硫銨結晶器的改造

經(jīng)驗交流硫銨結晶器的改造李靜林,劉景軍2,于曉多3,于廣彥3(1.大慶石化公司化工二廠(chǎng),黑龍江大慶163714;2.大慶石化建設公司,黑龍江大慶1637003.大慶石油化工設計院,黑龍江大慶163714)摘要:通過(guò)對硫銨裝置結晶器的技術(shù)改造,使物料在結晶器內旋轉流動(dòng),能夠將聚合物及時(shí)抽出避免聚合物在結晶器內滯留和累積,防止其粘結堵塞結晶器、相鄰設備和管線(xiàn),也防止其污染硫銨晶體降低產(chǎn)品質(zhì)量,消除定期清洗結晶器造成的能源浪費和環(huán)境污染。關(guān)鍵詞:硫銨裝置;聚合物;結晶器;環(huán)境污染中圖分類(lèi)號:TQ51.6文獻標識碼:B文章編號:1001-4837(2005)11-0052-04Modification of the Thiamin Crystal VesselLI Jing-lin, LIU Jing-jun, YU Xiao-duo, YU Guang-yar'(1. Chemical Industry in Daqing Petrochemical Company Daqing 163714, China; 2. Construction Company inDaqing Petrochemical Complex, Daqing 163700, China; 3. Daqing Petrochemical Design Institute, Daqing163714,ChinAbstract: This technical modifying make fluid rotated flow in the crystal vessel on Thiamin plant. It can makepolymer drawn out in time, avoid polymer stay and cumulation in the crystal vessel, and protect polymer fromfelting and jamming crystal vessel, adjacent equipment and piping. It will prevent polymer from polluting crys-al and reducing protect quality, and eliminate cleanning crystal vessel on schedule that produced energysources and environment pollutionKey words: thiamin plant i polymer; crystal vessel; environment pollution某廠(chǎng)硫銨裝置于1986年建成,198年投產(chǎn),原量。頻繁進(jìn)行設備清洗造成能源浪費和環(huán)境污染,設計生產(chǎn)能力為6000a,目前最大生產(chǎn)能力超過(guò)并增加生產(chǎn)成本。本文就如何解決上述問(wèn)題,提出1000/a。硫銨裝置是丙烯腈裝置的配套環(huán)保裝技術(shù)改造方案。置,利用丙烯腈裝置提供的稀硫銨液濃縮結晶,生產(chǎn)農用化肥硫酸銨顆粒。結晶器是硫銨裝置的核心生技術(shù)改造前產(chǎn)設備,稀硫銨液經(jīng)過(guò)加熱濃縮,在結晶器內結晶生1.1結晶器操作過(guò)程成硫銨晶體,根據比重不同,結晶器的底部抽出硫銨原技術(shù)的設備簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖1,操作過(guò)程如下:晶體,中部抽出聚合物,頂部抽出水蒸汽,還要將大進(jìn)料:來(lái)自丙烯睛裝置的稀硫銨液經(jīng)進(jìn)料口9量的硫銨液抽出加熱濃縮后返回結晶器,操作過(guò)程進(jìn)中國煤化工心管5進(jìn)入結晶室復雜不容易控制。