行排放;确认导淋无液排出, 再进行下步冲洗操作。在操作上, 确认尿液排放彻底, 进一步避免了堵管的可能性。c完成排塔后, 由排放双阀下阀进行冲洗, 可以将残留液体冲下, 由导淋进行排放。这样, 即使第一、二步操作存在不到位情况下, 可以避免堵管的出现。从本厂生产实际来看, 主要问题出在冲洗顺序上。以往操作先由四楼冲洗高洗下液排放:冲洗水由排放阀进去分两路, 由高洗下液管和喷射器出口管分别进入设备。高甲冷顶部位于六楼, 这样通过高洗下液管的冲洗水到达六楼后, 上升阻力大, 大量冲洗水通过另一路进入高甲冷, 止步于高洗下液六楼处。这样在上述一、二步处理不到情况下, 甲铵液在高甲冷进液管平行处高洗下液管内结晶。d冲洗完成, 通入0.8MPa蒸汽进行置换, TI-63507、63517呈同一趋势上涨, 快速上涨至140℃以上, 可确认管线畅通。否则, 温度上涨缓慢, 或最终温度未达到140℃, 立即重新进行管线确认。e升压前必须进行管线确认, 如发现管线堵塞:由四楼排放处进行冲洗-导淋排放, 通过冲排可将结晶物融化排走。如果堵管严重, 利用冲排无法疏通时, 需在喷射器入口管处加盲板, 进行冲洗排放处理。 (2) 单台甲铵泵或液氨泵不打量, 立即增加另一台泵的变频, 同时启动备用泵, 以保证液氨、甲铵的正常供应量。氨量不足时, 可关小喷射器开度, 提高喷射器压差至2.5-2.8MPa保证压差。 (3) 开车前高洗下液排放未关闭, 管线内液封破。启动冲洗水泵, 通过排放总管和高洗器下液排放管线反方向冲水至喷射器入口。 (4) 开车前进行调节阀调试, 保证现场阀位与中控一致且开关灵活。

喷射器喷嘴腐蚀过大时, 需增加进氨量, 尽快加负荷, 维持系统高负荷运行, 精心维护氨泵运行, 防止出现跳车或不打量。停车时更换喷嘴。

高压喷射器必须定期检查其腐蚀情况, 且拆卸过程记录喷射器与调节机构连接处的距离。

2 CO2倒流

进汽提塔的CO2, 正常情况下出汽提塔后, 进入高甲冷再进入合成塔。所谓CO2倒流走短路, 是指出汽提塔的气体部分或全部由合成塔溢流管直接到合成塔顶部, 未经高甲冷、合成塔的反应就由塔顶排出。

2.1 现象

(1) PI-63526突升, 严重时全开PV-63513仍无法控制。由于部分或全部CO2从汽提塔顶部直接进入合成塔顶部, 不参与甲铵生成反应, 势必造成严重超压。 (2) 出料过程发生串气, 合成塔液位下降过快, 关闭HPV-63501后, 液位指示迅速上涨。 (3) 高甲冷产气停止或大幅度下降, 低压汽包补气阀明显开大, TI-63518下降。 (4) TI-63512不断上涨, 由正常80℃最高涨至160℃。 (5) 合成塔气相温度超温, 最高至190℃。 (6) 高压洗涤器热负荷减少, 高调水温差缩小, TI-63507、63517下降。

2.2 原因分析

(1) 开车前注入液封时间不够, 或由于HPV-63501为蝶阀, 存在一定内漏, 投料后管内液体逐渐减少, 当液体静压小雨汽提塔至合成塔顶部压差时, 即发生CO2倒流, 由溢流管直接进入合成塔顶部。 (2) 仪表原因, HPV-63501全开导致液封破。

