兗新煤化尿素板冷器裝置投運(yùn)與優(yōu)化

　　摘 要: 兗礦新疆煤化工有限公司 60 萬 t 醇氨聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目于 2012 年竣工投產(chǎn)運(yùn)營。其產(chǎn)能規(guī)模為 30 萬 t /a 甲醇和 52 萬 t /a 尿素，同時副產(chǎn) 2. 6 萬 t /a 硫酸及 5 萬 t /a 液氧。2020 年 4 月，對包裝系統(tǒng)增設(shè)了尿素板冷器裝置，將包裝尿素顆粒溫度降至 40 ～ 45 ℃，尿素粒度由 90. 25% 提升至 93. 32% ，滿足 GB/T 2440—2017《尿素》成品質(zhì)量要求。通過回收尿素粉塵，每年可增收 686 526 元。

　　關(guān)鍵詞: 尿素板冷器裝置; 粉塵回收; 包裝系統(tǒng); 尿素粒度; 溫度

　　張東旭; 楊雪嬌; 鄭和虎; 高余力， 氮肥與合成氣 發(fā)表時間：2021-11-09

　　兗礦新疆煤化工有限公司于 2012 年在新疆投資運(yùn)營 60 萬 t 醇氨聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目。為提高產(chǎn)品質(zhì)量，解決尿素包裝存在尿素顆粒溫度高、粉塵大、易結(jié)塊等現(xiàn)象，公司新增尿素板冷器裝置。

　　1 工藝簡介

　　1. 1 物料流程

　　尿素顆粒經(jīng)過 1#皮帶傳輸?shù)?1#轉(zhuǎn)運(yùn)站上部，沿下料管進(jìn)入尿素板冷器上部的料倉中，尿素顆粒依次經(jīng)過 1#和 2#換熱板組，與其中的脫鹽水進(jìn)行換熱降溫后，進(jìn)入板冷器下部的門式下料器，落至 4#皮帶，送去包裝工序( 見圖 1) [1]。對應(yīng)的設(shè)備見表 1。

　　1. 2 氣體流程

　　尿素板冷器裝置利用離心風(fēng)機(jī)加快空氣流動，以及時移除粉塵和水汽組分。從外界大氣中抽吸的干燥空氣經(jīng)離心風(fēng)機(jī)加壓后，一路送至 2# 換熱板組上部，空氣體積流量約為2 000 m3 /h，可吹除尿素顆粒降溫后產(chǎn)生的粉塵及水汽組分，防止尿素顆粒結(jié)塊; 另一路送至 2#換熱板組下部，空氣體積流量約為 500 m3 /h，可吹除換熱板組表面的雜質(zhì)和水汽組分。進(jìn)入板冷器的空氣被抽至進(jìn)料倉頂部出氣口后送至除塵器，可吹除夾帶的粉塵。

　　1. 3 冷卻水流程

　　尿素板冷器裝置采用脫鹽水( 蒸汽冷凝液) 作為冷卻水。從管網(wǎng)來的脫鹽水進(jìn)入脫鹽水循環(huán)槽，經(jīng)泵輸送后與循環(huán)水在板式換熱器中換熱，冷卻水進(jìn)入換熱板組后，與尿素顆粒進(jìn)行換熱，使其溫度低于 50 ℃。

　　2 優(yōu)化與調(diào)整

　　2020 年 5 月—7 月，逐步調(diào)整與優(yōu)化尿素板冷器的工藝指標(biāo)，取得了明顯的效果。

　　2. 1 調(diào)整料位倉參數(shù)

　　裝置投用初期，料位倉控制在 30% 左右，門式下料器自調(diào)開度波動很大，導(dǎo)致 4#皮帶出現(xiàn)溢料現(xiàn)象。根據(jù)實(shí)際情況，逐步修正料位倉料位參數(shù)，最終將料位倉控制在 8% 至 14% 。此時門式下料器開度不會過快，溢料現(xiàn)象也明顯改善，系統(tǒng)操作穩(wěn)定[2-3]。

　　2. 2 優(yōu)化出料溫度

　　結(jié)合新疆晝夜溫差大的實(shí)際情況，適時優(yōu)化出料溫度為 40 ～ 45 ℃，結(jié)果完全可行。當(dāng)中央控制室( DCS) 界面上出料溫度 < 40 ℃ 時，聯(lián)系現(xiàn)場查看板冷器裝置情況，及時調(diào)整循環(huán)水量或冷卻水量至正常指標(biāo)，維護(hù)系統(tǒng)正常運(yùn)行。

　　2. 3 控制進(jìn)料溫度

　　由于條件限制，現(xiàn)階段主要通過沖洗粉塵回收裝置來控制進(jìn)料溫度。由于新疆季節(jié)性溫差明顯，夏季時進(jìn)料溫度易超標(biāo)，一般巡檢需測量尿素顆粒溫度，進(jìn)而判斷沖洗粉塵的時間及次數(shù)，控制去進(jìn)料倉的溫度在正常范圍內(nèi)[4]。

　　3 質(zhì)量改善

　　通過尿素板冷器提前除去部分粉塵，最終產(chǎn)品質(zhì)量明顯改善，相關(guān)數(shù)據(jù)見表 2。

　　由表 2 可見: 對比 2019 年與 2020 年同時期尿素 粒 度，夜 班 提 升 了 3. 53% ，白 班 提 升 了 3. 26% ; 2019 年 7 月，尿素平均粒度為 90. 25% ，至 2020 年 7 月提升為 93. 32% 。實(shí)際生產(chǎn)證明，增加尿素板冷器可改善尿素成品的尿素粒度。

