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水溶液全循環(huán)法尿素合成塔改造安全性 從上世紀八十年代以來，我國尿素工業(yè)進入了一個新的發(fā)展時期。國際上，以卡薩利公司和斯塔米卡邦公司為代表的尿素技術(shù)商，開發(fā)出各種高效塔板，提高了尿素合成率，取得了很好的效果。國內(nèi)有關(guān)單位也在這方面作了大量工作，開發(fā)（仿制）了多種類型的高效塔板和內(nèi)件。 ; E4 B* r0 I4 b2 e& D. H( h5 h 卡薩利公司開發(fā)的高效塔板，在每層塔板上增設(shè)若干個倒V型，即在每層塔板上增加若干個氣液分離空間，上升物料在此分離后由不同的通道上升，強化了反應過程，提高了尿素合成率。斯塔米卡邦公司開發(fā)的Z字型塔板，經(jīng)過精確計算，在每層塔板中間局部區(qū)域開孔，且開孔率不一，由下往上逐步減少，每層塔板下增設(shè)一定高度的氣相層。上升物料中氣相由中部開孔區(qū)域上升，液相沿Z途徑上升。換熱式內(nèi)件和某型塔板同時使用，取得了較好的效果，但換熱式內(nèi)件腐蝕嚴重對其推廣應用有所影響。, |) j: Y1 Z/ nO4 ~1 M- V 卡薩利公司和斯塔米卡邦公司開發(fā)的高效塔板均是在每層塔板上（下）增加氣液分離空間，強化氣體吸收（反應）過程來提高尿素合成率。從尿素合成靜態(tài)反應模型可知，增設(shè)塔板即意味著增加了氣相空間，即發(fā)生氣相爆炸的可能和危害性更大。 ) i9 X2 A6 Z- k7 u; N. q 斯塔米卡邦公司開發(fā)的Z型塔板原用于CO2氣提法工藝。CO2氣提法工藝最有可能發(fā)生爆炸的設(shè)備是高壓洗滌器，采取了一些防爆措施，而尿素合成塔是安全的。從尿素合成反應靜態(tài)模型可知，在短停狀態(tài)下，尿素合成液中的惰性氣最終將上浮至高壓洗滌器，不會在尿素合成塔匯集和濃縮，如果將Z型塔板用于水溶液全循環(huán)法尿素裝置將是十分危險的。某中型尿素裝置在更換尿塔時，由制造廠設(shè)計和制造了Z型塔板，共十五層，每層塔板下有200mm高的氣相層，氣相總?cè)莘e達3.9m3，即意味著和其它塔板相比，發(fā)生化學爆炸的可能和損失會更大。* ~) y5 X9 l, n# W9 [ 從尿素合成動態(tài)模型和尿素合成靜態(tài)模型以及生產(chǎn)實際可知：水溶液全循環(huán)法尿素合成塔不是全液相反應，不會發(fā)生平衡破壞型爆炸，在正常生產(chǎn)中是安全的，不會發(fā)生化學爆炸；在短期停車期間，尿素合成塔上部有較大氣相空間，若在停車前隨原料帶入較多可燃爆組分或操作不當，有可能使氣相空間發(fā)生化學爆炸，嚴重時將尿素合成塔炸毀。3 Z: ^" w2 Z% x2 E* J/ }+ s* r6 ` 如何選擇一種既能提高尿素合成率，又能在短期停車狀態(tài)下減少尿素合成塔頂部氣相空間，防止和減輕氣相爆炸的危害性呢？理想的尿素合成塔應該具備：CO2全部以甲銨態(tài)進入尿素合成塔，以取得最大的甲銨脫水反應時間，這是提高尿素合成率的首要條件；進入塔內(nèi)的物料全部生成液相，以使尿素合成塔具有最大的反應空間，提高塔的利用效率，使其達到最大；在短停狀態(tài)下，尿塔內(nèi)液面下降最小，頂部氣相空間最小，以減少化學爆炸的可能和能量。通過對卡薩利公司的“HEC”，換熱式內(nèi)件和等溫合成塔研究，不難看出，采用等溫合成塔是最適合水溶液尿素裝置的合成塔結(jié)構(gòu)。 4 Q% k0 i# nQ3 |; o v/ l+ O 等溫尿素合成塔的操作條件十分接近水溶液全循環(huán)法，在合成塔溫度193℃，氨碳比4.2左右，水碳比0.75左右的操作條件下，尿素合成率在75%以上。國外某裝置，因原尿塔襯里腐蝕而更換為等溫尿素合成塔，中壓分解加熱器蒸氣消耗下降25%以上，經(jīng)濟效益十分可觀,在國內(nèi)有關(guān)廠也取得了很好的效果,; Z8 A, l8 J$ p) [7 I 工廠安全第一,須從工程設(shè)計上把關(guān),有許多事發(fā)生其實可能各方面都沒吃透原理,必須從源頭上控制!