合成氨尿素

合成氨尿素（精选7篇）

合成氨尿素 篇1

近日,从工信部在北京召开2011年全国工业和信息化工作会议上传出消息,2011年工信部原材料司的工作重点之一是制定发布原材料工业重要政策法规,其中包括制订并出台合成氨、尿素、磷肥、含氢氯氟烃、木材等行业准入条件。

据工信部原材料工业司司长陈燕海介绍,2011年工信部原材料司将认真贯彻落实十七届五中全会精神和中央经济工作会议精神,以加快原材料工业转变发展方式为主线,以调整原材料工业结构为主攻方向,以重大规划、重大政策和重大项目为抓手,不断加强和改善行业管理,着力抓好兼并重组、淘汰落后、技术改造、节能减排,加快培育发展新材料产业,促进原材料工业转型升级。其中,重点要制定发布原材料工业重要政策法规。发布《氰化物生产建设管理办法》、《三聚氰胺生产流通管理办法》;修订《危险化学品安全管理条例》、《农药生产管理办法》、《农药管理条例》;研究制定《稀有金属管理条例》、《温石棉生产、流通、使用管理办法》、《氟化工产业政策》;制订并出台合成氨、尿素、磷肥、含氢氯氟烃、木材等行业准入条件研究提出碳纤维、菱镁、涂料、染料、胶粘剂等产业发展的指导意见。

此外,要通过兼并重组等手段加快推进原材料产业结构调整。制定推进原材料相关行业兼并重组的具体意见;提出2011年钢铁、有色金属、建材等行业淘汰落后产能目标并分解落实到具体省区和企业;研究制定2011年原材料工业技术改造投资重点,做好项目立项备案核准。加强技术改造项目管理。积极推进并核准若干集兼并重组、淘汰落后、节能减排、优化布局为一体的重大产业重组项目,促进原材料行业结构优化升级。大力培育发展新材料产业。以《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》为指导,积极参与编制战略性新兴产业发展规划,牵头做好新材料产业专题规划编制。加强与有关部门的沟通协调,研究落实支持新材料产业的各项政策。发布重点新材料产品目录。

同时,工信部相关部门还将切实加强行业管理和运行监测。一是加强与各地方、各有关部门信息沟通,分析重要原材料产量、价格、库存、进出口、效益、投资等,及时提出政策建议;二是适时公告符合准入条件的钢铁、有色金属、石化、建材生产企业名单,引导行业技术进步和社会投资投向;三是做好化肥、农药生产的生产经营工作,确保农业生产的供应保障;四是做好农药、铬化合物、氰化合物、黄金开采行政许可和项目审批,加强三聚氰胺生产流通的行业监管;五是制订下达稀有金属、萤石、耐火粘土生产指令性计划;六是围绕质量品种、节能降耗,继续完善原材料行业标准体系。

尿素合成塔更新总结 篇2

1.1 设备概况。

我公司一尿素尿素合成塔原有容积41m3, 规格为￠1400mm×28760mm, 壁厚116mm。由南京化学工业公司化工机械厂1985年制造, 1986年12月安装完成, 1987年1月投用。致2008年1月已使用20多年, 设备腐蚀严重, 已远远超过国家规定的使用年限, 给安全生产带来很大隐患, 按要求必须更换。我公司利用尿素合成塔使用超限, 按压力容器使用规定进行停车更换, 同时更新改造一尿素装置, 扩大装置生产规模, 引进高新技术, 最大限度地节能降耗, 迅速发展来适应竞争的需要。

这次更新一台容积44m3, 规格Φ1400×30865mm尿素合成塔, 合成塔内衬采用316L, 并配套安装新塔板保证日产达550吨以上, 把二氧化碳转化率提高至67%以上。并把合成塔检漏蒸汽改成氮气检漏, 既经济又安全。

1.2 更新的目标。

首先这次更新就是充分发挥尿素合成塔的优势, 最大限度地挖掘合成塔潜力, 提高CO2转化率, 降低中低压分解负荷, 降低生产消耗, 增加气液混合程度, 消除返混。力求通过对尿塔更新的机会, 达到同等生产负荷下降低生产消耗, 降低生产成本的目的。其次, 提高尿素合成塔单塔通过能力, 提高装置操作弹性, 为一尿素系统提高生产能力作准备。保证反应区域温度均衡, 克服塔壁滞流, 减轻对尿塔的腐蚀。

1.3 尿塔采用新式塔板方案的确定。

塔板更新可供选择的方案有两种, 一种是用原设备塔板形式的多孔板, 订购制作7块多孔板、5块折流板和相应数量的托架, 大停车时安装就可以, 这样做能够无风险, 保证设备投用。另一种就是采用新型球帽型尿素合成塔内件, 这样做是有一定风险的, 虽然球帽型塔已在全国二十余家小尿素厂, 三十余座尿塔装置上改造成功, 但在中氮系统44m3尿塔上改造我公司是第一家, 由于采用新技术。而且设备改造投资大, 因此我们抱着慎重的态度分步开展工作。

1.3.1 先从有关技术资料上了解球帽型塔板的应用、使用情况, 确定其技术含量和可靠性。

1.3.2 再从工艺技术原理上了解学习、掌握, 走访使用厂家的生产使用情况、效果, 确定是否可以采用此项改造技术。

1.3.3 通过调研考察选择协作单位。

经过以上工作, 我们选用了宁波远东塔器有限公司制造的球帽型塔板对一尿素新尿素合成塔进行安装。

2 更新安装情况介绍

通过改变尿塔内件, 包括改变塔板形式、结构、数量、尺寸、安装间距, 调整塔内反应区域, 使尿素按照活塞状态上移反应生成, 减少返混, 提高气液接触比表面积, 提高尿塔的有效反应容积, 从而提高CO2转化率。

尿塔自下而上分为甲铵区和尿素生成区, 甲铵区属快速反应区, 仅占塔高的1/5-1/6, 加装左右旋流板混合均匀, 该区是影响CO2转化率的关键部位。其余为尿素生成区, 是反应完成生成尿素的区域。

2.1 球帽塔板的优点

2.1.1 球帽塔板能够减轻返混。

塔内自下而上融熔物密度的变化加重了返混, 一般塔底为675kg/m3, 塔顶熔融物为1100 kg/m3, 密度相差较大, 重的物料往下沉, 与向上流动的物料流向相反, 致使返混进一步加剧, 而采用球帽型塔板能够减少返混。