2.3 处理措施

(1) 升压前及投料前, 必须保证注液封时间不少于15分钟。随时注意TI-63512温度的变化, 出现上涨趋势, 及时向溢流管内补充水。 (2) 开车阶段保证1#甲铵泵及冲洗水泵的备用。TI-63512波动时立即通过冲洗水泵补充液封, 如效果不好, 应立即使用1#甲铵泵补充, 通过增加甲铵泵的变频来增加补水量, 最高可开至45%, 现场注意泵出口压力, 避免泵体超压。 (3) 开车前, 校对HPV-63501保证灵活好用。 (4) 如果出料过程发生倒流, 需切出CO2重新注入液封, 因为一旦大量发生倒流, 不切出CO2, 无法再次形成液封。而且, 切出CO2容易发生合成塔满液、倒液, 汽提塔满液等次生事故。由于开车过程系统水的影响, LI-63514有时很快会显示液位, 并不断波动。因此, 开HPV-63501出料前, 保证LI-63514呈稳定上涨趋势, 出料时间约2.5小时, TI-63512稳步上涨至160℃。 (5) 发生倒流后, (2) 步骤操作无效, 应将二氧化碳在汽提塔前放空, 关闭进汽提塔快切阀, 降氨泵、甲铵泵变频至最低, 启动冲洗水泵注液封后重新投入CO2。 (6) 如果HPV-63501内漏过大, 可持续注入液封。

3 汽提塔满液

3.1 现象

(1) 汽提塔出液温度、出气温度偏高, 严重时均涨至190℃以上。 (2) LI-63502显示100%, 高限报警。 (3) PI-63526上涨迅速。 (4) 低压负荷过大, 严重超压。 (5) 高压气包用蒸汽量增加。

3.2 原因分析

(1) 汽提塔液位测量范围为0-600mm, 开车过程没有及时排净塔内积液, 包括溢流管内漏的液封水, 升温钝化过程的冷凝液及封塔过程高甲冷倒液。 (2) 汽提塔液位计或出液调节阀故障。

3.3 处理措施

(1) 升温钝化、升压、投料每个节点操作前, 必须将汽提塔液位排下, 排至高报以下。 (2) 封塔过程发生倒液, 开车前先投入CO2, 同时打开出液阀向低压排放。 (3) 整个开车过程必须保证汽提塔液位可见, 出现上涨及时排放。一旦发生严重满液:减负荷至最低, 氨泵、甲铵泵变频减至最低;同时开大出液阀, 尽快进行排放。

发生严重满液, 导致汽提塔超温, 同时大量排放过程会引起CO2向低压串气, 容易导致长时间液位不下降, 因此, 要尽早判断, 尽快处理。

4 结束语

尿素装置开车过程, 高压系统操作属于核心操作, 必须做到综合判断、尽早判断, 及时处理。稍有不慎或耽误了最佳的处理时机, 须装置停车重新开车, 严重时造成设备腐蚀加快等恶性事故。本文结合生产实际, 对开车过程常见故障进行分析, 总结经验措施, 对本系统的操作提供参考。

参考文献

[1]钱镜清.尿素生产工艺与操作问答[M].化学工业出版社, 1988.

[2]陈关平.尿素生产工艺与操作 (中级本) [M].中国石化出版社, 1993.

尿素系统 篇6

尿素分厂班组管理信息系统是尿素分厂以国资委《关于加强中央企业班组建设的指导意见》 (以下简称“指导意见”) 及公司相关班组建设文件为指导, 结合企业班组管理工作的实际情况, 配套分厂制订的《班组阳光精细管理绩效考核体系》, 利用数据库编程应用软件自主开发的一套面向客户端的F/S模式的信息管理系统。系统的开发和应用不仅强化了班组在安全生产、成本控制、绩效考核、班组建设等方面的基础性管理, 而且还极大地方便了班组之间信息交流, 加强了管理层与执行层的沟通与交流, 也通过平台实现了分厂对班组的精细管理考核, 从而达到班组管理系统化、标准化、信息化的目的。

1 指导思想

以国资委《关于加强中央企业班组建设的指导意见》文件中对班组建设的基本要求为主要指导思想, 将精细管理的理念贯穿始终, 用现代绩效管理的理念进行系统的分析与设计, 将该系统建设成班组信息管理的平台。

2 需求分析

建立班组计算机信息化管理系统平台, 结合班组精细化考核管理体系建设, 实现班组日常管理事务的计算机管理, 达到国资委《关于加强中央企业班组建设的指导意见》文件要求的“坚持改革创新, 不断完善加强班组建设管理机制, 坚持以落实岗位责任制为核心, 以高效安全完成各项生产 (工作) 指标 (任务) 为目标, 以不断提升班组管理水平和员工队伍素质为重点, 增强班组团队的学习能力、创新能力、实践能力, 切实加强中央企业基层组织基础管理, 实现员工与企业的和谐发展、共同进步”的总体要求。