　　按照 GB /T 2440—2017《尿素》標(biāo)準(zhǔn)，所制得的尿素為優(yōu)等品，增強(qiáng)了產(chǎn)品競爭力。

　　4 經(jīng)濟(jì)效益

　　根據(jù)粉塵回收清理報(bào)告，整理尿素板冷器穩(wěn)定運(yùn)行時的數(shù)據(jù)( 見表 3) 。

　　由表 3 可知: 回收尿素粉塵的平均質(zhì)量( 按 50 kg /袋計(jì)算) 為1. 94 t /d，按尿素粉塵的價格為 1 050 元/t 計(jì)算，可節(jié)約支出 2 037 元/d; 每噸尿素蒸 汽 消 耗 為1. 08 t，按 2. 5 MPa 蒸 汽 價 格 為 120 元/t 計(jì)算，可節(jié)約蒸汽消耗為 251. 42 元/d。一年按 300 d 計(jì)算，每年回收尿素粉塵與節(jié)約蒸行干燥，但原設(shè)計(jì)中沒有相應(yīng)的排放口，可將機(jī)冷卻器出口處的漏點(diǎn)檢測儀、溫度測點(diǎn)的法蘭接口作為排放口。此種方法通量有限且干燥效果較差，易造成氮?dú)庋h(huán)通道結(jié)冰堵塞。

　　在增壓機(jī)水冷器后管線低點(diǎn)處設(shè)置排氣口，選用通徑為 DN100 的管道，并將排放口引到高點(diǎn)處。此種方法縮短了開車干燥所需的時間，保證干燥的效果，避免冷箱堵塞影響負(fù)荷。

　　4. 3 閃蒸氣壓縮機(jī)增加精濾除油器

　　LNG 儲罐正常蒸發(fā)產(chǎn)生的閃蒸氣經(jīng)往復(fù)式壓縮機(jī)提壓到 0. 35 MPa 后進(jìn)入液氮洗冷箱，經(jīng)氮?dú)饫鋮s器、原料氣冷卻器降溫，在甲烷精餾塔內(nèi)液化為 LNG。

　　往復(fù)式壓縮機(jī)為 DW-26. 5 /0. 2-3. 5 型，氣缸采取無油潤滑，但是活塞桿內(nèi)刮油環(huán)出現(xiàn)磨損，曲軸箱內(nèi)的潤滑油被帶入氣缸一段時間后，堵塞冷箱內(nèi)閃蒸氣通道，造成閃蒸氣無法回收[3]。為此在閃蒸氣出口增加精濾除油器，通過高效除油濾芯將閃蒸氣中夾帶的油徹底除去。

　　4. 4 尾氣壓縮機(jī)自動調(diào)節(jié)回路

　　甲烷精餾塔頂部尾氣中 CO、H2 等有效成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 80% 以上，體積流量為 5 800 m3 /h，通過 MW-80 /0. 64-32 型往復(fù)式壓縮機(jī)提壓到 3. 2 MPa，返回到變換裝置后回收利用。啟動尾氣壓縮機(jī)回收尾氣，但因尾氣放空調(diào)節(jié)閥是氣動蝶閥，調(diào)節(jié)線性差，造成甲烷回收塔壓力波動幅度大。當(dāng)壓力低于 0. 13 MPa 時，造成甲烷回收塔底部 LNG 送不出去。實(shí)際運(yùn)行中尾氣放空調(diào)節(jié)閥必須保留 10% 的開度以保證甲烷精餾塔壓力的穩(wěn)定，但尾氣不能被全部回收，造成能耗增高。 通過反復(fù)論證研究，將尾氣壓縮機(jī)一回一調(diào)節(jié)閥由手動調(diào)節(jié)改造為自動調(diào)節(jié)，保證甲烷精餾塔壓力的穩(wěn)定。同時，尾氣放空閥只作為開關(guān)使用，不用于甲烷精餾塔壓力的調(diào)節(jié)[4]。在保證壓力穩(wěn)定的前提下，通過改造將尾氣全部回收。

　　4. 5 改造煤氣冷卻放空管線

　　液氮洗開車導(dǎo)氣前先對原料氣管道進(jìn)行置換，置換介質(zhì)為低溫甲醇洗出來合格的凈化氣，溫度為 - 45 ℃ 以下。置換排放位置在分子篩吸附器進(jìn)口處，此段管線材質(zhì)為碳鋼，通徑為 DN25，接入火炬總管。置換過程中低溫凈化氣直接通過碳鋼管線去火炬，火炬總管材質(zhì)為碳鋼，允許承受最低溫度為 - 20 ℃。為防止碳鋼管道在低溫下凍裂，將置換管線更換為耐低溫合金鋼鋼管，并接到水浴池的入口。置換時的低溫氣體，經(jīng)水浴池復(fù)熱后再送到火炬總管，消除安全隱患。

　　6 結(jié)語

　　針對副產(chǎn) LNG 液氮洗裝置采用氮?dú)庋h(huán)回路補(bǔ)充冷量運(yùn)行中出現(xiàn)的問題進(jìn)行相應(yīng)解決，并在實(shí)際運(yùn)行中進(jìn)一步摸索經(jīng)驗(yàn)，全方位實(shí)施精細(xì)化管理，保證裝置安穩(wěn)長滿優(yōu)運(yùn)行。