2.1.2 球帽塔板能够减少由塔壁效应导致内环流的问题。

尿夜混合物在合成塔内流动, 因塔壁阻力大, 越靠近塔壁流速越慢, 越在中心位置流速越快, 这种塔壁效应就会产生一种轴向的从中心往塔壁流动的环流现象。这种现象的产生会使部分物料在塔内循环, 从而减少了反应的有效容积, 造成CO2转化率下降。

一尿素原尿塔塔高为28760mm, 塔内径为￠1400mm, 塔高与塔径之比的加大加剧了返混, 塔越高, 塔壁阻力越大, 塔内径越大, 环流现象越重, 从而加剧了返流和环流现象。

2.2 球帽塔工作原理。

球帽塔就是装有多层球帽板的尿塔;所谓球帽板, 就是在多孔板上安装适当数量的半圆型球帽, 布置在塔板中心区域, 球帽上在按一定规律开孔, 球帽与多孔板组成的塔板类似球帽形式, 所以称作球帽板。球帽开孔率自下而上减少, 各层塔板球帽数量相同, 且布置在塔板中心位置区域, 保证物流速度由塔板中心向塔板边缘逐渐增加, 使阻力越往塔壁越小, 减少塔板中心区域物料流速, 增加塔壁边缘物料流速, 正好补偿了物料流动时往塔壁方向阻力加大的不利影响, 极大限度地抑制物料的返混和环流情况, 并使反应区内的气、液、固三相进一步混合均匀, 抑制因密度变化的回流现象, 增大了气、液接触的比表面积, 提高了尿塔的有效容积, 使物料呈活塞状态上移流动反应, 达到预期效果。

2.3 尿塔塔板更新安装方案。

尿素合成塔内径为￠1400mm, 塔高为30865mm, 如选用原设备塔板方式应装有12块塔板, 有5块折流板, 分左旋和右旋两种, 两种折流板相间安装, 装配间距为400mm, 有7块多孔板, 多孔板装配间隙为2500 mm。

2008年10月我们与宁波远东塔器有限合作, 采用球帽型塔板换新型板更新方案, 保留5块折流板。装配间距也不改变;加装2块多孔板, 为了便于安装新塔板托架, 把自下而上第一块多孔板与折流板的安装间距改为1500 mm, 其余所有塔板间距均为1000 mm, 新装球帽板15块 (分为三种形式A型5块、B型5块、C型5块) , 自下而上先装A型, 再装B型, 最后装C型, 更新改装后共装塔板22块。

3 更新投用效果

在宁波远东塔器有限公司的协作下, 新尿素合成塔于2008年10月投入运行, 经过三年来的摸索操作和考察, 使用效果十分明显, 尿素系统生产负荷在没有提高情况下, 降低了生产消耗。从更新改造后生产记录数据可以看出, 吨尿素蒸汽消耗降低0.12———0.16吨, CO2转化率保持在67%以上, 远高于原设计64%, 而在尿素系统生产负荷提高情况下, 一尿素装置日均产从310吨提高到550吨, 产能提高70%, 最高达到636吨大关, 装置具备了年产18万吨的能力, 产品质量非但没有影响, 而且比原来有更大的提高。

更新改造前生产开车, 一段出料不稳, 出料前一段压力控制在1.5Mpa, 出料后一段压力就能达到1.7Mpa工艺指标, 从投料到出料约需要50分钟;更新改造后生产开车, 一段出料稳, 出料前后压力不变化, 出料前一段压力控制在1.7Mpa, 出料后一段压力仍为1.7Mpa工艺指标, 改造后从投料到出料约需要60至70分钟, 出料时间有所延长。

尿素合成塔塔板改造小结 篇3

我公司二分厂400kt/a水溶液全循环法尿素装置, 高压合成系统采用双塔并联工艺, 原始设计合成塔塔板采用传统泡罩塔板。装置自2006年建成投入运行以后, 随着运行时间的延长, 合成塔塔板产生了腐蚀;2013年中修时检查发现塔板腐蚀比较严重, 塔板母材整体减薄, 孔径冲刷变大, 翅片严重腐蚀且大部分脱落, 塔板周围固定勾头螺栓除与螺帽啮合处外其余大部分均腐蚀脱落。塔板腐蚀不但影响尿素合成塔的正常运行, 而且造成CO2转化率降低, 系统蒸汽消耗增加。

为降低生产消耗, 同时也为了保障设备正常运行, 公司决定于2014年中修期间更换合成塔塔板。经对目前市场上几种主流塔板的考察和对比分析后, 我们发现浙工大的节能高效塔板在大型汽提法尿素装置中运行效果较好, 但在水溶液全循环法尿素装置中未有应用业绩。为保险起见, 我们决定将1#合成塔塔板更换为浙江工业大学化工设备有限公司的节能高效塔板作为试验, 2#合成塔塔板仍采用传统泡罩塔板, 待验证性能后决定是否逐步在公司内部进行推广改造。

2 高效塔板工作原理[1]

节能高效塔板工作原理如图1所示, 塔内上升的气、液两相在波形塔板上进行气液分流, 液相从波谷处开设的液相孔及环向间隙通过, 气相则从波峰处开设的气相孔以较高的速度射出, 进入上一层塔板的液相中, 由此强化气液接触, 促进尿素合成反应, 提高CO2转化率。

3 塔板改造过程及运行情况

尿素合成塔属于特种设备, 为减少改造过程对尿素合成塔内衬的损坏, 经讨论, 合成塔支座采用原支座, 同时保留原塔底下部5块旋流塔板, 上部26块塔板则全部更换为节能高效塔板。

2014年4月25日, 高效塔板进厂检验合格;5月5日1#合成塔塔板掏出, 新塔板开始打孔安装;5月8日22时尿素装置投运。到目前为止, 高效塔板运行稳定, 极大地提高了CO2转化率, 具体情况如表1所示。

由表1可见, 在同等条件下, 改造后的1#合成塔CO2转化率高于2#合成塔CO2转化率约1.5个百分点。

4 结语

通过以上改造, 不仅消除了设备隐患, 更重要的是降低了尿素装置的蒸汽消耗, 达到了预期目标, 同时也表明我们之前的决策是正确的。鉴于改造后显现出来的良好经济效益, 我们计划将在公司一、三分厂尿素装置中进行推广改造。

