CN207112362U - 避免管道堵塞的氮肥装置高压二氧化碳放空系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种避免管道堵塞的氮肥装置高压二氧化碳放空系统，二氧化碳冷却器的脱氢二氧化碳出口管线分成两个支管，其中第一支管去尿素合成系统，第二支管与放空总管相连，在第二支管上依次设置有第一调节阀和压力调节阀，在压力调节阀和放空总管之间设置低压蒸汽管线，低压蒸汽管线上设置有温度调节阀，在温度调节阀的前后的低压蒸汽管线上设置有第二调节阀和第三调节阀，在低压蒸汽管线与第二支管的连接处和放空总管之间设置有温度传感器，在低压蒸汽管线与第二支管的连接处和放空总管之间还设置有冷凝液排放管线。解决了CO₂气体节流降压后生成干冰堵塞管道的问题，解决了CO₂冷凝液在管道中累积腐蚀管道和阀门的问题。

Description

避免管道堵塞的氮肥装置高压二氧化碳放空系统

技术领域

本实用新型涉及一种避免管道堵塞的氮肥装置高压二氧化碳放空系统，属于化工工艺流程改进。

背景技术

尿素装置工艺流程为：来自合成氨脱碳系统放空出来的CO₂经过压缩机压缩至15MPa后进入脱氢反应系统，脱氢后的CO₂进入合成与汽提工序。合成氨装置合成系统输送来的液氨经过高压氨泵加压到16MPa，然后进入合成与汽提工序与CO₂气体反应生成尿素溶液，此时尿素溶液中尿素的浓度为55.6％(wt)，从合成与汽提工序出来的尿素溶液再进入循环工序，通过对尿液加热，回收尿液中分解出来的NH₃和CO₂后，尿素溶液中尿素的浓度被浓缩至73.57％(wt)，最后尿素溶液进入蒸发和造粒工序后最终从造粒塔中冷却尿液并结晶生产出合格的尿素产品。

CO₂气体经过压缩机压缩后压力达到约15MPa，气体通过管道输送进入尿素装置的脱氢工序，脱氢工序由高压CO₂换热器、高压CO₂加热器、脱氢反应器和CO₂冷却器组成。经过压缩后的CO₂气体约40℃首先进入高压CO₂换热器的壳程，从脱氢反应器出来的高温脱氢CO₂气体约163℃进入高压CO₂换热器的管程，两股CO₂气体在换热器中的管壳程进行换热，被加热后的CO₂气体进入高压CO₂加热器继续进行加热，加热器的加热介质使用的是中压蒸汽，CO₂气体被加热至130-135℃后进入脱氢反应器进行反应，在催化剂的催化反应下，CO₂气体里面的微量H₂与O₂反应转化成H₂O被去除掉。从脱氢反应器出来的CO₂气体约163℃左右进入高压的CO₂换热器进行换热，气体经过换热降温后进入CO₂冷却器继续进行降温，最终CO₂气体温度降低到40℃左右后进入尿素合成系统进行合成反应。或进入放空总管放空。

在尿素的生产过程中，经常会遇到生产系统不正常的情况，这时就会切断去尿素合成系统的CO₂气体，CO₂气体通过调节阀来进行调节放空，以确保管道不超压。由于调节阀前气体压力高达15MPa左右，当打开调节阀进行放空时，CO₂气体压力从阀前的15MPa左右迅速降低到阀后的微正压状态，CO₂气体在阀门出口由于节流降压，气体温度会急剧降低到-78.5℃以下，此时CO₂会从气体状态变成固体，就是所谓的生成干冰，如果不能及时得到解决，固态CO₂会逐渐堵塞管道，严重时会由于阀后管道憋压而造成管道的爆裂。

在CO₂放空管线中经常会有冷凝液产生，放空管道和阀门都是碳钢材质，由于CO₂冷凝液呈酸性，冷凝液长时间积聚在管道中，这会腐蚀管道和调节阀的阀体和阀芯，从而大大缩短管道和调节阀的使用寿命。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种避免堵塞的氮肥装置高压二氧化碳放空系统，还能防止酸性冷凝液腐蚀阀门和管道。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种避免管道堵塞的氮肥装置高压二氧化碳放空系统，包括二氧化碳换热器、二氧化碳加热器、脱氢反应器和二氧化碳冷却器，来自二氧化碳压缩机的二氧化碳气体进入二氧化碳换热器与来自脱氢反应器的脱氢二氧化碳气体进行换热后进入二氧化碳加热器，在二氧化碳加热器里面与中压蒸汽换热后进入脱氢反应器脱氢，从二氧化碳换热器出来的脱氢二氧化碳进入二氧化碳冷却器进行冷却，所述二氧化碳冷却器的脱氢二氧化碳出口管线分成两个支管，其中第一支管去尿素合成系统，第二支管与放空总管相连，其特征在于：在第二支管上依次设置有第一调节阀和压力调节阀，在压力调节阀和放空总管之间设置低压蒸汽管线，所述低压蒸汽管线上设置有温度调节阀，在温度调节阀的前后的低压蒸汽管线上设置有第二调节阀和第三调节阀，在低压蒸汽管线与第二支管的连接处和放空总管之间设置有温度传感器，在低压蒸汽管线与第二支管的连接处和放空总管之间还设置有冷凝液排放管线，在冷凝液排放管线上设置有第四调节阀。

