尿素装置整体试车方案.doc
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1、一、 工艺流程说明及流程简图1.装置概况 鄂尔多斯市亿鼎煤化工有限责任公司尿素装置是化肥项目的一部分,位于亿利资源沙漠经济基地,装置采用意大利塞班公司的斯纳母氨汽提生产工艺,塔式造粒;该工艺具有流程简单、二氧化碳转化率高、系统能耗低的特点、污染物排放少的特点。尿素装置设计年产小颗粒尿素52万吨,设计年操作时间为7200小时。主要原料为:二氧化碳,来自净化装置低温甲醇洗单元;氨,来自合成氨装置。尿素主单元共有容器、塔、换热器类设备73台,机泵、压缩机设备52台、其他设备13台,尿素包装单元共有各类动设备52台。设计单位为中石化宁波工程有限公司,主要施工单位是中化建十六公司。主要单元代号:1700
2、尿素装置1710:尿素合成1720:尿素造粒1730:尿素包装2.工艺概述尿素装置主要有以下几个部分组成:二氧化碳压缩、高压合成、中压分解与回收、低压分解与回收、真空浓缩、熔融尿素造粒、成品尿素储运与包装、工艺冷凝液处理,主要流程概述如下:2.1高压合成系统 从合成氨装置送至尿素界区的液氨温度为20,经氨过滤器(F-004A/B)后进入中压氨回收塔(C-005),并收集在氨储槽(D-005)中。经过离心式液氨升压泵(P-005A/B)把液氨增压到2.25Mpa(g)。一小部分液氨作为回流送至中压吸收塔(C-001),剩余部分被送入高压合成回路。 液氨经离心式高压氨泵(P-001A/B)增压至
3、22.9Mpa(g)后进入高压合成回路。进入尿素合成塔(R-001)之前进氨预热器(E-007)预热,预热后的液氨可作为甲铵喷射器(EJ-001)的驱动流体。 出甲铵喷射器(EJ-001)的液氨和甲铵混合液进入尿素合成塔(R-001)底部,与CO2压缩机送来的CO2发生反应。 由甲醇洗装置送至尿素界区的CO2气体温度约为30,压力0.15MPa(a)进入CO2压缩机(K-001),出口压力约为15.9 MPa(g)。 在CO2压缩机(K-001)入口加入防腐空气(0.2%-0.25%),以钝化高压合成系统的设备不锈钢表面,防止反应物料引起设备的腐蚀。 出尿素合成塔(R-001)尿素合成反应液进
4、入汽提塔(E-001)上部填料段,汽提塔(E-001)的操作压力约为14.4 Mpa(g)。汽提塔是一个立式降膜式分解器,液体被均匀分布到加热表面形成液膜,并借助重力流至底部。实际上,汽提塔是一个管壳式换热器,加热介质走壳程,在管端的上部封头处有一个特殊设计的板,以便均匀的分布尿素溶液。事实上,每个列管都有一个插入式分布器(金属管),以便将尿素溶液均匀地分布到管壁并形成液膜,金属环孔的作用是限流,通过孔的尺寸和液位头控制流量。由于液膜的流动,及其被加热,产生甲铵分解并蒸发。由于过量氨从溶液中沸腾逸出所起的自身气提用,促使溶液中CO2含量降低。含有NH3和CO2的 气体从汽提塔顶部排出。甲铵分解
5、热由来自汽提塔蒸汽冷凝液的2.17 Mpa(g)和219的饱和蒸汽冷凝提供。 来自汽提塔顶的混合气体和中压吸收塔(C-001)底部回收的溶液进入甲铵冷凝器(E-005),在此,除少量不凝气体外,全部混合物均被冷凝并送入甲铵分离器(D-001),之后通过甲铵喷射器(EJ-001)送到尿素合成塔(R-001)进行循环。 在甲铵冷凝器(E-005)中,高温高压气体冷凝所释放的热量,用于产生0.44Mpa(abs)的蒸汽。 甲铵分离器(D-001)顶部排出的不凝气体含惰性气(钝化空气加上从CO2界区来的惰性气体)和少量NH3、CO2的未冷凝气,之后进入中压分解器聚液槽(D-042)底部。2.2中低压分