2.1 对系统的要求

(1) 方便的录入系统, 系统提供多种选择框、提示框, 对数据录入具有自动校验功能。

(2) 权限设置全面, 根据管理级不同的使用者设置修改和浏览权限, 实现数据与系统的安全保护。

(3) 支持多种数据库平台的移植, 比如dbf、exl格式的转换等。

(4) 事务提醒, 对各种应录入和更新上传的资料及时提醒。

(5) 系统能依托公司内部网络平台, 在分厂内部各班组计算机间联网运行。

2.2 对具体功能的要求

(1) 班组生产信息的数据库管理, 实现数据采集、分类统计、各类查询。

(2) 以生产数据为基础, 实现各项生产劳动竞赛的实时更新及月度统计。

(3) 班组建设要求的各类会议、活动记录上传公布。

(4) 实现分厂、班组两级管理内部信息的快速传递、公开、共享。

(5) 根据分厂《班组阳光精细管理绩效考核体系》的考核规则, 实现班组、个人的日考核得分的实时统计、计算, 绩效考核日清日结。

(6) 分厂管理文件、分厂生产旬报的上传共享及更新管理。

(7) 提供班组需要的装置工艺、设备基础技术资料。

3 开发软件平台的选择及主要技术架构

班组管理信息系统是以计算机为工具, 利用Visual FoxPro数据库编程平台, 采用File/Server结构体系开发完成。

(1) 编程软件的选择:Visual FoxPro简称VFP, 是Microsof公司推出的数据库开发软件, 独具特色的数据库容器为交互式用户和应用程序开发者提供了集中的数据管理功能, 它不仅支持面向对象的编程方法, 可生成真正事件驱动的应用程序, 可方便地与其他应用程序共享和交换数据, 具有客户/服务器能力, 是理想的中小型数据库软件开发应用软件, 所以选择该系统软件为开发平台。

(2) 数据库的规划:根据需求分析, 将需要的字段进行统计, 并进行分类, 规划到一个数据库, 建立表单, 根据各表的结构分析, 设置“工资编码”“工作票编号”等关键字段, 建立各表间的关联并进行参照完整性和存储过程设置。通过建立字段规则和默认值实现数据校验和自动输入。

(3) 类的规划:将项目操作表单、工具条、常用功能按钮等, 按照使用要求, 预先设计成类库, 大大提高了后期操作界面的设计效率。

(4) 授权权限功能的实现:权限设置根据具体需求, 设置管理员级、分厂管理级、班组管理级、班组成员级四级管理权限, 其中又针对专业、班组的不同对各模块的浏览和操作权限进行限制。其主要实现方式在用户登录时自动对应设置器“权限”字段属性, 在菜单设计时, 根据权限属性的不同, 进行对应表单“显示”或“隐藏”设置。

(5) 数据共享及网络功能的实现:File/Server体系结构的实现是依靠一台计算机做为主机, 在主机中将该系统文件夹设置为共享文件, 同时将把windowssystem32下相关动态链接库考到目录, 客户机端不需要安装VF系统软件即可直接运行编译后的EXE应用程序文件。

4 主要模块介绍

4.1 班组建设模块

(1) 班组概括:主要涵盖班组整体概括, 如班组工作职责、人员构成情况、班组特点、获得荣誉、班组愿景等, 并对班组成员个人岗位、学历、技能等级等基本情况的进行了介绍, 提供报表打印和查询功能。

(2) 班组活动:模块主要是实现班组中各种活动的动态记录、上传, 具有录入、修改、查询功能。记录内容主要包括“指导意见”要求的思想建设、创新建设、技能建设等9项建设活动开展情况。

