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高效除油装置在尿素生产系统中的应用 |
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作者：孟凡修 刘贻永 李大明 张亚堂 |
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摘 要：本文总结了西安超滤净化工程有限公司生产的"工艺气超高效除油过滤器"在山东省章丘市第二化肥厂尿素生产系统中的使用情况，介绍了设备结构原理、安装部位，分析了使用效果。
主题词：CO2气、凝聚式除油、安装部位
长期以来，CO2压缩机使尿素原料气中严重带油导致系统中一段分解加热器、二段分解加热器的结垢及垢层清洗一直是制约、影响尿素生产系统蒸汽降耗及长周期运行的难题，其中以一段分解加热器问题更为突出。而合成塔出料及一分塔出料二次加入空气中的油含量则直接影响一段分解、二段分解加热器的结垢程度。西安超滤净化工程有限公司采用全新的凝聚式除油机理研制“工艺气超高效除油过滤器”，于1999年8月在山东省章丘市第二化肥厂投用并取得显著成效。
山东省章丘市第二化肥厂是一家拥有6万吨合成氨、9万吨尿素及其它四种化工产品的中型化工企业。1999年8月，9万吨尿素生产系统投产并一次性开车成功。在尿素系统投产前，考虑到分解加热器的结垢问题及油污染对系统的其它危害，经多方调研，最终选用了西安超滤净化工程有限公司研制开发的超高效除油过滤器AN0240/10-HTCR（用于CO2气体除油）和HSF0010/4.0+HMF0010/4.0(用于二次空气除油)，该过滤器经过两年多的运行，效果良好。现将设备的结构原理、安装部位及使用情况总结如下：
1. 设备结构原理
AN0240/10-HTCR和HSF0010/4.0、HMF0010/4.0超高效除油过滤器均为两级分离过滤装置。第一级预过滤器滤材为烧结不锈钢丝毡；第二级精密过滤器滤材为三维超细玻璃纤维。预过滤器滤芯采用目前国际最先进的烧结不锈钢丝毡折叠成圆桶结构，主要用于清除较大游离液体、固体微粒和保护精密滤芯，而且可以清洗再生。该种材料强大的涡流能力和良好的表面渗透能力所表现出的高效气液分离效果，在系统中的重要性并不亚于后一级精密过滤器。精密过滤器采用德国原装的凝聚式除油/除液滤芯，其过滤属于以扩散、拦截、碰撞等综合机理共同作用的深层过滤。微小的油气溶胶粒子在运动中被收集在一根根超细纤维丝上，并趋于集结、凝聚，最后凝聚长大的液滴汇成液膜在重力作用下落入集油槽，洁净的气体脱离滤芯汇集排出。
2. 安装部位
2.1 AN0240/10-HTCR过滤器安装部位：
原工艺中CO2压缩机四、五段为无油润滑，现四段恢复注油，考虑到五段出口CO2气体温度在125℃～150℃，CO2气体中部分润滑油以蒸汽状态（约5～20mg/m3）存在，而再好的过滤除油设备对以气态形式存在的油蒸汽无能为力。同时，五段继续维持无油润滑方式，即使五段亦恢复注油，由于五段缸表面积远远小于前四段，绝对注油量微乎其微。故此，将超高效除油装置安装在温度为30℃左右、非常适合除油的四段油分之后，相比在高压、高温下的五段出口除油，其技术经济性更为优越。
2.2 HSF0010/4.0+HMF0010/4.0过滤器安装部位：
3. 使用效果分析
3.1 AN0240/10-HTCR型过滤器
根据CO2压缩机前四段注油量计算出四段出口CO2气体中油水为：620g/h；CO2气体流量为：4800Nm3/h；工作压力为：8.0MPa～9.0MPa。
经实测结果如下：
由实测结果可知：
1)预、精两级过滤器全年累积排污量为：
（200+140）g/h×24×360=2.9吨
2)AN0240/10-HTCR过滤器分离效率：
η=（200+140）/（620-260）= 94.4%
如此高的分离效率，充分说明了AN0240/10-HTCR过滤器具有良好的气液分离能力。
3.2 HSF0010/4.0+HMF0010/4.0型过滤器。
空压机二段出口空气流量为：24Nm3/h，工作压力：2.0MPa
实测空压机二段出口空气携带油水总量为：80g/h
实测结果：
HSF0010/4.0+HMF0010/4.0型过滤器分离效率：
η=（30+20）/（80-30）≈ 100%
空气经过高效除油器后基本无油。
4. 总结
自山东省章丘市第二化肥厂尿素系统使用了西安超滤净化工程有限公司的超高效除油过滤器以来：
A、每月衡算蒸汽消耗一直稳定在1.31吨/年尿素以下，且无上涨趋势。
B、一段分解，二段分解蒸汽用量排除温度变化的因素几乎没有增长（达到同样的分解率）。
C、尿素成品颗粒纯净、洁白、无传统浅色或淡黄色。
D、超高效除油过滤器的压降只有0.012MPa～0.05MPa。
超高效除油过滤器在尿素系统中的成功应用，充分证明了以超滤技术为核心的工艺气高效除油过滤器，能有效去除气体中夹带的油雾、水雾及其它液雾。用超高效除油过滤器替代老式惯性分离装置（惯性折转、旋风分离、丝网除雾等），对于尿素生产系统中合成塔的保护、减轻分解加热设备的结垢、稳定尿素系统的生产及降低蒸汽消耗均可起到积极的、关键的作用。相信随着超高效除油过滤器在这一领域的成功应用，必将为我国合成氨及尿素工业的节能降耗及稳定运行等方面发挥积极作用！
参考文献：
《小型尿素装置生产技术》 作者：梅中华
《尿素生产工艺与操作问答》 作者：钱镜清
《合成氨原料气的超高效除油净化》 作者：李大明、王保明(end)
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(12/6/2004) |
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