再沸工艺在汽提系统中的应用

孙光德

摘要：目前资源紧缺，环保形势严峻，行业竞争压力越来越大，作为煤化工企业，要积极响应国家政策，服从国家节能降耗减排大局，对化工系统产生的工艺冷凝液进行无害化处理，做到冷凝液、尾气的零排放，为国家的碳达峰、碳中和目标作出自己的贡献。在整个工艺冷凝液的回收工艺中，我们的企业依靠加强基础管理、技术进步来实现节约热能、水资源、尾气燃烧热量回收。具体来说，一是充分回收工艺过程中的废热；二是按质用热、用水，逐级利用；三是充分发挥热效用，减少热量损失；第四，尾气回收燃烧，回收热能量，最终实现零排放。这样不但保护了环境，消化了环保压力，而且降低了成本，缓解了资源紧张给企业带来的压力，提高了企业的竞争力。我们的企业总结多年的运行经验，不断改进更新工艺，希望与大家进行广泛的交流成功经验，也希望得到认可，并广泛推广应用。

关键词：汽提系统 再沸工艺 节能环保 推广应用

1煤化工企业中合成氨工艺汽提系统的工艺介绍

1.1工作原理及主要任务

依据亨利定律工作原理，将工艺冷凝液中的氨和硫化氢等气体汽提出来，防止铵盐在系统中积累结晶，堵塞设备、阀门和管道；防止硫化氢等酸性气体对设备、阀门和管道的腐蚀，尾气送往流化床锅炉燃烧，进行能源的回收再利用。为满足亨利定律中水、水蒸气分压达到最大的条件，需要利用低压饱和蒸汽做热源，提供热量。目前普通的工艺流程为在汽提塔中部进行低压饱和蒸汽直补，向上与塔顶已经预热的工艺冷凝液逆流接触进行汽提[1]。

我们改造项目的汽提系统，是在汽提塔底加一固定管板式间壁换热的再沸器，壳程为低压饱和蒸汽（也就是热源），管程为工艺冷凝液。汽提塔塔底的工艺冷凝液进入再沸器管程底部，与壳程的饱和蒸汽进行换热，获得热量达到饱和状态，按照热虹吸规律向上到达汽提塔中部，与塔顶来的经过预热的工艺冷凝液逆流接触，进行汽提。这种工艺实现了工艺冷凝液与蒸汽冷凝液，两种水质完全不同的冷凝液的有效隔离、分离，对两种品质不同的冷凝液进行严格等级细化地回收再利用，而且汽提效果也比传统的工艺要好，能更有效的确保氨氮等工艺指标，为企业提高竞争力，提供了有力保障，所以希望能够得到广泛的推广和应用[2]。我公司大氮肥平台二期变换系统装置满足年产30万吨合成氨能力[3]。

2汽提系统中的主要设备

以我公司大氮肥变换装置中汽提系统为例，主要有如下表所示静动设备。

2.1主要静止设备表

序号	位 号	名 称	数量	类别	型式	规     格	关键技术参数	重 量（吨）	生产厂商
1	T0901	汽提塔	1	一	立式	内径：上段ф1200/下段ф1600 全容积：13.87 m3	工作压力0.12MPaG 设计压力0.22 MPaG 工作温度:上118/下125℃ 设计温度150℃	总重6.780	德州德化装备工程有限公司
2	E0908	低温冷凝液预热器F=153 m2	1	一	卧式	φ600x6x6937主体材质：0Cr18Ni9换热管φ19x2..共计432根材质0Cr18Ni9，管板材质 0Cr18Ni9	设计温度：（壳/管）150/150℃；设计压力：0.5/0.5MPa； 介质：（壳/管）汽提塔蒸汽/低温冷凝液	3.325	山东美陵化工设备有限公司
3	V0904	4#气液分离器	1	一	立式	φ900x4x3425 V＝20.5m3 主体材质：00Cr19Ni10	设计温度：150℃； 设计压力：0.3MPa 介质：酸性气、冷凝液	0.595	德州德化装备公司
4		再沸器	1	二	立式	管程(管箱):S31603 壳程:Q345R 换热管:S31603	设计温度：管程160壳程230℃ 设计压力：管程0.5/-0.1MPaG壳程 1.0/-0.1MF		德州德化装备工程有限公司