4.2 工艺管理模块

以生产数据为基础, 提供各类查询、统计和报表, 为各班组生产问题的分析、优化提供依据, 并以此为基础开展劳动竞赛, 创造各班组“比学赶帮超”的氛围。

(1) 日生产记录:包括产量、质量、消耗、工艺、设备运行基本情况的实时录入, 并要求对当班超指标原因进行分析。

(2) 生产情况的查询:提供各系统各班组生产情况日查询、产量、消耗、质量, 月度数据统计、排名查询, 让班组实时了解自身在工序各班组的排名情况, 促使班组以统计数据为基础, 认真、系统地分析一个阶段内生产操作中的经验和教训, 总结提出优化方案, 增强争先创优的紧迫感。

(3) 实现分厂组织的各项劳动竞赛的数据统计、查询、班组排名展示等功能。

4.3 设备管理模块

收集录入设备检修内容、备件消耗、运行周期等基础数据, 形成设备检修电子档案。提供班组包机设备的基础技术资料, 方便班组对设备状况的学习了解;提供按时间或按设备对检修情况和维修费用统计、查询功能, 为班组设备故障、设备维修费用分析提高依据;提供设备计划检修定时提示功能, 促进计划检修。

(1) 以检修工作票为索引, 对每天的设备检修情况、备件费用消耗进行记录。

(2) 以工序、班组或以时间为索引对设备检修情况进行查询、统计、分析。

(3) 以工序、班组或设备为索引对设备检修备件费用消耗进行查询、统计、分析。

(4) 提供班组包机设备的基础技术资料信息, 便于班组学习、查阅。

4.4 考勤管理模块

各班组进行计算机考勤登记, 使班组人员考勤公开、公示, 并自动形成考勤统计报表, 规范班组的考勤管理, 也方便管理者掌握班组动态出勤情况。

(1) 各班组对当班人员出勤情况如实进行计算机记录。

(2) 以班组、个人、时间为索引对出勤情况进行查询、统计, 形成考勤报表。

4.5 绩效考核模块

分厂专业管理绩效考核管理的平台, 配套《班组阳光精细管理绩效考核体系》文件制订的各项专业考核办法和“日考核管理办法”实施绩效考核。该模具有绩效考核记录、绩效考核查询、绩效考核积分统计等功能, 同时考核信息实时进行更新、公示, 使绩效考核公开、透明, 更便于落实。

(1) 分厂绩效考核管理人员对考核进行计算机记录。

(2) 按月对考核结果进行自动统计、排名。

(3) 各班组可对考核明显进行分类查询, 使考核公开透明。

4.6 预算考核管理模块

分厂指标绩效考核的平台, 结合分厂《阳光精细管理考核体系》文件制订的“预算管理考核办法”, 在各班组主要生产指标录入后, 系统根据生产数据与预算指标的自动对比, 计算出当班班组、个人的预算管理考核得分, 实现绩效工资日清日结。并实现各班组每日考核的明显查询和月度统计计算及排名。

(1) 班组生产指标与预算指标对比计算, 自动形成考核得分。

(2) 提供各班组每日考核计算结果的查询服务。

(3) 工序各班组月度考核结果的统计及排名。

4.7 旬报管理模块

主要用于分厂创办的电子报——《生产旬报》的在线阅览, 同时在此平台上可实现维护、查询、浏览、下载等功能, 使各班组及时了解分厂生产任务完成情况、近期工作点评分、重点工作安排等内容, 以便各班组针对重点, 采取具体措施。

4.8 制度文件管理模块

用于分厂制定的各类管理制度的公布, 在此平台实现维护、查询功能, 便于各班组学习、领会, 使各项制度能够得以切实执行。

4.9 系统维护模块

本模块主要用于系统管理员对系统维护, 主要可进行用户的增减、授权;用户密码的修改、恢复;后台数据的备份与维护等操作。

该系统于2012年3月下旬进行测试运行, 编制了“班组信息管理系统操作使用手册”, 组织各班组进行使用培训。5月份进行修改优化, 投入正式使用。信息系统软件的使用和分厂的绩效管理考核的配套实施, 给班组管理提供了规范、透明的管理平台, 极大地调动了各班组的工作激情, 产品产量、消耗不断创出新的记录, 有力推动了分厂班组的阳光精细化管理工作的提升, 初步实现了“指导意见”提出的“工作内容指标化、工作要求标准化、工作步骤程序化、工作考核数据化、工作管理系统化”的“五化”要求, 使分厂班组管理跃上一个新台阶。下一步分厂将根据管理的实际需求, 不断优化、增加该系统的功能模块 (如QC管理、安全管理、教育培训等) , 让该系统更加完善, 使之在分厂班组管理中发挥更大的作用。