采用上述方案，增加低压蒸汽管线与放空总管相连接，低压蒸汽管线上设置有温度调节阀与温度传感器配合控制二氧化碳气体的温度，此控制程序为现有技术。当CO₂气体放空时，用温度调节阀加减进入放空总管的低压蒸汽来调节控制放空二氧化碳的温度，使CO₂气体的温度高于生成干冰的温度，从而防止CO₂气体由于减压降温形成干冰堵塞管道。

在放空总管的低点新增一条冷凝液排放管线，正常生产时，不进行二氧化碳放空，通过打开冷凝液排放管线上的第四调节阀，及时排除管道里面的CO₂冷凝液，防止酸性冷凝液腐蚀管道和阀门。当生产异常时，大量二氧化碳放空，此时，关闭第四调节阀。

上述方案中：所述第二支管上第一调节阀前面还设置有一旁路支管直接与放空总管相连，该旁路支管上设置有第五调节阀。当压力调节阀故障时，从该旁路支管放空二氧化碳。

上述方案中：所述低压蒸汽管线上设置有蒸汽旁路管线，该蒸汽旁路管线的起始端位于第二调节阀的前方，末端位于第三调节阀的后方，该蒸汽旁路管线上设置有第六调节阀。

有益效果：本实用新型设计的高压二氧化碳放空系统，解决了CO₂气体节流降压后生成干冰堵塞管道的问题，解决了CO₂冷凝液在管道中累积腐蚀管道和阀门的问题。设计合理，结构简单，改造成本低。

附图说明

图1为本实用新型的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

实施例1，如图1所示：本实用新型的避免管道堵塞的氮肥装置高压二氧化碳放空系统由二氧化碳换热器1、二氧化碳加热器2、脱氢反应器3、二氧化碳冷却器4、放空总管5、第一调节阀6、压力调节阀7、温度调节阀8、第二调节阀9、第三调节阀10、温度传感器11、第四调节阀12、第五调节阀13、第六调节阀14组成。

来自二氧化碳压缩机的二氧化碳气体进入二氧化碳换热器1与来自脱氢反应器3的脱氢二氧化碳气体进行换热后进入二氧化碳加热器2，二氧化碳气体在二氧化碳加热器2里面与中压蒸汽换热后进入脱氢反应3器脱氢，从二氧化碳换热器1出来的脱氢二氧化碳进入二氧化碳冷却器4进行冷却，冷却介质为循环冷却水。二氧化碳冷却器4的脱氢二氧化碳出口管线分成两个支管，其中第一支管去尿素合成系统，第二支管与放空总管5相连，放空总管5的顶端设置有消音器。在第二支管上依次设置有第一调节阀6和压力调节阀7，在压力调节阀7和放空总管5之间设置低压蒸汽管线，低压蒸汽管线上设置有温度调节阀8，在温度调节阀8的前后的低压蒸汽管线上设置有第二调节阀9和第三调节阀10，在低压蒸汽管线与第二支管的连接处和放空总管之间设置有温度传感器11，低压蒸汽管线上设置有蒸汽旁路管线，该蒸汽旁路管线的起始端位于第二调节阀9的前方，末端位于第三调节阀10的后方，该蒸汽旁路管线上设置有第六调节阀14。

在低压蒸汽管线与第二支管的连接处和放空总管之间还设置有冷凝液排放管线，在冷凝液排放管线上设置有第四调节阀12。第二支管上第一调节阀前面还设置有一旁路支管直接与放空总管相连，该旁路支管上设置有第五调节阀13。也就是说，当压力调节阀出现故障时，关闭第一调节阀6，让放空气体直接经过第五调节阀13进入放空总管。

本实用新型不局限于上述具体实施例，应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化。总之，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (3)

1.一种避免管道堵塞的氮肥装置高压二氧化碳放空系统，包括二氧化碳换热器、二氧化碳加热器、脱氢反应器和二氧化碳冷却器，来自二氧化碳压缩机的二氧化碳气体进入二氧化碳换热器与来自脱氢反应器的脱氢二氧化碳气体进行换热后进入二氧化碳加热器，在二氧化碳加热器里面与中压蒸汽换热后进入脱氢反应器脱氢，从二氧化碳换热器出来的脱氢二氧化碳进入二氧化碳冷却器进行冷却，所述二氧化碳冷却器的脱氢二氧化碳出口管线分成两个支管，其中第一支管去尿素合成系统，第二支管与放空总管相连，其特征在于：在第二支管上依次设置有第一调节阀和压力调节阀，在压力调节阀和放空总管之间设置低压蒸汽管线，所述低压蒸汽管线上设置有温度调节阀，在温度调节阀的前后的低压蒸汽管线上设置有第二调节阀和第三调节阀，在低压蒸汽管线与第二支管的连接处和放空总管之间设置有温度传感器，在低压蒸汽管线与第二支管的连接处和放空总管之间还设置有冷凝液排放管线，在冷凝液排放管线上设置有第四调节阀。

2.根据权利要求1所述避免管道堵塞的氮肥装置高压二氧化碳放空系统，其特征在于：所述第二支管上第一调节阀前面还设置有一旁路支管直接与放空总管相连，该旁路支管上设置有第五调节阀。

3.根据权利要求1或2所述避免管道堵塞的氮肥装置高压二氧化碳放空系统，其特征在于：所述低压蒸汽管线上设置有蒸汽旁路管线，该蒸汽旁路管线的起始端位于第二调节阀的前方，末端位于第三调节阀的后方，该蒸汽旁路管线上设置有第六调节阀。