6、解与回收系统 由汽提塔(E-001)底部排出尿素溶液(含有氨、二氧化碳、水、尿素)经减压到1.7Mpa(g)后进入中压分离器(D-002)上部填料段。经减压闪蒸后气相经P-103A/B送来甲铵液吸收进入真空预浓缩器壳侧,热量用于加热浓缩尿素溶液;液相进入中压分解器,在此甲铵被分解,尿素溶液被提浓至6063%,再进入低压分解系统。来自真空预浓缩器(E-004)壳侧的汽液混合物送到中压冷凝器(E-006),在此CO2几乎全部吸收和冷凝,反应热由来自氨冷凝器(E-009)的冷却水带走。从中压冷凝器(E-006)来的气液混合物进入中压吸收塔(C-001)下部,没有被冷凝的CO2、NH3进入精馏段,精馏
7、段有鲍尔环填料型塔板,在此,剩余的CO2完全被吸收,NH3被精馏。中压吸收塔(C-001)上段为精洗段, 用液氨作为塔盘的回流液,以维持进入塔内物料的能量平衡,清除氨和惰性气体中所含的CO2和H2O。回流氨是通过氨升压泵(P-005A/B)从液氨贮槽(V-005)中抽出送到中压吸收塔(C-001)的。含有少量(20100ppm)CO2和惰性气体的饱和气氨,从中压吸收塔(C-001)精馏段顶部排出,在氨冷凝器(E-009)中冷凝,气液二相送到液氨贮槽(D-005)。含有饱和氨的不凝气体离开液氨贮槽(D-005)进入中压氨回收塔(C-005),在此与来自界区的液氨逆流接触,以回收气氨。 从中压氨回
8、收塔(C-005)顶部排出的气体进入降膜式中压氨吸收器(E-011),在此与稀氨水逆流接触,将气相中的氨完全吸收。吸收所产生的热量使液体温度升高,因而影响氨的进一步吸收。为维持液体温度在一个合理的水平,在中压氨吸收器(E-011)的壳侧用冷却水带走热量,以保证氨吸收的顺利进行。 中压惰气洗涤塔(C-003)与中压氨吸收器(E-011)顶部相连,由三块塔板组成。在此,惰性气体用中压冲洗水进行最后的洗涤,使气体中的氨含量降至最低,吸收热对温度影响不大,洗涤后的惰性气体集中送至排气塔。 来自中压氨吸收器(E-011)的NH3-H2O溶液通过氨溶液离心泵(P-007A/B)返回到中压吸收塔(C-001
9、 中压吸收塔(C-001)底部送出的甲铵液通过高压甲铵离心泵(P-002A/B)送至合成回收工序。 离开顶部低压分离器(D-003)的气体首先与来自解吸塔(C-002)的气体混合,然后送入高压氨预热器(E-007)壳程,一部分在此被冷凝,冷凝热被管程的高压液氨带走,并预热液氨(供给合成塔),热量得到回收利用。 离开氨预热器(E-007)壳程的气体进入低压冷凝器(E-008),在此,剩余的NH3和CO2被完全冷凝,冷凝热由管程的冷却水带走。 低压冷凝器(E-008)排出的甲铵液进入碳铵溶液槽(D-006),碳铵液通过中压碳铵液泵(P-003A/B)经真空预浓缩器(E-004)和中压冷凝器(E
10、006)送到中压吸收塔(C-001)底部。 也可以将少量的碳铵液送到精馏工序的解吸塔(C-002)作为回流液。 离开液氨贮槽(D-006)的气体进入低压惰性气体洗涤塔(C-004)下部。 2.3尿素真空浓缩系统 为了满足小颗粒尿素造粒的要求,需采用二级真空浓缩将尿素溶液浓缩到99.75%wt。离开低压分解器底部浓度约70%wt的尿素溶液,首先送到真空预浓缩器(E-04)的管程,然后通过尿素溶液泵(P-006A/B)送至第一真空浓缩器(E-014),E-004和E-014的操作压力均控制在0.03MPa(abs)。 离开低压分解器底部的尿素溶液,减压至0.03 MPa(abs),进入真空预浓缩
11、器(E-04)的上部。真空预浓缩段主要由三部分组成: 上部:真空预浓缩塔分离器(D-004)在溶液进入管束之前,释放出的闪蒸气体在此进行气液分离。气体排放至第一级真空系统(PK-005)。 中部:降膜式真空预浓缩器(E-004):残留量很低的甲铵在此进行分解,并蒸发水分,所需热量由来自中压分解器的气体在壳程冷凝提供。 下部:真空预浓缩塔罐(D-044):浓度为8487%wt的尿素溶液收集在此。 离开真空预浓缩塔罐(D-044)的尿素溶液,通过尿素溶液泵(P-006A/B)送至第一级真空浓缩器(E-014)底部,该设备的操作压力与真空预浓缩器(E-004)管程相同,即0.03 MPa(a)。0.
