尿素生產裝置蒸發二段分離器的結垢防治：
大、中型尿素生產裝置最終產品是尿素顆粒，生產流程是氨氣和二氧化碳進入反應器，生成尿素水溶液，然后加熱進入蒸發一段，二段分離器減壓脫水，將含水量降至0.3%，再進入造粒塔進行造粒裝袋以完成整個生產流程。但是尿素能夠發生縮聚反應的特性使蒸發一段，二段分離器的結垢十分嚴重：
從上式可見，蒸發一段，二段分離器中，由于氣相的NH3不斷抽走，使化學反應向生成縮二脲以及進一步縮聚的方向不斷推動，并且殘留在蒸發一段，二段分離器的內壁和氣相出口管上結成堅硬的厚垢，垢塊坍塌便堵塞分離器底部的出料口，造成非計劃停車，從而帶來很大損失。
2003年11月份在四川天華股份有限公司的尿素裝置蒸發二段分離器首先得到解決。天華二段分離器原來的情況是：裝置在100%-103%的負荷下運行，蒸發二段分離器氣相出口管每班至少用水沖洗一次。夏季溫度高時每四個小時沖洗一次，才能維持蒸發二段真空在5KPa以下。2003年11月11日安裝使用聲學防垢裝置ASP-004M兩套之后，操作規程改為48小時沖洗一次。聲學防垢裝置至今運行正常。2022年底更新了聲學防垢裝置。
圖1 聲學防垢裝置信號發生器
圖2 安裝在分離器上的磁致伸縮能量轉換器
周期性的停車使實際生產時間減少，影響產量，浪費大量蒸汽，大大增加了成本。人工除垢費力費時，勞動條件差且除垢效果不好，機械鉆刮也大大縮短了蒸發器的使用壽命。
川化股份公司二化廠的蒸發一段分離器U-FA351，內徑Φ7400mm，不銹鋼材質，內設尿液噴淋盤管；分離器U-FA352，內徑Φ3800mm，不銹鋼材質，內設尿液噴淋盤管。兩臺分離器的縮脲結垢沉積區主要在分離器的上半部分，生產運行中結垢比較嚴重，結垢導致分離器的真空度下降，真空泵負荷增加，效率下降；垢塊坍塌常常堵塞出料口，造成意外停車。生產車間實行三班倒，每個班次需要沖洗蒸發二段分離器內壁兩次，即每4個小時一次，手動操作完成清洗。07年1月底尿素裝置大修期間蒸發二段分離器完成了聲學防垢技術改造。投入運行2個月后曾利用短暫停車打開蒸發二段分離器人孔，進行人工目視檢查，效果良好，蒸發二段分離器和聲學防垢裝置至今運行正常，蒸發二段分離器不再結疤，而且再沒有發生垢塊坍塌造成意外停車的情況出現。
聲學防垢技術工作原理
聲學防垢技術不同于傳統的水處理方法，而是一項獨特的在線處理的物理防垢技術，屬防垢技術領域里的創新技術。
聲學防垢裝置由信號發生器和磁致伸縮能量轉換器（簡稱換能器）組成，兩者通過電纜連接。安裝時，在罐外壁或換熱器的管板上焊接螺紋連接頭，擰上換能器，接通連接電纜和信號發生器的電源即可。
以換熱器為例：當聲學防垢裝置信號發生器的輸入端接通220V電源時,信號發生器即產生脈沖電流，脈沖電流傳至換能器的動磁繞組上,動磁繞組將強電流脈沖轉變成聲頻振蕩,聲頻振蕩沿換熱器的管板傳遞至管束并產生除垢效應。當10-25千赫茲的聲頻振蕩作用于熱交換表面時, 換熱管上的任何舊積垢,包括水化學處理時都難以除掉的含鐵化合物,都會不斷剝落下來。除此之外,管線的彎曲震蕩會在殘留水垢處產生切向機械張力,使水垢產生裂縫,這樣,水就會進入裂縫中。裂縫中的水經熾熱的管壁加熱膨脹,在管線震動產生的切力的共同作用下,水垢成塊脫落,隨水流帶走。此外,聲頻振蕩還有助于清除管壁表面小孔和裂縫所附著的含氧氣泡,從而減輕管壁的氧化銹蝕以及電化學腐蝕,延長其使用壽命。
聲學防垢技術利用積垢硬而脆的機械特性而起除垢作用，其除垢、防垢效應與液相介質以及垢的化學成分無關，而與結垢速率、換熱面積、換熱器構造等因素有關。體系中，在聲頻振蕩的作用下，除垢和結垢形成某種動態平衡，只要除垢速度超過結垢速度，便可維持換熱設備的無垢運行。因此，聲學防垢技術是通過對積垢持續不斷的在線剝落以達到防垢效果的前所未有技術。
上述獨有的技術特點，使運用聲學防垢技術在線解決無機化工結疤的難題提供了可能。
在安裝聲學防垢裝置前，使用方須將結垢清理干凈。
聲學防垢裝置換能器安裝示意圖
圖3
圖4 安裝在蒸發一段分離器U-FA351上的聲學防垢裝置磁致伸縮能量轉換器
圖5 蒸發二段分離器U-FA352
圖6 U-FA352大修清理出來的結疤
|