由于原設計結構限制,不能將結2,管12進(jìn)入進(jìn)料室8晶器內的聚合物及時(shí)的全部抽出,聚合物不斷累積,后CNMHG2并在進(jìn)料室8中濃度越來(lái)越高,粘結堵塞設備和管線(xiàn),影響產(chǎn)品質(zhì)達到適當的液位。第22卷第l1期壓力容器總第156期1.22結晶室2中心管5下端的開(kāi)口靠近下封頭3的底部,而晶體懸浮液出口15的安裝高度高于中心管5的下端開(kāi)口,結晶的硫銨晶體比重較大向下沉降堆積,只有當堆積高度達到晶體懸浮液出口15的安裝高度時(shí)才能被其抽出,距離晶體懸浮液出口15較遠的硫銨晶體,即使堆積高度高于晶體懸浮液出口15,也難于被其抽出。堆積的硫銨晶體浸沒(méi)了中心管5的下端開(kāi)口,當浸沒(méi)的阻力大于循環(huán)液體出口14抽出15的動(dòng)力時(shí),中心管5的下端就被堵塞了。以往設備改造曾經(jīng)將中心管5的下端一段切去,甚至將中心圖1結晶器原技術(shù)管5全部切除,但是效果更差。生產(chǎn):硫銨液在結晶器和加熱器之間進(jìn)行大流由中心管5的下端進(jìn)入結晶室2的物料直接流量的循環(huán)加熱濃縮經(jīng)循環(huán)液體出口14抽出,經(jīng)加向循環(huán)液體出口14因為兩者之間的直線(xiàn)距離最熱器加熱后由循環(huán)汽液入口7進(jìn)入進(jìn)料室8;蒸汽短,液體流動(dòng)的阻力最小而形成主流道,距離主流道由蒸汽出口1排出,被冷凝器凝結成急冷水回收利越遠的液體流速越慢,甚至處于完全靜止狀態(tài)物料用;濃縮的硫銨液經(jīng)分隔錐體6和中心管5進(jìn)入結因走短路而形成偏流,也只有在這很小的流動(dòng)區域晶室2內結晶,硫銨晶體經(jīng)晶體懸浮液出口15抽出內才是真正有效的結晶區。所以經(jīng)中心管5下端進(jìn)脫水干燥包裝出廠(chǎng),同時(shí)將分離出的硫銨液返回結入結晶室2的硫銨液因為走短路,停留時(shí)間短,結晶晶器;聚合物向上漂浮經(jīng)聚合物懸浮液出口13抽出效果差,設備空間利用率低。送到聚合物分離器,分離出的聚合物加水焚燒做無(wú)原設計只開(kāi)設一個(gè)晶體懸浮液出口15,后來(lái)的害化處理,同時(shí)將分離出的硫銨液返回結晶器。設備改造中在對面相同高度又開(kāi)了一個(gè),由于兩個(gè)清洗:進(jìn)入結晶器的聚合物不能及時(shí)的全部抽晶體懸浮液出口15的安裝位置都高于中心管5的出,聚合物在結晶器內不斷累積易于粘結和堵塞設下端開(kāi)口,一方面導致堆積在下面的硫銨晶體抽不備,影響硫銨晶體質(zhì)量,使其由白變黃甚至發(fā)紅,所出來(lái)會(huì )堵塞中心管5,另一方面,經(jīng)過(guò)晶體懸浮液出以需要對設備進(jìn)行定期清洗。首先將物料全部排口15抽出的物料中含有大量硫銨液,由過(guò)濾器分離放再將結晶器內灌滿(mǎn)堿水,由循環(huán)液體出口14抽出來(lái)的硫銨液還要返回結晶器做了許多無(wú)效工作。出經(jīng)過(guò)加熱器和循環(huán)汽液人口7返回進(jìn)料室8進(jìn)行循環(huán)液體出口14以上是聚合物分離的空間,越循環(huán)清洗。清洗干凈后將堿水排出,結晶器重新進(jìn)向上聚合物的濃度越高,濃度越高的聚合物流動(dòng)性料操作。