12、44 MPa(abs)的饱和蒸汽进入真空浓缩器(E-014)的壳程,以提供管程尿素溶液浓缩所需的热量。 离开真空预浓缩器(E-014)的工艺气液混合物进入第一级真空分离器(V-14)进行气液分离,气体排到一段真空系统(PK-005),浓度约95%wt的熔融尿素经重力流入第二级真空浓缩器(E-015)底部,操作压力为0.003MPA(abs)。 0.44 MPa(abs)的饱和蒸汽进入真空浓缩器(E-015)的壳程,以提供管程尿素溶液浓缩所需的热量。 离开真空浓缩器(E-015)的工艺气液混合物进入第二级真空分离器(V-15)进行气液分离,气体排到二段真空系统(PK-006),浓度约99.75%
13、wt的熔融尿素经P-008A/B泵入造粒塔。 2.4尿素造粒 从第二真空分离器罐(D-045)下来的熔融尿素,经P-008A/B离心泵进入造粒喷头L-001/A/B。 从造粒喷头喷出的球状尿素颗粒眼自然通风的造粒塔落下,遇上升的对流空气冷却固化。 固化后的尿素颗粒经旋转的锥形双臂刮料板收集到造粒塔底部中心,再经锥形料斗落在输送带上.3.尿素装置原辅料及公用工程消耗表 表1 主要原料及公用工程消耗序号名称单位每小时消耗每吨尿素消耗1液氨kg410495662CO2kg5331873534.0MPa蒸汽吨80.31.1084循环水吨12400.5171.75电度2300326中压氮气NM39001
14、247低压冷凝液吨-25.7-0.3358仪表空气NM31001.38 表2 尿素装置设计能耗序号名称能量折算值MJ单位每吨尿素耗量吨尿素设计能耗GJ1液氨吨2CO26.28NM3374.22.349934.0MPa蒸汽3684吨1.1084.08184循环水4.19吨171.70.71945电10.89度320.34856中压氮气6.28NM31240.78207低压冷凝液152.81吨-25.7-0.39064合计4.37524.原料供应 尿素装置主要原料为液氨和二氧化碳,液氨纯度为99.896%,二氧化碳纯度为99.480%,液氨来自亿鼎公司合成氨装置,二氧化碳来自亿鼎公司净化装置,运输
15、方式均采取管道输送,尿素装置无燃料供应。年供应量及来源方式见表1表1 主要原料供应(单位:万吨)序号名称年消耗来源进厂方式一液氨29.432合成装置管道输送二二氧化碳38.22净化装置管道输送5.产品流向 亿鼎公司尿素产品主要满足内蒙古自治区及周边地区市场需求,将来可能部分或全部做成复合肥(生物碳基复合肥)或其他复合肥产品的形式对外销售。表2 主要产品流向(单位:万吨)序号项目名称数量拟议产品流向1小颗粒尿素52内蒙古及周边地区 二、尿素装置试车进度安排1. 试车目标全面检查装置在投料运行期间设计、设备、管道、阀门的完好性,自控仪表的投用情况、自动分析的投用情况、顺控程序和联锁、控制回路等的可
16、靠性;检验SIS、DCS等运行情况;检验运行负荷是否能达到设计要求、性能参数是否达到设计值、运行经济消耗是否达到设计指标;全面检查公用工程的供应情况,包括:水、电、气、汽、柴油、液化气、化学品等;全面检查装置在投料试车的情况下存在的问题和缺陷,并消除存在的问题和缺陷,为今后装置的长周期稳定地运行打下良好的基础;通过煤和化工原料的投入,顺利地打通工艺流程,产出合格粗煤气这一目标产品;同时实现如下目标:人身伤亡安全事故为零;设备事故为零;环保指标达标;试车的时间不超计划;各种物料消耗符合规定。2. 试车进度安排原则 尿素装置试车进度是根据亿鼎公司整体生产准备进度节点而编制的,考虑到单机试车要早、联