摘要：主要介绍了“尿素分厂班组信息管理系统软件”的开发指导思想、设计思路、技术方案及主体模块。通过软件系统平台的使用, 提升了班组管理水平, 经济运行状况得到明显改善, 取得理想效果。

尿素系统 篇7

1尿素系统存在的问题

1.1高压系统水碳比偏高

水碳比偏高, 导致合成塔300R01转化率低, 高压汽提塔300E01负荷大、效率低, 尿素合成塔出液SC2点浓度偏低。2009年5、6月份部分分析数据见表1。

各种全循环法尿素生产工艺 (包括汽提法) , 都有一定量的水随同回收的NH3和CO2返回合成塔。由平衡移动原理可知, 水的加入总是不利于尿素生成的, 水碳比增加0.1, 转化率将减少1.3%左右。氨汽提法水碳比设计为0.5～0.7。由表1可以看出, 尿素装置受三聚氰胺来料甲铵量过大的影响, 系统回收水量增加。为维持系统运行, 保证低压碳铵储槽300V06液位不致大幅上升, 而采用强行向高压系统送水的方式处理, 使得合成塔内的水碳比大大偏离设计值, 合成塔的转化率也大幅度降低, 增加了整个系统的回收负荷, 导致中低压系统压力升高, 放空增大, 蒸汽消耗和氨损失上升, 尿素系统难以维持, 被迫降负荷运行。2008年和2009年就多次出现被迫降负荷的状况。

1.2高压甲铵泵300P02出口压力高, 电流高

表2是尿素高压甲铵泵运行电流和其他参数, 以及与设计值的比较。

经计算, 在三胺满负荷状况下, 高压甲铵泵的负荷增加量在25 t/h左右, 使得整个系统回收水量增大, 正常操作无法降低低压碳铵储槽液位, 工艺人员只有采用提高TIC09315温度的方式减少高压甲铵泵打量。即便如此, 仍满足不了系统的优化控制, 高压甲铵泵长期处于高电流、高压力和入口超温运行状态。该泵运行电流平均在68～70 A, 而在三胺投入运行前平均为55 A, 增加了13 A以上。长期在额定电流 (62 A) 之上运行, 对泵电机造成了较大的安全隐患, 亦成为尿素装置高负荷运行的瓶颈问题。

1.3中压系统A段压力高, A、B段压差大

从表3可以看出, 尿素系统各点压力均偏高或超标, 原因在于尿素高压系统CO2转化率下降, 三胺返甲铵液导致合成塔实际负荷增加, 尿素高压汽提塔汽提效率相对降低, 系统负荷后移, 中压分解负荷加大, 使得中压系统压力升高;同时, 由于负荷增加, 中压冷凝装置冷凝量也相应增大, 原有管线流通能力不足, 亦造成系统压力升高, 严重危及设备的安全运行, 影响系统的消耗控制。

1.3.1 A段压力高, A、B段压差大的原因分析

(1) 高压系统实际负荷增加, 当合成塔入口CO2满负荷 (FQ09201为27 800 m3/h) 时, 三聚氰胺装置返回的甲铵液以13.5 m3/h, 密度为1.21 kg/L, 其中CO2浓度为35%计, 合成塔实际负荷达30 200 m3/h, 约为设计负荷的108.6%。

(2) 高压系统转化率低, 高压汽提塔300E01效率低, 负荷后移到中压系统。

(3) 中压冷凝器300E06管阻 (高负荷瓶颈) 。从表3可以看出, 300E06前后压差为0.18 MPa, 而设计为0.02 MPa。

(4) 为降低中压B段放空的氨损失, 而不得不关小氨冷凝器300E09至液氨储罐300V05气相阀, 这也是导致前后工段压差增大的一个原因。

1.3.2 中压系统压力高造成的影响

自从三胺装置运行以来, 尿素中压A段压力始终居高不下。这样大大降低了中压系统氨与甲铵的蒸出率。由压力对总氨以及甲铵蒸出率的影响曲线可知, 中压系统分解压力越高, 则液相中甲铵分解率和总氨蒸出率越低;由压力对液相组分的影响曲线可知, 中压分解压力越高, 分解后尿液中的NH3/CO2、NH3/CO (NH2) 2就越高, 从而增加了低压系统和蒸发系统的回收负荷。

