氨汽提塔汽提过程分析

2002正大氮肥Larg~ScaleNitrogenousFertilizerIndustry第25卷第6期氨汽提塔汽提过程分析丁利杨斌李峻(内蒙古天野化工集团有限责任公司，呼和浩特，010070)摘要分析氨汽提塔各操作参数及影响汽提效率的因素，选择出该装置最经济、合理的生产负荷。关键词汽提塔汽提效率汽提因素负荷内蒙古天野化工集团有限责任公司尿素工艺采用SNAM氨汽提工艺，其中氨汽提塔是整个系统关键设备，工作状况将直接影响全系统物料消耗、能量消耗及可操作性。通过分析各操作参数对汽提效率影响，优选最佳参数及生产负荷。1汽提塔的结构及有关参数SNAM氨汽提塔是降膜式换热器，由2451根7inlnx3．5111111、有效长度为5000inln的钛材列管组成。其换热面积为770m2。液体分布器采用Cr25Ni22Mo2，分布管上沿切线方向开牵3．2inln的3个120。的小孔。其物料走向如图1所示，物料组成及设计参数见表1。气相图1氨汽提塔物料流向表1液相物料组成及汽提塔设计参数2汽提塔工艺设计参数的论证汽提塔的操作参数在生产中有温度、压力、液位和汽提塔壳侧的蒸汽压力。其中液位是控制合成液在汽提塔内的停留时间，塔底停留时间不能超过1min，否则将影响产品质量(缩二脲含量增加)。溶液在汽提塔内的停留时间主要取决于列管内停留时间和塔底停留时间。2．1停留时间在一定负荷及组成下，汽提塔停留时间是由液位来控制的，应尽量控制低液位。其中SNAM设计在100％负荷下合成液在汽提塔内列管的停留时间由列管内壁液膜厚度和液体流量估算出来：m：(){m=()jgr‘式中：m一液膜厚度，inln；一单位长度周边的液体质量流速，g／cm·S；一液体黏度，l0I3Pa·s；r一液体密度，cm3；一重力加速度，cnv's。根据汽提塔结构可知塔内管内周边长：L=7cd×2451=20×10—3×3．14×2451=153．92(m)入汽提塔单位长度周边的液体质量流速：WI=223242／3600X153．92=4．03(g／cm‘s)=2X100Pa·s(尿液的黏度按熔融尿素的黏度取值)I0．9g／cm3收稿日期：2002—06—04；收到修改稿日期：2002一Il—Ol。作者简介：丁利，女，32岁，工程师，1993年7月毕业于内蒙古工业大学化学工程系无机化工专业：现在内蒙古天野化工(集团)有限责任公司技术发展部从事设计工作。联系电话：0471—5607204维普资讯http://www.cqvip.com386大氮肥2002年第25卷根据(1)式可得人塔液膜厚度：⋯(){=(){-3．12(rain)出汽提塔单位长度周边的液体质量流速：w2=162445／3600×153．92=2．93(g／cm·s)=2×10—3Pa·s2：0．95g／cm3根据(1)式可得出塔液膜厚度：一(){=(){=2、71(rain)所以塔内平均液膜厚度：一一一．92(mm)mII／／rain一————一一———一=．塔内液膜总体积：=d一(d一2m)]×2451×5000×10—=0．25×3、14×[202一(20—2、92×2)]×2451×5000×10一=1．91(m3)入塔和出塔平均体积流速：I+／)2223242／90016245／950T一————I__——209．52(m3／h)所以合成液在塔内列管段的停留时间为：r：：：3—2．8／s)r_即SNAM设计在100％负荷下合成液在汽提塔列管段停留时间为33s，液膜厚度为2．92rain。2．2汽提温度依据传质原理及亨利定律，提高汽提温度可提高汽提效率，可通过控制汽提塔壳侧蒸汽压力来控制汽提温度。但温度不能无限制的提高，因为当温度超过200oC以上时，尿素水解及副反应加剧，且设备腐蚀也加剧。如图2所示。当在170oC时，SNAM工艺设计的尿素合成液中依据列管段停留时间33s，加上汽提塔底的停留时间缩二脲含量可达0．3％。为了保证尿素产品质量(Biu％≤0．9％)，所以汽提温度有一定的限制，高氨碳比可使操作温度提高到207—209oC。SNAM汽提塔选用钛材，这既保证汽提效率，又保证尿素产品质量，且设备腐蚀也降一等级。在100％负荷时设计汽提塔出液温度为207oC，蒸汽压力为2．17MPa。5·茎。．2·图2170℃F缩二脲生成率与尿液浓度和时间的关系2．3汽提压力sNAM氨汽提工艺的汽提压力是在稍低于合成压力的情况下进行的。SNAM工艺分析了影响合成转化率的各因素，选择了最合适的操作参数：氨碳比3．5，水碳比0、63，合成温度188oC，此时合成液的平衡分压就确定了。见图3。．‘G，质分数．％‘图313．17MPa恒压NH3-CO2一ur1H2O似三兀相图由图3可知合成塔顶平衡分压约为l4．3MPa。由于塔顶．塔底组