17、动试车要全、投料试车要稳的基本原则,尽早安排单机试车(4月份,三查四定后)。目前尿素装置施工进度较快,除高压系统管道、氨泵出口管线未进行安装外,其他管道基本安装完毕,鉴于此,尿素装置应尽快进行三查四定工作,从而尽快确定设计漏项、工程质量及隐患,从而尽快整改消缺,按照计划,初步定于3月15日进行三查四定工作,三查四定结束后,公用工程条件具备、供电正常,安排装置管道的吹扫、清洗、油洗、试密等工作,该工作结束后进行设备单体试车,吹扫、清洗、油洗、试密、设备单试由EPC负责实施,尿素装置人员全程参与,不督促其加快进度,保证试车质量。按照合同规定,装置吹扫、清洗合格,设备单试合格,DCS和ITCC调试合
18、格,三查四定漏缺项消除完毕,装置可以中交,根亿鼎公司整体进度安排,尿素装置将于6月17日中交,中交之前,二氧化碳压缩机、氨泵由于缺少必要的工艺介质,无法进行单体试车,需到9月16日,净化装置低温甲醇洗单元产出合格二氧化碳再进行试车,氨泵将于10月1日合成氨装置产出合格的液氨后再进行单体试车,这两台设备退后单试符合合同中交的先关规定。 装置中交完成,着手进行联动试车,联动试车主要是系统水联运、蒸发系统的实物造粒、包装设备的联动试车,7月5日计划进行蒸发系统气密实验,7月20日进行系统水联运,系统水联运时间为5天,检查在此过程出现的问题,争取在7月30日前全部消除完毕,8月8日进行实物造粒、包装设
19、备联动试车,9月30日进行系统升温钝化,在此之前要建立“两氺一汽”,10月1日3日系统投料,10月4日出合格产品。3. 试车应达标准3.1中间交接应达标准(1)工程按设计内容施工完;(2)工程质量合格;(3)工艺、动力管道的强度试压完,系统清洗、吹扫、气密完,保温基本完;(4)静设备强度试验、无损检验、清扫完;(5)动设备单机试车合格(需实物料或特殊介质而未试车者除外);(6)各单元保护性联锁和报警等自控系统调试联校合格;(7)装置电气、仪表、计算机、防毒防火防爆等系统调试联校合格;(8)装置区施工临时设施已拆除,工完、料净、场地清,竖向工程施工完;(9)对联动试车有影响的三查四定项目及设计变
20、更处理完,其它未完尾项责任、完成时间已明确。3.2 投料试车应达标准(1)气化装置投料试车一次成功,安全无事故,并连续运行,生产出合格尿素产品。 (2)投料试车的主要控制点必须正点到达。 (3)环保设施做到“三同时”,“三废”的排放或处理措施符合环保要求。 (4)搞好投料试车物料平衡,做到燃料、动力消耗低,经济效益好。 (5)试生产装置达到设计负荷的 100%,产品质量、消耗及能耗达到设计要求。4.试车应具备条件4.1单体试车(1)与各运转设备有关的各项土建工程竣工、并达到使用要求。(2)各设备及其连接管道已经安装完毕,各项安全记录齐全,符合设计要求,各润滑部位及运动条件清洗合格,并具备试车条
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