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注:生产负荷以CO2压缩机一出压力为准。

参考文献

合成氨尿素 篇4

关键词：农业生产,合成氨尿素,能量优化

1 合成氨尿素生产过程中技术的发展进程

1.1 传统蒸汽化制氨工艺技术发展及其特点

最早以天然气为原料的制氨工艺技术起源于20世纪60年代, 由美国一家专业合成氨开始研究应用的, 投产后取得了令人震惊的成果, 被公认为是当时最先进的制氨工艺技术。此次合成氨工艺技术创新关键表现在合成氨装置中, 装入了离心式压缩机, 在强大动力系统的驱动下, 整个工艺系统都能高效率快速运转, 从而达到了装置系统大型化与系统能量综合利用, 这使得传统型制氨工艺技术迈上新台阶。

改进后的传统型合成氨工艺技术特点包括以下几方面:第一, 加入离心式压缩机作为动力源, 再用蒸汽轮机传递动力, 将工艺技术和动力系统进行科学融合;第二, 对氨合反应后放出的热量进行重新利用;第三, 设置转化炉特殊排烟系统预热空气, 加大转化压力, 将多余载荷顺利推给下一阶段工序;第四, 利用轴向冷激式氨合成塔, 将各系统温度调整到最佳温度。

1.2 低能耗制氨工艺技术发展及特点

低能耗制氨工艺技术是在能源危机形势下提出的, 当时能源开发利用条件较难, 在加上世界各国建设对能源的需求量剧增, 导致合成氨工业生产成本上升和经济收益不高, 因此合成氨领域提倡低能耗制氨工艺技术, 由此可见, 此技术的发展就是为了优化能源配置。

低能耗制氨工艺技术主要有以下特点:其一, 温和转化。一段转化炉通过低水碳化, 保证出口处温度不高, 而甲烷有相对较高含量, 把负荷推到二段转化炉, 随后在内通入充足空气, 进而增强转化系统能力。其二, 采用燃气轮机。空气压缩机在燃气轮机动力驱动下, 能够同上端的转化炉结合严实。其三, 温度适宜条件下降炭脱掉, 从而实现能量的高效利用。其四, 采用合成回路提高工作效率。在合成氨塔内加入适量的高性能催化剂, 达到合成氨高效转化、减少合成压力、回路压强低、能量优化目的。

2 在合成氨尿素生产过程中能量优化技术的应用

2.1 合成氨尿素生产过程中能量优化技术方案调研

合成氨尿素生产厂家应该根据本厂的实际条件, 进行可行性方案研究找出做适用的方案。具体步骤是:首先, 必须严格贯彻国家对合成氨尿素生产过程中能量要求的规定, 反复阅读材料, 领悟文件的实质性含义, 避免制定的方案与国家规定脱离;其次, 对本厂生产条件及原料渠道进行调查, 对方案实施有影响的隐患立即排除。再次, 与合作单位进行沟通, 建立稳定的合作关系, 最后, 派专业人员到市场进行调查, 关注市场的最新动态, 为能量技术方案制定提供依据。

2.2 合成氨尿素生产过程中能量优化技术方案思路

合成氨生产装置属于能量集中型且耗能量大的装置, 对它进行能量优化技术改进时首先考虑的就是生产过程的用能优化。由于过程系统中的三环节能量结构模型已经在合成氨尿素中推广应用, 并在实践中取得了令人满意的成效, 因此, 在对合成氨尿素生产过程中能量优化技术方案思路探索时, 要将的三环节能量结构模型作为前提条件, 构建合成氨尿素生产能量优化思路图为:单元 (工艺装置用能优化、装置渐热联合系统、重点耗能设备) →子系统 (厂级间热联合系统、装置间热联合) →整个系统 (蒸汽动力系统优化) , 在这各个系统间必须预先制定科学的能量优化顺序, 并在优化过程中严格执行设计方案。

2.3 优化合成氨尿素生产过程中能量优化技术方案

结合以上方案设计思路对方案进行再次优化, 对不同的级别的合成氨尿素生产的化肥用途以及适用范围进行研究, 其能量综合能力优化技术方案构架是:首先, 合成氨尿素生产厂家要与相关电力单位建立长期稳定的合作关系, 由该电力单位向化肥厂提供所需动力;其次, 合成氨尿素生产厂家要建立科学的动力接受系统, 将电厂输送到能量充分接受, 并经系统转化为合成氨生产需要的动力;其次, 把动力按照各系统能量需求进行分配, 主要系统包括合成氨工艺蒸汽系统、尿素蒸汽透平系统、循环水蒸汽透平系统;最后, 将上述过程没有充分利用的能量及废料渣进行加工处理, 一部分外送到电力部门作电力生产原料, 另一部分回收应用到化肥成合成炉中循环利用。

2.4 合成氨尿素生产过程中能量优化技术使用情况

第一, 全低变替代中串低变。传统的合成氨尿素生产系统中原变换流程使用的是中串低, 在生产过程中存在很多弊端包括:在水煤气中含有大量促使催化剂失去活性的化学物质, 导致蒸汽内气化比过低, 浪费大量生产原料;从而增加了合成氨尿素系统能量浪费。通过对上述问题分析, 我们用全低变替代了中串低, 那么当半水煤气经过塔内时就会被进行热交换, 从而提升其温度, 使得对催化剂有危害的物质被提前祛除掉, 保证了催化剂的高效性, 此外, 使用全低变换流程后, 一氧化碳的转换率在合理的温度范围内转化率明显提高, 在半水煤气中的含量也相对减少, 在经过变换三炉段可以下降到规范规定范围内。自从全低变使用以来, 合成氨尿素成产系统阻力下降幅度较大, 有效降低了蒸汽消耗率, 起到了能量优化作用。