总之, 尿素与三胺系统联运后, 尿素高压和中压及整个系统的回收负荷增加, 造成尿素系统物料消耗加大。

2工艺调整和设备改进措施

针对系统存在的问题, 首先解决高压系统H/C高的状况, 即控制水碳比在0.5～0.7, 以提高合成塔的转化率, 提高汽提塔的汽提效率, 增加高压系统的内循环;其次, 为实现300P02的稳定运行及达到所需的回收能力, 对300P02进行适当的改造。公司在2009年尿素和三胺装置大修后, 对部分相关设备和工艺条件进行了改进或优化, 主要有以下几方面。

2.1优化三胺系统

尽管三胺配套小尿素装置未运行, 但三胺系统回收的物料要经过小尿系统部分设备, 为此对三胺送尿素系统物料进行优化, 返料水含量得以降低。表4为优化前后返回甲铵液组分的变化。

优化后, 三胺返甲铵液水含量较优化前降低了5%以上。2010年装置运行以来, 尿素高压系统水碳比控制在0.541～0.711, CO2转化率提高到53.8%～56.1%, 效果显著。

2.2降低中压分解压力

为降低中压系统前段压力, 提高中压分解效率, 将中压冷凝器300E06A单独运行, 增加了中压冷凝器300E06B, 并实现A/B并联运行, 中压分解压力PI9301由原来的1.96 MPa降到了1.87 MPa;同时, 300E06B的循环水用中压氨冷凝器300E09的二次水作为一次水, 中压冷凝器循环水温度由94 ℃降为90 ℃, 其阀位TV9315也由100%降到了30%以下。

2.3合理控制中压压力

在提升高压系统 300E01汽提效率的基础上, 继续根据纯氨的液化条件来调整中压压力。斯那姆工艺设计氨的冷凝温度为40 ℃, 在实际运行中, 中压液氨储槽300V05的液氨温度最高只有36 ℃, 查36 ℃液氨的平衡压力为1.41 MPa (绝) , 考虑到氨增压泵300P05运行问题, 将中压系统后段的压力最高控制在1.56～1.58 MPa, 在2010年6月以前中压系统压力PI9305控制在1.48～1.50 MPa。调整后的中压各段压力基本正常, 详见表3。

2.4适时反冲中压冷凝装置

由于供水装置凉水塔填料损坏, 填料进入到循环水系统造成中压冷凝器和氨冷凝器部分换热管堵塞。这些填料通常堵在列管管口部位, 使换热器循环水流通量减少, 导致换热效率下降。通过在线反冲, 能够将填料排除。例如, 在2010年5月6日对中压氨冷凝器300E09反冲后, 冷凝液氨温度由40.7 ℃降低到32.6 ℃, 循环水总管流量增加约250 m3/h, 中压放空气氨含量由12.7%下降到1.66%。

2.5改造高压甲铵泵300P02A/B

经过对高压甲铵泵300P02的安装和泵各项设计尺寸、电气配置等多方论证计算和反复研究, 在不改变总变配电装置配置的情况下, 电机由原来的560 kW更换为710 kW。同时, 考虑到300P02的最大打量不能满足实际要求, 对叶轮及泵壳进行改造以提升能力, 使300P02输出流量提高。技改后的高压甲铵泵运行工况得到较好改善, 见表2。

3结语

自尿素与三聚氰胺装置联运后, 由于三胺配套的小尿素装置未运行, 受返甲铵的影响, 尿素装置运行困难。我公司通过优化工艺和对设备的不断改进, 使尿素装置产能增加到109%, 三胺运行负荷提升至116%以上;尿素与三胺系统逐渐达到优质稳定运行, 实现两套装置的经济运行和效益最大化。

摘要：针对尿素装置和三胺装置联运后, 三胺小尿素装置未运行状况下, 三胺返甲铵液对尿素系统工况造成的影响, 对尿素系统进行工艺调整和部分设备改造, 实现两套装置的优质经济运行。