氨汽提尿素装置换热器的技术改造

刘战兵，韩 燕，王 斌

（河南煤业化工集团中原大化公司，河南濮阳 457000）

氨汽提尿素装置换热器的技术改造

刘战兵，韩 燕，王 斌

（河南煤业化工集团中原大化公司，河南濮阳 457000）

氨汽提尿素装置中换热器运行优劣，直接关系到装置是否可以稳定运行，同时对尿素生产的氨耗、汽耗有较大影响，因此对装置中换热器的合理改进，有助于实现装置的稳定运行和节能降耗。

氨汽提；换热器；事故处理；技改

河南能源化工集团中原大化公司（简称中原大化）尿素生产装置采用氨汽提尿素生产工艺，设计生产能力为1760t/d，1990年5月5日投产。氨汽提尿素装置中换热器运行的优劣，直接关系到装置是否可以稳定运行，同时对尿素生产的氨耗、汽耗有较大影响，因此对装置中换热器的合理改进，有助于实现装置的稳定运行和节能降耗。

1 中压冷凝器改造

氨汽提尿素装置的中压冷凝器E106管侧走循环水的来自氨冷凝器E109的38℃二次循环水，壳侧走的是甲铵液温度高达110℃。由于管壳侧温差较大，换热器运行一段时间后，中压冷凝器E106管侧结垢很严重，造成中压系统压力偏高，中压放空增加。

1.1分析原因

（1）通过中压冷凝器E106的冷却水温度较高。进口采用38℃的冷却水，出口冷却水达到60℃以上。

（2）通过E106的冷却水流速低。中压冷凝器E106管侧为循环水单进单出四程换热器，阻力大，水的流速过慢，因此冷却水在管程停留时间过长，致使水中悬浮物和磷酸钙、磷酸锌等沉积造成结垢。

1.2改造措施

（1）中压冷凝器E106前串联一台换热器E106B。E106B的冷却系统使用脱盐水冷却，具体流程为将来自供水厂的低温脱盐水先进入E106B换热，再将换热后的脱盐水送到锅炉产生蒸汽，使热能得以综合利用，同时节省锅炉煤的消耗。

（2）E106管程原设计为循环水单进单出4程，后改造为管程为循环水双进双出4程换热，大大提高了循环水量和换热效果。

（3）将氨冷凝器E109循环水回水管线至E106去的循环水管线去掉，E106循环水进口直接采用32寸循环水总管来的一次水。

1.3运行总结

可以减轻中压冷凝器E106的热负荷，消除了中压冷凝器一直存在的列管结垢问题，同时使热能得以综合利用。

2 氨冷凝器E109循环水加滤网

由于尿素装置循环水管线已运行24年，检修时发现尿素装置循环总管内部出现大量的腐蚀坑，腐蚀坑处大量铁系杂质脱落，同时由于氨冷凝器E109在循环总管的末端，因此造成杂质在换热器列管进口集聚，堵塞换热器，使换热器进水量减少，影响换热器换热。

2.1改进措施

在氨冷凝器E109循环水进口管线上增加一过滤器，过滤器前后增加切断阀，同时增加一副线保证可以在线清洗过滤网。

2.2运行总结

由于循环水管线老化和循环水质量较差，每次大修开车运行一段时间后E109换热器就会出现堵塞现象，由于E109的换热量占整个中压系统的60%左右，因此严重时系统需要停车处理，改造后通过加过滤网可以彻底避免因此造成装置停车，同时可以有效地降低中压系统放空量。

3 低压冷凝器改造

低压冷凝器（E108）是尿素装置低压系统重要的换热设备之一，低压冷凝器（E108）为低压系统提供的冷量占60%左右，E106运行是否正常，直接关系到低压系统的压力和PV09403的放空量。

由于夏季循环水温度大于30℃时，E108工艺出液温度达到48℃，造成低压系统严重超压，PV09403阀门开度达到50%以上，为降低低压系统压力，减少低压系统放空开度，将E108管程循环水单进单出4程，改造为管程循环水双进双出4程，增加E108循环水侧的冷量可见图1、图2。