第二, 分离内件合理运用。在分离内件应用与合成氨尿素生产系统以前, 蒸汽内部所有气体都是利用外螺线离心分离或者是旋流板丝网进行分离, 取得的成效并明显, 气体中所含气体不能有效分离, 还有大部分对合成氨生产有影响的气体会进入到合成塔内, 导致合成塔内反应物不能充分反应或者是合成氨中掺杂气体, 从而减小了整个生产系统生产合成氨尿素的产量。自采用分离内件以来, 对系统氨分气体取样调查分析, 混合气体中氨含量明显提高, 主要是原因是混合气体中其他杂质气体被有效分离, 从而合成氨转化率必然会有所升高;合成塔内氨气含量增大, 那么合成系统压力就会减小, 从而节约了压缩机能耗;出口气中体积分数明显降低, 设备生产能力提升。可见, 在合成氨尿素系统中合理运用分离内件, 是实现能量优化的主要途径。

第三, 合成氨尿素生产装置采用预分离器。传统的合成氨尿素生产系统中普遍使用预蒸馏工艺, 而现代的尿素生产量不断增加, 原有的工艺技术不能符合现代生产技术要求, 阻碍合成氨尿素的生产, 工艺状况易变化, 蒸汽大量浪费, 致使经济投资逐年增高。自从合成氨尿素生产装置采用预分离器后, 合成塔出口处的混合液需提前流经预分离器内, 大多数游离氨与少数含有氨基的胺会被充分解离, 释放的热量顺着反应液流经到下段反应池中;其气相通常与中压一级冷却器接通, 再进入中压吸收塔。合成氨尿素生产装置采用预分离器系统结构并不复杂, 然而取得的经济技术效果却很明显, 要想在短期内就实现合成氨尿素生产能量优化目标, 此方法是最佳的选择。

3 在合成氨尿素生产过程中能量优化技术应用效果

3.1 能量优化技术实应用带来的经济效益

合成氨尿素生产过程中能量优化技术应用后, 合成氨尿素生产中节约了原材料, 催化剂活性增高促进了材料的充分反应, 减少了材料反应不完全就被排掉的浪费;把反应后的多余能量经过循环系统实现再利用, 避免了能量的流失, 为合成氨尿素生产带来了可观的经济效益。下表为在合成氨尿素生产过程中能量优化技术应用前后的对照表1:

3.2 能量优化技术实应用带来的社会效益

自合成氨尿素生产过程中能量优化技术应用以来, 合成氨生产废气中的有害气体排放减少, 使得周围环境污染程度降低, 并且实现了较高利用社会资源, 社会对合成氨尿素生产的看法有所改变, 收到了良好的社会效益。

4 结束语

综上所述, 在合成氨尿素生产过程中采用合理的改进技术, 确实可以实现能量优化利用的目标。随着我国发展对农业产量需求增加, 合成氨尿素的使用也会随之增加, 所以我们要在已有的合成氨尿素生产过程能量优化技术基础上, 不断探索出更加高效节能的技术措施, 从而为合成氨尿素工业发展奠定坚实的基础。

参考文献

[1]蒋德军.合成氨工艺技术的现状及其发展趋势[J].现代化工.2005, (08)

[2]汪家铭.氮肥生产节能新技术的开发与应用[J].川化.2012, (03)

尿素合成塔腐蚀及原因探讨 篇5

1 腐蚀形式

1.1 点腐蚀

这种腐蚀现象非常普遍.点腐蚀是不锈钢材料局部腐蚀的一种形式, 它集中发生在金属表面一个较小的部位, 使该处金属溶解而形成孔或坑, 其特点是腐蚀面不大但较深。

1.2 应力腐蚀破裂

是金属材料在特定的腐蚀介质和拉应力同时作用下产生的。这种腐蚀破坏的主要形式表现为裂纹, 绝大部分为纵向, 少数为横向, 且往往和点蚀连在一起.即衬里层点蚀坑的背面周围有大量裂纹.其裂纹特征是:在主干裂纹延伸时还有若干分支.呈细长树枝状, 分叉, 这就是应力腐蚀裂纹的特征。衬里损坏是从外表向内发展的, 既先有外表的裂纹, 然后由衬里背面逐步向内壁发展, 当穿透衬里层后, 尿素熔融物渗透到夹层里, 导致壳体内筒表面的腐蚀以及衬里层外表的腐蚀斑坑。

1.3 焊缝针孔

由于施工粗糙, 存在气孔、夹渣、咬边等缺陷, 投料生产后, 由于腐蚀性介质作用, 不可避免地产生穿透性气孔, 导致泄漏。

1.4 均匀腐蚀

这主要表现在衬里表面粗糙, 也有H2S超标引起的大面积均匀腐蚀。

2 影响腐蚀的因素

2.1 介质因素

2.1.1 氢碳比:

氨和二氧化碳合成反应的分子比为2, 但尿素生产过程中主要加入过量氨, 使氨碳比达到3~4, 减少腐蚀是重要考虑因素。因过量氨可抑制反应过程中氰氧酸根的生成量, 减缓衬里的腐蚀。

2.1.2 水碳比:

水会促使氰氧酸铵的离解。提高氰氧酸根的浓度。水碳比高则腐蚀性强, 一般控制在0.65左右。

2.1.3 氧:

由于尿素-甲胺液是一种还原性介质, 对不锈钢表面的氧化膜有腐蚀性, 所以必须向介质中补充氧使溶液成为氧化性, 才能使不锈钢表面生成完整致密的氧化膜。溶液中氧含量的多少根据衬里材料而定, 对于钛, 0.4PPM的氧就能保持钝化;对于A4, 临界氧含量约为2~3ppm;对于316L而言, 则要10ppm以上。现一般生产中, 二氧化碳中加氧0.5~1%, 这时液相中约有90~300ppm氧, 已处于过饱和溶解, 足以使不锈钢处于钝化状态。

2.1.4 硫:

二氧化碳原料气中硫的主要存在形式是硫化氢, 这是还原性物质, 能破坏不锈钢氧化膜的氧, 使之活化而遭受腐蚀。在一定硫化氢含量范围内, 增加氧含量还能修复破坏了的氧化膜, 但当超过这一范围时, 氧就无能为力了。在尿素合成塔内:当硫化氢含量为0, 〈2mg/m3, 5~10mg/m3时, 不锈钢钝化需要的氧含量分别为0.1%, 0.2%和0.5%, 但当硫化氢含量〉15mg/m3时, 无论加多少氧都无济于事, 因修复不了已破坏的钝化膜而腐蚀加剧.所以要严格控制原料气中的硫化氢不大于15mg/m3。

2.1.5 高的高温水或蒸汽:

