水溶液全循环法尿素合成塔改造安全性.doc

水溶液全循环法尿素合成塔改造安全性从上世纪八十年代以来，我国尿素工业进入了一个新的发展时期。国际上，以卡萨利公司和斯塔米卡邦公司为代表的尿素技术商，开发出各种高效塔板，提高了尿素合成率，取得了很好的效果。国内有关单位也在这方面作了大量工作，开发（仿制）了多种类型的高效塔板和内件。; E4 B* r0 I4 b2 e& D. H( h5 h 卡萨利公司开发的高效塔板，在每层塔板上增设若干个倒V型，即在每层塔板上增加若干个气液分离空间，上升物料在此分离后由不同的通道上升，强化了反应过程，提高了尿素合成率。斯塔米卡邦公司开发的Z字型塔板，经过精确计算，在每层塔板中间局部区域开孔，且开孔率不一，由下往上逐步减少，每层塔板下增设一定高度的气相层。上升物料中气相由中部开孔区域上升，液相沿Z途径上升。换热式内件和某型塔板同时使用，取得了较好的效果，但换热式内件腐蚀严重对其推广应用有所影响。, |) j: Y1 Z/ nO4 1 M- V 卡萨利公司和斯塔米卡邦公司开发的高效塔板均是在每层塔板上（下）增加气液分离空间，强化气体吸收（反应）过程来提高尿素合成率。从尿素合成静态反应模型可知，增设塔板即意味着增加了气相空间，即发生气相爆炸的可能和危害性更大。) i9 X2 A6 Z- k7 u; N. q 斯塔米卡邦公司开发的Z型塔板原用于CO2气提法工艺。CO2气提法工艺最有可能发生爆炸的设备是高压洗涤器，采取了一些防爆措施，而尿素合成塔是安全的。从尿素合成反应静态模型可知，在短停状态下，尿素合成液中的惰性气最终将上浮至高压洗涤器，不会在尿素合成塔汇集和浓缩，如果将Z型塔板用于水溶液全循环法尿素装置将是十分危险的。某中型尿素装置在更换尿塔时，由制造厂设计和制造了Z型塔板，共十五层，每层塔板下有200mm高的气相层，气相总容积达3.9m3，即意味着和其它塔板相比，发生化学爆炸的可能和损失会更大。* ) y5 X9 l, n# W9 从尿素合成动态模型和尿素合成静态模型以及生产实际可知：水溶液全循环法尿素合成塔不是全液相反应，不会发生平衡破坏型爆炸，在正常生产中是安全的，不会发生化学爆炸；在短期停车期间，尿素合成塔上部有较大气相空间，若在停车前随原料带入较多可燃爆组分或操作不当，有可能使气相空间发生化学爆炸，严重时将尿素合成塔炸毁。3 Z: w2 Z% x2 E* J/ + s* r6 如何选择一种既能提高尿素合成率，又能在短期停车状态下减少尿素合成塔顶部气相空间，防止和减轻气相爆炸的危害性呢？理想的尿素合成塔应该具备：CO2全部以甲铵态进入尿素合成塔，以取得最大的甲铵脱水反应时间，这是提高尿素合成率的首要条件；进入塔内的物料全部生成液相，以使尿素合成塔具有最大的反应空间，提高塔的利用效率，使其达到最大；在短停状态下，尿塔内液面下降最小，顶部气相空间最小，以减少化学爆炸的可能和能量。通过对卡萨利公司的“HEC”，换热式内件和等温合成塔研究，不难看出，采用等温合成塔是最适合水溶液尿素装置的合成塔结构。4 Q% k0 i# nQ3 |; o v/ l+ O 等温尿素合成塔的操作条件十分接近水溶液全循环法，在合成塔温度193，氨碳比4.2左右，水碳比0.75左右的操作条件下，尿素合成率在75%以上。国外某装置，因原尿塔衬里腐蚀而更换为等温尿素合成塔，中压分解加热器蒸气消耗下降25%以上，经济效益十分可观,在国内有关厂也取得