新的洗滌合成塔尾氣20巴洗滌系統(tǒng)的安裝及操作經驗

1  引言和概述
　　芒格洛爾化學品和化肥公司（MCF）是UB集團的一部分，UB集團是次大陸最重要的印度跨國組織之一。UB集團是一家擁有20億美元的多元化企業(yè)集團，其涉足于酒精飲料、化肥、航空、工程、國際貿易、信息技術、衛(wèi)生與生命科學和媒體。
　　芒格洛爾化學品和化肥公司有3億美元營業(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面，可通過各種交通模式與公司很好地連接。芒格洛爾化學品和化肥公司經營著家氨廠、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。
　　芒格洛爾化學品和化肥公司已運營30多年，已采用有工藝許可的最新技術成功排除了所有生產裝置的瓶頸部位和改造了所有生產裝置。合成氨裝置和尿素裝置是由英國M/s. JACOBS Engineering設計和策劃的，之前此公司被稱為英國M/s. Humphreys & Glasgow。氨氣工藝基于帝國化學工業(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。
概述
　　在2000~2006年期間，芒格洛爾化學品和化肥公司（MCF）通過整合最新技術和自動化技術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。當所有設備均便于維修，就減小了發(fā)生爆炸的可能性及可能產生的影響，且操作簡單，連續(xù)運轉周期長。
也安裝了脫氫裝置和新的離心高壓甲銨泵。
2  尿素裝置的高壓設備歷史
　　為延長裝置使用期限，采用四臺高壓尿素裝置設備的歷史一直被沿用。
　�、� 高壓冷凝器：運行20年后，在1996年被取代。
　　⑵ 尿素合成塔：運行24年后，在2000年進行現場換襯。同時，安裝了11個斯塔米卡邦高效塔板。
　�、� 高壓汽提塔：
　　- 運行30年后，在2006年被Safurex®汽提塔取代。
　　- 使用雷達（無線電探測和測距）進行液位測量而不用delta p系統(tǒng)測量。
　　這似乎是很好的經驗，可靠性高。

圖1  雷達液位測量：VEGA和斯塔米卡邦公司共同研發(fā)的新裝置

3  尿素生產殺手
　　從1976年起，運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。泄漏問題導致了很大的生產損失。
　　柱塞式高壓甲銨泵也令人煩惱，造成生產損失。此泵易發(fā)生閥門故障、填料泄漏、通過吸入/排出泄壓閥，導致氨水箱中氨濃度高，從而使解吸塔工段負荷加重。
　　結論：應更換高壓洗滌塔以提高高壓甲銨泵的性能。目的在于當有原料可用時增加尿素產量。
4  增加尿素產量
　　2002年，采用斯塔米卡邦多進多出原理，通過最佳利用裝置和設備允許的設計裕度，排除了裝置的故障并對裝置進行了改造，產量從1030t/d增加到1290t/d。主要改造是預蒸發(fā)器系統(tǒng)的安裝。
　　同時，工藝控制從氣動式控制改成了由YAKOGAWA centum CS 3000設計的集散式控制系統(tǒng)（DCS）。
5  提高裝置可靠性
　　為以最大能力持續(xù)生產，優(yōu)先選擇了更換高壓洗滌塔和高壓甲銨泵。
　　此裝置是1972年設計的，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代避免發(fā)生爆炸危險的設計標準。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構的物理限制條件，但不便于維修。

　　為根據現今的標準對此裝置改進和改造，斯塔米卡邦公司建議用新的低壓洗滌塔技術取代舊的高壓洗滌塔系統(tǒng)以清潔合成塔尾氣，還建議安裝氫氣轉化器以清除二氧化碳裝置原料中的微量氫氣，從而實現下列主要目標：
　�、� 完全冷凝只會在低壓情況下發(fā)生，若發(fā)生事故時，應盡量減小設備中發(fā)生爆炸以及減少密閉度的機會。
　�、� 用低壓設備代替高壓設備，可節(jié)約成本。
　�、� 若在壓力大約為15-20巴的情況下運行低壓洗滌塔，不會增加水循環(huán)。
　　⑷ 鑒于現有往復式高壓甲銨泵的情況，也應安裝新的離心式高壓甲銨泵。
　　對于新的洗滌塔系統(tǒng)和脫氫系統(tǒng)，由位于孟買的伍德印度公司（Uhde India）根據斯塔米卡邦公司提供的工藝包實施詳細工程設計。在空間限制情況下，安裝此系統(tǒng)是個挑戰(zhàn)，但在與裝置相鄰的附加結構內可成功安裝此系統(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。
　�、� 安裝所需的氫氣轉化器和冷卻器
　�、� 安裝新的離心式高壓甲銨泵和改造現有甲銨泵以作備用
　�、� 為新的洗滌塔系統(tǒng)設置獨立的結構和將造粒塔頂部的壓力為7巴的現有吸收塔重新安置在新的結構內。
　　工程總成本是600萬美元。
6  聯動試車和優(yōu)化
　　2006年，進行了通常的聯動試車，包括在開車和低壓開車前用于高壓設備蒸汽加熱的所有設備的聯動試車。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。增加冷凝器的熱負荷，導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備（如精餾加熱器）的蒸汽壓力。
　　絕對大氣壓為7絕對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

在裝置正常運行的情況下，有下列穩(wěn)定特點：

名稱	保證值	實際值
尿素產量（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/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. 結論
1. 在與現有裝置相鄰的附加結構內成功安裝壓力為20巴的洗滌塔系統(tǒng)，此安裝便于操作和維修。
2. 從技術上來說，最好是選擇新系統(tǒng)而非最初設計的高壓洗滌塔。
3. 從成本上來說，新系統(tǒng)比現代設計的高壓洗滌塔更可取。
4. 第一年運行令人十分滿意（產量高且連續(xù)運行周期長）。裝置運行時，可靠性更高且安全性增強。