是影响不锈钢应力腐蚀裂纹最重要的因素之一。有资料证明, 316L在150~300℃时最大允许不大于100ppm, 当有氧时, 小于10ppm也会发生应力腐蚀裂纹, 长时间作用下, 甚至1PPM氯离子1~3PPM蒸汽检漏, 由于衬里内壁多次泄漏容易蒸发而使氯离子浓缩, 加之衬里层多次泄漏又从未清洗, 间隙中积有尿素、甲胺液污垢, 更易引起氯离子浓缩, 导致产生应力腐蚀裂纹。

2.2操作因素

开停车频繁:塔因为停车造成温差、压差大, 对金属本身的组织结构产生影响;特别是抢修时, 为争取时间, 在升温降温过程中就很难按规程操作, 这样温差应力越大, 应力腐蚀、泄漏次数就增加。停车保压时间长, 也会加速腐蚀。由于切断了原料气的进入, 也就无氧补充。而塔液处于静置状态, 氧又过饱和溶解, 因而大量氧不断从液相逸出到气相去, 直到接近饱和溶解度为止。这样, 液相氧就低于钝化所需的临界含氧量。所以, 保塔时间过长, 会使衬里遭受腐蚀。

2.3 制作工艺不严, 焊缝质量低劣是造成尿素合成塔腐蚀严重的又一重要因素。

频繁的检修及检修质量不好也是加速腐蚀的因素。每当发生泄漏时, 为抢时间, 连续抢修, 人员疲劳, 塔内空间狭窄, 条件不好, 检修规程执行不严, 检修质量难以保证, 也加速和扩大了腐蚀。

结束语

尿素合成塔的严重腐蚀, 已成为尿素稳定生产的严重障碍。我们要总结经验, 从设备检验、维护维修、操作运行三方面采用切实措施, 精心控制各项指标, 减缓腐蚀, 延长尿素合成塔使用寿命。

摘要：探讨分析了尿素合成塔腐蚀的原因。

合成氨尿素 篇6

1 对象与方法

1.1 评价对象

某化工企业新建及搬迁的合成氨、尿素生产装置项目。

1.2 评价依据

《中华人民共和国职业病防治法》、国务院令[2002]第352号《使用有毒物品作业场所劳动保护条例》、卫生部令[2006]第49号《建设项目职业病危害分类管理办法》等是评价的主要法律法规依据;《工业企业设计卫生标准》《工作场所有害因素职业接触限值[1,2,3]、卫生部[2007]《放射工作卫生防护管理办法》、国务院令[2002]第344号《危险化学品安全管理条例》等是评价的主要规范、标准依据;该项目可行性研究报告等是评价的基础依据。

1.3 评价范围及内容

本次评价主要针对拟建项目的建设内容,主要是新建合成氨、尿素装置,搬迁原有的合成氨装置和与之配套的二氧化碳汽提尿素装置,及与工艺装置配套的公用工程、辅助及行政服务设施等可能产生和存在的职业病危害,及其拟采取的防护措施等进行职业病危害预评价。评价内容包括:选址及总平面布置、建筑物卫生学、生产过程中产生的职业病有害因素、职业病危害防护措施、职业卫生管理措施、卫生辅助用室及个人防护用品、应急救援措施等。

1.4 评价方法

采用类比法与综合分析法相结合的原则,根据类比企业现场有毒有害因素检测结果,结合作业人员接触方式、接触时间等进行综合分析,类推拟建设项目的主要职业病危害因素的浓(强)度,及拟采取的职业病危害防护措施效果。

2 结果

2.1 选址和总体布局

项目选址周围无大型居民区、学校、医院以及其他人口密集区域,不属自然疫源地,非饮用水源的上游。厂区总平面布置功能分区明确,生产区位于厂前区和生活区当地最小频率风向的上风侧,生产区和厂前区、生活区之间有卫生防护绿化带相隔。本技改工程的厂址及总体布局符合GBZ 1-2002《工业企业设计卫生标准》的要求。

2.2 建设规模及工程内容

某公司合成氨、尿素装置环保安全隐患治理搬迁改造项目分为以下几个主要功能区:生产装置区、成品储运区、辅助生产装置区、仓库维修区、污水处理区等。生产装置区主要由合成氨装置、尿素装置组成,是厂区的核心部分,其中包括一期新建的日产700 t合成氨和日产1 200 t尿素装置,以及搬迁改造两套日产160 t的合成氨装置和搬迁一套日产650 t的尿素装置。新建的合成氨装置选用了更成熟、先进的设备和改良的工艺技术方法;新建的尿素装置改进了设备,工艺仍采用传统的二氧化碳汽提法,搬迁的合成氨和尿素装置也对部分设备进行了更新和改造。

2.3 工艺流程

来自配气站的天然气加入返氢后,新建和搬迁项目生成氨和尿素主要的工艺流程如下:脱硫、造气工序→高低变、甲烷化工序→脱碳→压缩→氨合成→冷冻工序→氢氨回收工序(氨贮存、蒸汽系统)→尿素生产工艺(应用传统型二氧化碳汽提法,由下列工序及辅助设施组成:氨的加压及二氧化碳气压缩、合成及汽提、循环、尿素溶液贮存及蒸发、水解汽提工序)→尿素贮运包装系统。

2.4 职业病有害因素识别

该项目在生产过程中可能存在和产生的职业病危害因素有噪声、氨、尿素、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢,主要分布在尿素车间和合成氨车间。尿素车间的噪声存在于氨泵巡视位、泵房区中心位;氨存在于氨泵巡视位、反应区巡视位、巡视工人休息室、控制室操作位;尿素存在于包装称操作位、库房堆码操作位、刮料机巡视位、造粒机巡视位、反应区巡视位、巡视工人休息室、控制室操作位;二氧化碳存在于反应区巡视位、巡视工人休息室、控制室操作位。合成氨车间的噪声存在于氨压缩机巡视位、联压机巡视位、天然气压缩机巡视位、循环气压缩机巡视位;氨存在于氨压缩机巡视位、合成塔巡视位、总控室操作位、巡检室;一氧化碳存在于中低温变换巡视位、总控室操作位、巡检室;二氧化碳存在于二氧化碳再生产塔巡视位、总控室操作位、巡检室;硫化氢存在于燃料气分离器巡视位、脱硫塔巡视位、总控室操作位、巡检室。