越差,在最高點(diǎn)高濃度的聚合物懸浮液聚集在由圓.2技術(shù)缺陷筒4和分隔錐體6之間的環(huán)形夾角中并粘結在設備1.2.1進(jìn)料室8上,幾乎處于不流動(dòng)狀態(tài),雖然圓周開(kāi)設了三個(gè)聚合循環(huán)汽液由循環(huán)汽液入口7徑向進(jìn)入進(jìn)料室物懸浮液出口13,但效果不好,由于高濃度聚合物,其中,硫銨液經(jīng)分隔錐體6和中心管5進(jìn)人結晶懸浮液的流動(dòng)性差,而聚合物懸浮液出口13又是徑室2,蒸汽經(jīng)蒸汽出口1排出。聚合物比重較輕,向抽出,只能抽出周?chē)苄》秶木酆衔飸腋∫?當始終漂浮在硫銨液的上面,不能經(jīng)中心管5沉降到這個(gè)范圍的聚合物懸浮液抽完之后,再抽取的則是結晶室2中。由于進(jìn)料室8中物料的液面不穩定,下方易于流動(dòng)的硫銨液,水平方向遠離聚合物懸浮無(wú)法將漂浮在上面的聚合物抽出,使聚合物越積越液出口13的高濃度聚合物懸浮液仍不能被抽出。多,一方面聚合物粘結在圓筒4分隔錐體6和中心方面將抽出的硫銨液送到聚合物分離器中分管5上易于堵塞中心管5,再者聚合物被蒸汽夾帶離出來(lái)中國煤化工一方面,結晶器經(jīng)蒸汽出口11進(jìn)入冷凝器,粘結在冷凝器的換熱管中的聚內每六個(gè)月要停工清洗一次,部分換熱管因不能疏塞排氣享日,∠y下CNMHG;粘結設備;堵漢嘆塊脫落的聚合物通而失去作用,每次清洗冷凝器要花費兩萬(wàn)元。堵塞中心管5的下端開(kāi)口;累積的聚合物也會(huì )污染53CPVT硫銨結晶器的改造Von22 Noll 2001結晶的硫銨晶體造成產(chǎn)品質(zhì)量下降甚至不合格。1.2.3聚合物的其它危害由于結晶器中積累了越來(lái)越多的聚合物,聚合物被帶入系統中一路粘結,造成料漿泵、母液泵、稠厚器、離心機等設備和管線(xiàn)堵塞。1.2.4頻繁停車(chē)由于以上種種原因,硫銨裝置每一個(gè)月要停車(chē)次,進(jìn)行結晶器和系統的清洗,不僅提高了生產(chǎn)成圖3結晶器新技術(shù)俯視圖本,清洗堿水的排放又增加了廢水的處理費用并污液體進(jìn)入中心管5,隨著(zhù)旋轉半徑的減小,旋轉染環(huán)境。速度急劇加快,即使其中含有聚合物和硫銨晶體,高2技術(shù)改造后速旋轉的流體也會(huì )輕易的將其送入結晶室2,不會(huì )令其在中心管5內粘結、堆積或堵塞。2.1進(jìn)料室8和中心管5的操作效果2.2結晶室2中的固體和液體分流技術(shù)改造后的結晶器結構見(jiàn)圖2和圖3。將循在中心管5的下端出口與下封頭3的底部之間環(huán)汽液入口7由原來(lái)的徑向進(jìn)料改為切向進(jìn)料循設置分水盤(pán)21,分水盤(pán)21的形狀象一尖頂翹沿的草環(huán)人口導流箱16的開(kāi)口為矩形截面,開(kāi)口尺寸的高帽,在中心管5內旋轉流下的液體遇分水盤(pán)21產(chǎn)生度大于寬度,使進(jìn)入結晶器的流體盡量貼近圓筒4,折流,在上翹帽沿的作用下,液體旋轉著(zhù)脫離分水盤(pán)切向進(jìn)入的物料推動(dòng)進(jìn)料室8中的流體旋轉流動(dòng),21的外圓向周?chē)鄙戏匠释霠顠伋?之后,按照左產(chǎn)生以下效果能夠將液體中的聚合物裹挾送入結旋螺紋的軌跡,邊旋轉邊上升,直到進(jìn)入切向安裝的晶室2,即使聚合物漂浮到了液體的上表面,也會(huì )被循環(huán)出口導流箱20的開(kāi)口,經(jīng)循環(huán)液體出口14抽旋渦帶入中心管5流進(jìn)結晶室2解決了原來(lái)聚合出,流體運行空間包括了:軸向高度尺寸自分水盤(pán)物在進(jìn)料室8內滯留和累積的缺陷;由于大大的降21到循環(huán)出口導流箱20,環(huán)形平面尺寸自中心管5低了液體中聚合物的濃度,防止了聚合物被水蒸汽的外圓到下封頭3或圓筒4的內圓,此空間都是液霧沫夾帶,經(jīng)蒸汽出口11帶入系統,粘結和堵塞冷體的旋轉流動(dòng)空間,也是硫銨晶體的有效結晶空間,凝器;液體上表面形成旋渦,增加了汽體的揮發(fā)面與技術(shù)改造前相比,由中心管5下端出口流出的濃積加強了汽液分離效果;液體在進(jìn)料室8內旋轉流硫銨液通過(guò)該空間的時(shí)間延長(cháng)很多能夠充分結晶,動(dòng),不斷沖刷設備內表面,防止了聚合物在內表面的結晶質(zhì)量好,易于操作粘結。