图1　低压冷凝器循环水改造前流程

循环水线改造项目实施后，按新流程进行了投用，并对投用后相关温度及阀门开度进行了跟踪监测，发现效果非常显著。

从上表1可以看出，E108循环水线改造以后，同样装置满负荷，在前系统工况大致相同情况下，壳侧出口甲铵液温度T09406由改造前的46℃降为改造后的42℃，在低压系统放空阀PV09403开度较小的情况下，低压系统的压力也能得以控制，并且FV09401加水量也减了下来；另外，在循环水进口温度30℃时，循环水出口温度由原来的45℃降为改造后的39℃，此回水温度将大大降低换热器结垢情况的发生；综上所看，低压冷凝器改造达到了预期的改造效果。

图2　低压冷凝器循环水改造前流程

表1　改造前后数据对比

4 蒸发系统一段真空优化改造

蒸发系统的真空度高低决定造粒的质量和蒸汽消耗，现在蒸发系统存在真空度偏低和蒸汽消耗偏高的情况，尿素水分易超标，影响到产品的质量。2000年为提高蒸发系统一段真空，增加一冷凝器（E151B）与一段真空第一冷凝器（E151）串联运行，通过改造后实际运行情况观察，蒸发一段真空度无明显好转，同时出现有时E151B下液管堵塞现象。

4.1原因分析

（1）一段真空第一冷凝器（E151）和E151B串联后，由于流程增加，造成介质阻力有一定增加。

（2）由于E151冷凝后的气相温度为50-60℃，再通过E151B冷却效果不太明显。

（3）生产中经过E151B换热后工艺测温度偏低，同时由于E151B工艺侧下液管线偏细和较长，易出现E151B下液管中工艺介质结晶堵塞的现象，造成蒸发一段真空恶化，易造成尿素产品水含量偏高，严重时引起产品质量事故，同时增加装置吨尿素汽耗。

4.2整改措施

具体改造如下：①改造前一段真空第一冷凝器（E151）和E151B串联后，由于流程增加，造成介质阻力有一定增加，同时由于E151冷凝后的气相温度为50-60℃，再通过E151B冷却效果不太明显，蒸发系统真空度偏低，现在把E151B主管线进口直接连接到E151进口上，实现E151和E151B并联起来，有效地提高了蒸发的真空度；②在E151B进口管线上加1〞3mm厚的工艺液管线，有利于E151B气相的吸收和换热；③E151B与E151并联出口处增加一切断阀，有利于E151B调节控制可见图3、图4。

图3　改造前流程

图4　改造后流程

4.3改造后运行情况

E151和E151B串联改并联完成后，首先蒸发系统真空度明显好转，蒸发一段真空由现在的0.85bar（绝压）降低到0.65bar（绝压），蒸发系统节省了大量蒸汽，系统更好操作截至目前没有出现尿素水分和缩二脲超标的现象，保证了产品质量；同时彻底解决了生产中避免了E151B工艺测温度偏低，易造成E151B结晶堵塞的现象。

表2　改造前2014年5月部分运行数据

表3　改造后2015年5月部分运行数据

经济效益：改造完成以来，没有出现尿素水分和缩二脲超标的质量事故，产品质量合格率100%，以每小时生产60t尿素计算，通过改造一段真空可由现在的0.8bar（绝压）降低到0.65bar（绝压），通过以前数据分析，每小时可节约高压蒸汽1.5t。

5 结束语

换热器运行的优劣直接关系到装置的长周期运行、系统的氨耗汽耗、设备的运行周期等各方面，通过对装置中换热器的进行了合理改进，使尿素装置部分换热器的运行效率有了明显的提高，从而实现了的长周期运行，系统氨耗、汽耗有了明显下降。

Transformation of Ammonia Stripping Urea Plant Heat Exchanger

Liu Zhan-bing，Han Yan，Wang Bin

Ammonia stripping urea plant heat exchanger pros and cons of running is directly related to whether the device can be stable operation，while the production of ammonia to urea consumption，steam consumption has a greater impact，so a reasonable improvement on the heat exchanger means，contribute to stable operation of the device and energy saving.

ammonia stripper；heat exchanger；accident treatment；technical innovation

TQ440.5

A

1003-6490（2016）01-0003-02

2015-12-20

刘战兵，技师，主要从事尿素生产工作。