本次评价的重点危害因素确定为:氨、尿素、一氧化碳、二氧化碳、噪声、硫化氢、电离辐射(γ射线)等。

2.5 类比分析

按《建设项目职业病危害预评价技术导则》要求,选择了生产工艺、运行模式、生产规模和主要原、辅料与本项目基本一致的某企业作为类比调查现场,并对类比企业进行了现场检测。

结果表明:尿素包装操作位的粉尘超标,粉尘的其余检测点均合格。超标原因:一是由于其工艺的制约,二是与职业病防护设施不到位有关。化学毒物所有检测点全部符合工作场所有害因素职业接触限值要求;25个噪声作业场所的等效连续A声级均未超过85 dB(A),各非噪声工作地点的等效连续A声级均未超过60 dB(A),故所测各点均符合《工业企业设计卫生标准》规定;电离辐射(γ射线)在正确安装、正常运行时,对周围的环境和工作人员的辐射影响符合国家卫生标准限值要求。见表1。

2.6 职业病危害防护措施

2.6.1 噪声防护措施

采用分布式控制系统,对生产过程的各种变量实施监视、控制,并在系统中设置安全联锁,以减少人员的接噪时间;选用低噪设备,并 采用集中控制及隔音、消音措施;设备合理布局,以避免危害因素的相互叠加;加强培训、监督、管理,提高个人防护意识;现场设立警示标识;设置了高、低压蒸汽放空消音器各1套。

2.6.2 化学毒物防护措施

采用成熟、先进、安全可靠的工艺技术,从根本上进行防护;采用分布式控制系统,对生产过程的各种变量实施监视、控制,并在系统中设置安全联锁,以减少人员接触几率;根据需要在工艺装置区和氨罐区设置可燃气体报警器、一氧化碳、硫化氢检测报警仪及液氨泄漏自动检测报警仪;主厂房采用敞开式,局部设排风装置,以降低操作场所有害物质的浓度;采用密封性较好、耐腐蚀的设备和管道输送腐蚀性较强的物料,以减少物料外漏引起的中毒事故、火灾、爆炸;生产现场有可能接触酸碱等腐蚀性物料及氨等有毒物料的岗位设置安全淋浴/洗眼器;接触有毒有害物料的工作岗位配有专用的个人防护设施,如空气呼吸器、过滤式防毒面具、安全眼镜和防护手套等;按标准设置各种警示标志;产生粉尘的车间采用半开放型设计,机械化、自动化程度较高,并装有真空除尘器;针对尿素包装操作位的粉尘超标情况,一方面改进工艺,使尿素成品经过除尘、降温后包装,另一方面尿素包装系统增设了30 kW除尘系统2套、22 kW除尘系统1套;并为生产工人配备防尘口罩、工作服等个人防护用品,极大降低了粉尘对人体的危害。

2.6.3 电离辐射(γ射线)防护措施

建立了放射源防护管理制度、组织机构,并拟按照有关制度、规定对其人员进行培训、健康监护和管理;放射源(60Co)焊封在不锈钢套中,然后装在屏蔽铅罐内,并在建成后设立电离辐射警示标志;尿素合成塔、二氧化碳汽提塔为开放式场所,自然通风,能满足通风要求;该场所在建成后按GBZ 125-2002标准要求设控制区、监督区、非限制区;按要求购买相关防护用具;报废的放射源按国家相关规定销毁处理;建立了放射装置应急救援管理预案。

2.7 其他

该项目拟采用的卫生辅助用室的配套设施能满足本项目要求。改公司成立了职业卫生管理领导小组,制定了应急救援预案,建立了职业卫生管理制度,划拨了职业卫生专项经费,建立了职业健康监护制度等。

3 讨论

3.1 评价

本项目选用的生产工艺先进、成熟、可靠,符合有关职业卫生方面的要求;类比调查显示该项目拟采取职业病危害因素防护措施、方案有效可行;个人防护用品配置和卫生辅助用室的设置基本满足有关要求;职业卫生管理机构健全,制定相关管理制度和应急救援预案,配备了专(兼)职人员,安排了职业卫生专项经费;从职业卫生角度分析,该建设项目拟采取的职业病危害防护措施基本满足防护要求。通过对该厂提供的资料分析和类比项目职业卫生调查,综合分析认为,该建设项目属职业病危害严重、生产过程中可能产生的职业病有害因素种类较多。根据工程分析和类比分析,该项目噪声、氨、尿素、一氧化碳等是重点控制因素;氨合成、尿素合成、成品包装、氨和二氧化碳的储存与输送是其职业病危害防护和治理的重点环节。通过对类比项目的检测,粉尘有2个检测点超标,应在防尘方面加强防护措施。

3.2 建议

(1)建筑物设计时,在满足工艺生产要求的原则下,应充分考虑化工生产的特点,满足防火、防爆、防腐蚀、消防安全、通风系统等要求。做到尽可能设备露天化、厂房采用开放式或半开放式、屋盖轻型化;设备选择低噪。(2)加强个人防护,在产噪设备较为集中的场所应设置防噪隔音室。(3)在作业人员可能接触氨、甲铵、强酸强碱的地点就近设置事故沐浴和洗眼器。(4)生产现场配备适量的防护器具柜、急救药箱、酸碱中和液、心肺复苏用品、冻伤、灼伤治疗药物、配备空气呼吸器和过滤式防毒面具等防护用品,并定期对急救药械及防毒用品进行检查,以确保能正常使用。(5)在生产过程中涉及巨大的物料运行,且环节众多,因此应定期对设备和管道进行检查与维护,并对重点位置实行全方位监管,必要时设置报警装置,以防止跑、冒、滴、漏和意外事故。(6)对电离辐射(γ射线)的防护建立有针对性的职业卫生管理措施,并严格按规章制度进行检修、维护、大修,做好放射源的管理、放射人员的防护,应将放射源的应急处理纳入职业卫生应急救援体系中。(7)作业人员应按国家有关标准配备并定期发放个人使用的职业病防护用品,如防毒面具、眼镜、衣服、手套、胶靴等等。(8)必须按国家的有关规定加强职业卫生培训、职业健康监护工作,并建立健全企业职业卫生档案和职工健康监护档案。(9)按规定进行岗前培训,按规定进行上岗前、在岗期间、离岗时的职业性健康检查,定期进行作业场所职业病危害因素检测与评价。