2.2主要运转设备一览

序号	位号	名称	数量	形式	结构型式	介质	规格型号	流量m3/h			压力MPaG		温度℃		电机 功率 KW	生产 厂商
								最大	正常	最小	进口	出口	正常	最大
1	P0902	汽提塔塔底泵	2	卧式	单级	100％含水，含微量氨的冷凝液	ZXA50－2200B	49.8	37.38	18.32	0.125	0.55	130	140	15	天津耐酸泵总厂
2	P0903	低温冷凝液泵	2	卧式	单级	工艺冷凝液	IH80-50-200ASI-303	5.36	4.47	2.68	0.02	0.5	60.5	80	5.5	天津耐酸泵总厂
3	P0904	高温热水塔泵	2	卧式	单级	100％含水，含微量氨的冷凝液	ZXA25－2315B	12	10	6.0	0.125	1.35	132	140	22	天津耐酸泵总厂

3 汽提系统

3.1汽提工艺中换热器的选择依据

我们选择了列管式换热器（又称为管壳式换热器），是最典型的间壁式换热器。这种换热器应用历史悠久，占主导地位，具体优点是单位体积设备所能提供的传热面积较大，而且传热效果相对较好，结构也相对简单、坚固，可选择的结构材料范围宽广，操作弹性也较大，目前大中型企业装置中普遍选用。

3.2操作条件及能量热能来源

塔内温度上段120℃，下段130℃。塔顶压力0.12MPa(G)。热量来源：饱和蒸气S6，0.5MPa(G)，温度饱和。这里使用的直补蒸汽和再废器壳称蒸汽均为变换反应热的回收，副产的低压蒸汽。变换反应热经废热锅炉回收，副产中、低压蒸汽送入管网，进行按质用热，逐级利用。

3.3冷凝液再沸器的工作原理

汽提塔塔底工艺冷凝液进入冷凝液再沸器管程，与壳层充满的饱和蒸汽S6 0.5MPa(G)(温度饱和)进行换热，通过热虹吸作用进入汽提塔中部，与塔顶来的经过预热的工艺冷凝液逆流接触，进行汽提。

3.4汽提工艺流程简述

工艺冷凝液经过预热器预热后自汽提塔顶喷淋而下，与塔中部来自塔底冷凝液再沸器的酸性气体进行逆流接触，汽提提出来的酸性气体含微量的水、二氧化碳等气体，自塔顶出来进入低温冷凝液预热器壳程，温度降低至40℃，进入气液分离器，分离掉水分的酸性气体，送往流化床锅炉烧掉；分离下来的冷凝液送入气化工序磨煤水槽，作为磨机水源。同时汽提塔塔底冷凝液的氨氮成分可以通过气体塔中部的直补低压蒸汽进行调节控制。

3.5新旧工艺流程的简单介绍和对比

之前的工艺流程是大量的直补饱和蒸汽直接在汽提塔中部上升，与塔顶来的经过预热的工艺冷凝液逆流接触，利用亨利定律工作原理（即任何气体在水中的溶解度，与此气体在气水分界面上的分压成正比，对应压力下饱和温度的水蒸气分压达到最大，而气体的分压达到最小）进行汽提，直补进来的饱和蒸气一部分随汽提出来的酸性气体进入放空管线，增加了火炬管线压力。随着火炬管线温度的降低，直补蒸汽冷凝成冷凝液，还得进行再回收再处理，造成能源、资源浪费，加重了火炬放空系统负担，增加了环保压力。直补进来的饱和蒸汽另一部分与工艺冷凝液逆流接触过程中直接冷凝成水，随下降液体进入塔釜，经汽提塔塔底泵送入灰水工序，造成了资源、能源浪费，增加了灰水系统的负荷；新的工艺流程是在汽提塔塔底加冷凝液再废器，用饱和蒸汽与工艺热冷凝液进行间壁式换热，蒸汽冷凝液循环再利用，汽提塔塔顶放空增加了流通量、放空量，有利于汽提效果的提高，确保了工艺冷凝液汽提后的氨氮指标。

4结束语

新工艺是传统工艺的继承和发展，新工艺不但缓解了环保压力，保护了环境，而且节约了资源，降低了成本，提高了企业竞争力。希望与大家达成共识，使新工艺得到更广泛的推广和应用。

参考文献

[1]薛慧涛,王晓霞,夏婷婷. 煤化工严苛工况阀门的选型与应用 [J]. 阀门, 2023, (06): 748-751.

[2]王朝亮,李丛然. CO_2汽提工艺尿素装置低压系统改造总结 [J]. 氮肥技术, 2023, 44 (06): 6-8+26.

[3]张静,曾洪骏,许淑杰,等. 超能汽提系统在蒸汽节能领域的应用 [J]. 氮肥与合成气, 2023, 51 (11): 35-38.