液體的旋轉方向為俯視觀(guān)察順時(shí)針旋轉,借在下封頭3的底部中心安裝晶體收集料斗22。助地心引力作用強化旋轉力矩。比重較大的硫銨晶體在離心力的作用下,貼向圓筒4和下封頭3的內表面,又靠重力向下沉落,沉降到晶體收集料斗22內經(jīng)晶體懸浮液出口15抽出,其效果是:硫銨晶體不能再積聚到中心管5的出口處堵塞中心管5的出口;抽出硫銨晶體時(shí)僅攜帶少量的硫銨液,提高生產(chǎn)效率;由于浮力的作用,聚合物不會(huì )沉降到晶體收集料斗22中,不會(huì )粘結晶體收集料斗22和堵塞晶體懸浮液出口15。實(shí)施技術(shù)改造后能夠提高固體和液體的分離效果。23結晶室2中的結晶效果將循環(huán)液體出口14由原來(lái)的徑向抽出改為切向中國煤化工平口為矩形截面,開(kāi)口進(jìn)結晶室2中的流體CNMH、晶室2流體的旋轉圖2結晶器新技術(shù)方向是順時(shí)針,經(jīng)循環(huán)出口導流箱20抽出流體的旋54第22卷第11期壓力容總第156期轉方向也是順時(shí)針,經(jīng)兩組聚合物切向抽出管19抽作,能夠確保聚合物懸浮液及時(shí)地全部抽出。出聚合物懸浮液的旋轉方向還是順時(shí)針,在其合力25設備沖洗作用下,結晶室2中的液體作順時(shí)針旋轉流動(dòng)。由在結晶室2和進(jìn)料室8中,各安裝一組切向沖中心管5出口流出,經(jīng)過(guò)結晶室2流入循環(huán)出口導洗管18,用于裝置停工之前的設備清洗。結晶器中流箱20的液體不再偏流和走短路,而是按左旋螺旋充滿(mǎn)堿水后堿水由排放口1(見(jiàn)圖2)抽出經(jīng)徑向安線(xiàn)的流動(dòng)軌跡,邊旋轉邊升高,直到被循環(huán)出口導流裝的沖洗水入口17流入軸向安裝的沖洗管18,經(jīng)安箱20抽出,大大延長(cháng)了硫銨液在結晶室2內的停留裝在沖洗管18上的若干噴嘴切向噴出,帶動(dòng)水流作時(shí)間硫銨液在其中有足夠的時(shí)間結晶,硫銨晶體也順時(shí)針旋轉,沖刷設備。與原有技術(shù)比較具有消耗有足夠的時(shí)間沉降減少了流入循環(huán)出口導流箱20功率小,沖洗效果好的特點(diǎn)。的硫銨晶體和可結晶的硫銨液,相應減少了硫銨晶體堵塞系統中的設備和管線(xiàn)技術(shù)改造后提高了碗3結語(yǔ)銨液的結晶效果和設備空間利用率。2003年,該硫銨裝置完成技術(shù)改造并獲得成2.4結晶室2中的聚合物抽出功,采用國家專(zhuān)利技術(shù)設計制造的聚合物分離器圓周布置兩個(gè)切向抽出聚合物懸浮液的出口分離效果較好,本技術(shù)是通過(guò)采取合理的設備結構13(見(jiàn)圖2和圖3)。