摘要：目的识别、评价和分析某化工公司合成氨尿素装置建设项目可能产生及存在的职业病危害因素及防护效果。方法根据《中华人民共和国职业病防治法》和《工业企业设计卫生标准》等法律法规的要求,采用类比法,检查表法与定量分级法相结合的原则进行评价。结果类比企业粉尘检测的8个点中有2个点超标,合格率为75%;本项目可能产生的职业病危害因素有噪声、氨、尿素、CO等,但各检测点均未超标,合格率为100%。该建设项目的选址与总体布局、生产设备布局、拟采取的职业病防护措施设计、辅助用室的卫生设施配置等均符合国家卫生标准。结论从职业卫生角度分析,该建设项目拟采取的职业病危害防护设施基本符合国家职业卫生标准和卫生要求。

关键词：化工,职业病危害,预评价,合成氨,尿素

参考文献

(1)GBZ 1-2002.工业企业设计卫生标准(S).

(2)GBZ 2.1-2007工作场所有害因素职业接触限值第1部分化学有害因素(S).

生产中尿素合成塔的保护 篇7

尿素合成塔是尿素生产装置的关键设备,其运行状况的好坏和使用寿命的长短直接影响到生产企业的经济效益。在生产中安全使用尿素合成塔十分重要。

1 尿素合成塔的结构

中原大化集团公司尿素生产工艺是上世纪国内从意大利引进的第一套氨气提尿素生产装置,设计生产能力1 760t/d,1990年5月投产。中原大化集团公司尿塔设计内径为ϕ2 206mm,塔高40 000mm,容积158.2m3,设计温度210℃,操作温度188℃;设计压力17.0MPa,操作压力15.5MPa。尿塔简体采用多层包扎结构,由内向外分别为7mm的耐蚀层衬里、6mm的不锈钢盲层和12×8mm的碳钢层板。衬里采用进口的316L-MOD板材;上下封头由00Cr25Ni22M02材料堆焊而成,设计厚度为95mm;塔盘与塔内衬里材料相同,设计厚度5.0mm,每层塔盘开有ϕ8mm的小孔500个。

为提高尿塔的转化率,2000年5月,在尿素合成塔的下部简体部分增加了5层塔盘,使尿塔内的塔盘数量由原来的10层增加为15层。塔盘改造后,由于塔内阻力增大,转化率提高不明显,不利于操作调节等,于2002年大修时又将下部3层塔盘全部拆除,目前塔内维持在12层塔盘运行。

2 生产过程中尿塔的保护

尿素合成塔的保护除要避免高压系统超压对设备造成损害外,更重要的是如何在生产过程中尽可能地减缓尿素合成塔的腐蚀问题。众所周知,尿素合成塔一旦发生加速腐蚀,除影响正常的使用寿命外,更主要的是在设备加速腐蚀过程中,尿素合成塔的泄漏机率将大大增加,继而导致生产的中断和碳钢层腐蚀等,对企业的安全生产和经济效益造成严重影响。

生产过程中,导致尿素合成塔加速腐蚀的因素很多。如操作温度、氨碳比、水碳比、甲铵液的浓度、氧含量、硫含量、氯离子含量、介质的流速等。不同的工况下对尿素合成塔的腐蚀程度也不同,本文重点阐述正常生产中从工艺操作角度对影响尿素合成塔腐蚀比较大的操作温度、氨碳比、氧含量、硫含量四个方面进行分析。

2.1 操作温度对尿素合成塔腐蚀的影响

从理论上讲,介质温度升高会加速对设备的腐蚀,这是由于温度升高可以增加金属活化态和钝化态的反应速率,使不锈钢的钝化区变窄,加速材料的活化,即加速了阴极和阳极的氧化、还原过程。

在160℃以下时,温度的变化对不锈钢腐蚀的影响较小;但温度在160℃以上时腐蚀速率会逐渐加快。对于使用316L-MOD不锈钢的尿塔而言,合成塔的出口温度控制在188℃是一个极限值,超过该温度后,设备的腐蚀速率将成倍的增加。生产中一旦出现有超温现象,要及时采取有效措施,使温度尽快恢复到正常指标范围。

2.2 氨碳比对尿素合成塔腐蚀的影响

氨碳比是尿素生产控制中一个非常重要的指标,氨碳比控制的高低不仅对系统的转化率、消耗影响较大,而且对尿素合成塔的腐蚀影响也非常明显。氨气提尿素生产工艺设计的氨碳比为3.56,二氧化碳气提尿素生产工艺设计的氨碳比为2.89,两种生产工艺设计尿塔的出口操作温度均为188℃,但正常生产中尿塔的腐蚀情况差别较大;氨气提尿素生产工艺的腐蚀速率一般不超过0.1mm/a,而二氧化碳气提尿素生产工艺腐蚀速率一般在0.3mm/a。

提高系统的氨碳比有利于减缓设备的腐蚀,这是由于在高氨碳比时,系统pH值升高,酸性降低,从而减少了COONH2-和CNO-在系统的生成量,缩短了设备在高浓度腐蚀介质内的停留时间。为减缓尿素合成塔的腐蚀,现在多数二氧化碳气提工艺的尿素生产厂将氨碳比均控制在3.0以上,有的厂甚至控制在3.1～3.2,这对减缓尿塔腐蚀非常有益。从减缓腐蚀的角度,只要装置的后系统有足够的承载能力,尿素合成塔的氨碳比应尽量控制在指标的高限。

在氨气提的一些生产厂中,有这样一种现象:操作或管理人员为了节省蒸汽,方便操作、减少消耗,将系统的氨碳比控制得很低,有时甚至低于指标的下限,这是以增大设备腐蚀为代价的不可取做法,长期下去会对设备造成很大的损害,直接影响设备的使用寿命。

2.3 氧含量对尿素合成塔的影响

控制加氧量的重要性:尿素生产过程中向高压系统加氧的目的是为了使合成塔衬里表面形成一层致密的钝化膜,从而对衬里起到一定的保护作用,减缓衬里的腐蚀。加氧量的多少是钝化膜形成的关键,若加氧量的浓度低于钝化膜形成的最低浓度,不但钝化膜不能形成,即使已形成钝化膜也将逐渐被破坏,使设备进入加速腐蚀阶段;加氧量过多,不但会影响二氧化碳压缩机效率和尿素合成塔的转化率,同时还会增加中低压尾气的放空量,增加尾气系统进入爆炸空间的可能。因此,操作中要严格按照要求控制好系统的加氧量,防止异常情况的发生。

2.4 系统的硫含量对尿素合成塔腐蚀的影响

硫具有强还原性,原料二氧化碳气体或空气中的硫,无论以有机硫(COS)还是无机硫(H2S)的形式进入尿素合成系统,在高温、高压下进行分解和一系列氧化还原反应后最终都能将金属表面的钝化膜破坏掉,使金属表面产生严重的活化腐蚀。当二氧化碳气体中的硫含量超过15mg/m3,金属表面的钝化膜就无法形成。大型尿素装置设计原料二氧化碳气中的硫含量≤5mg/m3;由于受多种因素的影响,二氧化碳气中的硫含量控制有一定的难度,容易出现硫含量超标现象,加速了设备的腐蚀,大大缩短了设备的使用寿命。

当原料气中的硫含量≤15mg/m3时,适当增加钝化空气量仍可以达到减缓设备腐蚀的目的;但当原料气中的硫含量超过15mg/m3时,即使已形成的钝化膜也将逐渐被破坏掉;若原料气中的硫含量超过100mg/m3时,在1～2h内设备表面的钝化膜就会完全被破坏掉;随着原料气中硫含量的增加,钝化膜被破坏掉的速度更快。金属表面钝化膜被破坏后,设备的腐蚀速率将是正常生产时的几百甚至上千倍,此时设备每运行1h,设备的损坏程度比正常运行时的几个月甚至几年还要严重。所以。一旦出现硫含量超标的严重腐蚀,应立即停车排塔,重新升温钝化,查明原因后再开车。

3 停开车过程中尿塔的保护

3.1 停车封塔期间尿素合成塔的保护

停车封塔期间如何保护尿素合成塔,是应该非常关注的问题。为防止设备在停车封塔期间出现严重腐蚀。不同的尿素生产工艺对封塔时间有不同的要求。二氧化碳气提工艺生产装置封塔时间不允许超过24h;而氨气提工艺的生产装置,有控制在24h的,也有控制更长一些时间的。针对如何做到更科学的封塔问题,下面从几个方面进行简要分析:

3.1.1 确定封塔时间的依据

根据观察和研究,笔者认为,封塔时间的长短主要应根据以下几个方面的因素进行判断:

① 停车前系统的氨碳比。停车前系统氨碳比的高低是决定封塔时间的主要因素,停车前系统氨碳比高,封塔时间就可以相应延长;相反,停车前氨碳比低,封塔时间就应相应缩短。

② 停车前系统的氧含量。停车前系统氧含量若控制在指标的上限运行,封塔时间就可以相应延长;相反,停车前若系统氧含量若控制在指标的下限运行,封塔时间就应相应缩短。

③ 停车时向合成塔内补充的氨量。停车过程中,向系统多补充一定量的氨,有利于减缓封塔期间尿素合成塔的腐蚀,从而延长封塔时间。补充的氨量一般控制在当时负荷下15～20min的送入量。

④ 高压系统的保压情况。如果高压系统的保压效果较差,压力低于9.0MPa时,不宜再继续封塔。

3.1.2 不同状况下封塔时间的建议

对氨气提尿素生产而言,几种不同工况下建议封塔时间控制如下:

① 因断钝化空气紧急停车,封塔时间不宜超过12h。

② 因断氨紧急停车,封塔时间不宜超过24h;若在低氨碳比运行中出现断氨紧急停车,封塔时间不宜超过12h。

③ 各方面的工况均处于良好状态下的计划停车,封塔时间以不超过48h为宜。

中原大化集团公司曾有封塔56h,封塔期间尿素合成塔而未出现加速腐蚀的记录。

3.2 开车过程中尿塔的保护

(1)冷塔时的升温问题。

根据设计要求,尿素合成塔升温过程中,合成塔的顶低部温差应≤30℃,而大修或长时间停车后,尿素合成塔的温度与环境温度基本一致,此时若用蒸汽升温,尿素合成塔的顶低部温差应在60℃以上,为更好地保护设备,应先用热水将尿素合成塔的温度升高到70～80℃,排水后再用蒸汽升温,这样更为科学合理。

(2)氨升压时合成塔底部超温的问题。

高压系统氨升压时,经常会出现尿素合成底部出现超温现象,主要是由于升温过程中,合成塔底部冷凝液积存量过多,氨升压时氨与水反应释放出大量的热,使塔底温度不断升高造成的。一旦出现这种现象,应暂停氨升压,将合成塔底部的冷凝液通过密闭排放或送入中压系统,待冷凝液基本排完后再继续升压。

为避免氨升压期间尿素合成塔超温现象的发生,在高压系统升温期间,要及时排放合成塔底部的冷凝液,以防止在塔内大量积存。

(3)开车初期氨碳比和氧含量的控制。

停车后,合成塔内衬里上的钝化膜会有不同程度的破坏,为使合成塔内钝化膜尽快恢复,开车初期,系统的氨碳比、氧含量均应控制在指标的上限运行。

4 精心优化工艺控制

1) 防止缺氧和断氧。正常生产中,应始终保持入合成塔R101的CO2中的氧含量在0.25%～0.35%之间,操作中应经常检查空气量是否与负荷相对应。特别是在冬季,由于气温较低,空气带水,CO2加空气阀FV08101处易结冰造成阀门卡涩或管道堵塞,所以当发现空气量F08101波动时,应及时处理,防止系统缺氧和断氧。

2) 防止超温,不允许设备在超温下运行。

3) 加强设备的封头等薄弱环节的保温,注意各伴管蒸气是否正常。

4) 严格控制高压系统的NH3/CO2、H2O/CO2,防止NH3/CO2过低,H2O/CO2过高。

5) 停车时,尽量增加送往R101的CO2中的氧含量,封塔前向R101送足够的氧,不宜向R101送过多的水。封塔期间汽提塔蒸汽压力P09210不宜过高。

6) 封塔时间不宜过长,及时分析合成塔液相中Fe、Ni含量。

7) 正常生产时,定期分析成品中的Fe、Ni含量。(产品中Ni含量设计指标<0.2×10-6,Fe含量设计指标<5×10-6)

5 结 语