如23節所述液體在結晶室2充分利用物料自身的流動(dòng)性能,不僅沒(méi)有增加輸人中作連續的順時(shí)針流動(dòng),帶動(dòng)位于圓筒4和分隔錐新的能源,而且還節省了能源消耗,降低勞動(dòng)強度方體6環(huán)形空間夾角中的聚合物懸浮液也作順時(shí)針流便操作,提高產(chǎn)品質(zhì)量延長(cháng)生產(chǎn)周期,降低設備和管動(dòng),切向安裝的聚合物切向抽出管19的開(kāi)口迎著(zhù)液線(xiàn)的清洗和檢修費用,提高經(jīng)濟效益減少了環(huán)境污體的流動(dòng)方向,且切口傾斜向上(見(jiàn)圖2),隨著(zhù)液體染,本技術(shù)已經(jīng)取得國家專(zhuān)利21的轉動(dòng),位于圓筒4和分隔錐體6夾角頂端的聚合參考文獻物連續不斷的旋轉到聚合物切向抽出管19的開(kāi)口處依次被抽出結晶室2內將不再積累聚合物,由1]于廣彥.液柑懸浮聚合物分離裝置P].中國Z032此,能夠消除由聚合物累積造成的沾壁堵塞和影響60551.X.2004.10.06硫銨晶體產(chǎn)品質(zhì)量等種種技術(shù)缺陷。兩個(gè)聚合物懸2]于廣彥,旋流式硫銨結晶器[P].中國:Z200420070059X,2005.07,27浮液出口13各自連接泵和管線(xiàn)將各自抽出的聚合物懸浮液分別送入聚合物分離器,避免了原來(lái)若干收稿日期:200-08-29出口共用一條輸送管線(xiàn)同一時(shí)間只能由一個(gè)出口作者簡(jiǎn)介:李靜林(1965-),男,助理T程師通訊地址:黑龍抽出聚合物懸浮液的缺陷,采用兩個(gè)泵同時(shí)連續操江省大慶市大慶石化公司化工二廠(chǎng)硫銨車(chē)間(上接第13頁(yè) Pipe Line Industry,192,75(1):64-65[9] Chiovelli S C, Dorling D V, Glover A G et al. Main Line[4 Starsmore R P. A Subsea Welded Tie-in on a Gas PipelineFailure Resulted from Combination of Minor Causes [J].Oilwithout Production Loss.J]. Oil Cas-European Magazineand Gas Journal, 1994, (3): 91-1001995,21(4):16-19[10] Nippard F, Pick R J, Horsley D. The Influence of Initial[5 Hicks D J. Guidelines for Welding on Pressurized Pipe[J]of a HotPipeline and Gas Journal, 1983, 210(3): 17-19[J]. Pipes and Pipelines International, 1996, 41(5): 31[6 Sabapathy PN, Wahab M A, Painter M J.TheBurn-through During In- service Welding of Ga1]徐芝綸.彈性力學(xué)[M].北京:高等教育出版社[J]. Intemational Journal of Pressure Vessels[12 ASME Boiler and Pressure Vessel Code, Section l and Y7薛小龍,桑芝富,姜衛忠.帶壓開(kāi)孔結構多道間斷焊的2. 1986 Version.數值模擬[J.焊接學(xué)報,2005,26(4):25-28[8 C.R. Seele, M. 1. steele. Stresses Analysis of Nozzles收稿日期中國煤化工Cylindrical Vessels With Extemal Load[J]. ASME Journal作者筒CNMHG向為過(guò)程設備的Pressure Vessel Technology, 1983, 105: 191-200結構與強度,通訊地址:南京工業(yè)大學(xué)機械與動(dòng)力工程學(xué)院。