汽提塔

尿素生产装置中的汽提塔是尿素生产工艺过程中主要的设备之一。汽提塔实质上是一台降膜式换热器。由尿素合成塔反应后出来的尿素、氨基甲酸胺混合液利用液位差进入汽提塔上部，并通过液体分布器均匀流入汽提管内，沿汽提管内壁从上到下呈膜状流动。用作汽提介质的二氧化碳或氨由汽提塔底部进入汽提管向上流动，汽提管外侧用200N/cm2左右的中压饱和蒸汽加热。在加热和汽提的联合作用下，使尿素、氨基甲酸铵分解成氨和二氧化碳，并随气体介质一起从液体分布器上部的升气管出去进入高压甲铵冷凝器。底部出来的尿素溶液送入后系统进一步减压分解其中的氨基甲酸铵。

我国目前引进装置在用的汽提塔，根据工艺流程的不同，主要有二氧化碳汽提塔和氨汽提塔，分别用于二氧化碳和氨作汽提介质。尽管汽提介质不同，但设备主要结构基本一致。都是一台立式固定管板降膜式列管换热器。汽提塔高压部分由管箱短节球形封头、入孔盖、液体分布器、汽提管、升气管、管板等部分组成。低压部分由低压壳体、膨胀节、防爆板等组成。不同之处是氨汽提工艺的汽提塔管箱内装有使气、液充分接触的鲍尔环填料层；其次是氨汽提工艺的汽提塔上下结构对称，可以倒头使用，二氧化碳工艺的汽提塔不能倒头使用。由于生产中需要控制尿素溶液的液位，因此在汽提塔底部装有用钴60作为射线源的液位计测量控制装置。同时为了减少热量损失和防止设备或管道内可能发生的局部结晶或局部冷凝而引起的腐蚀，整个设备及进出口管道须用保温棉保温，汽提塔的全部重量由焊接在膨胀节上方壳体上的支座承受。

主要部件的结构特点如下。

a.密封结构

我国引进尿素生产装置中汽提塔的密封结构主要有：不锈钢齿形垫、纯钛透镜垫。这种结构具有耐腐蚀、密封性能好，结构简单，制造方便，能重复使用等优点。在引进的大型尿素生产装置中，包括汽提塔在内的几台高压设备密封结构，均采用螺栓拉伸器按要求预紧，在开车升温过程中，设备升温到120℃时再进行热紧。螺栓拉伸器有液压和风动两种方式。无论是何种方式，在预紧、热紧的过程中都必须按顺序分几次对称均匀地预紧、热紧，以便使密封垫达到较为理想的密封效果。

b.衬里

尿素汽提塔结构与合成塔不同，只有高压管板、管箱和球形封头上才有衬里。衬里主要形式有松衬里、爆炸复合衬里、堆焊衬里。衬里的材质主要有316L不锈钢及工业纯钛。就目前应用而言，汽提塔多采用爆炸形式衬里。机械松衬里虽便于检漏，但制造工艺复杂，贴紧度差，不能承受较大温度、压力的波动。堆焊衬里虽能承受较大温度压力的波动，但制造需要专用焊接设备及消耗大量昂贵的焊材，成本较高，并且衬里也不能检漏，因此应用较少。虽然爆炸复合衬里制造质量不易控制，不易检漏，但贴紧度好，制造成本较低，所以应用较多。引进的CO2汽提法的汽提塔多为8mm厚的爆炸型316L不锈钢衬里，NH3汽提塔多为5mm厚爆炸型钛衬里。对于堆焊的纯奥氏体不锈钢衬里至少有3mm以上厚度的堆焊层，以满足其耐腐蚀性能的需要。衬里检漏管一般设在焊缝的上、下两侧，其作用是在制造、维修过程中来进行渗漏检查，生产过程中用来监测设备有无泄漏。

c.液体分布系统

液体分布系统是汽提塔的重要组成部分，其作用是确保介质均匀进入汽提管中形成连续均匀的液膜，以确保汽提效果。若出现偏流，导致液体分布不均匀，就会降低汽提塔的汽提效率，从而影响生产，并造成对设备的腐蚀。为此后期引进的氨汽提尿素装置在汽提管上部又增加了十字分布器、溢流槽及填料层，以提高汽提效果。进入汽提塔的物料首先通过十字分布器进入溢流槽，由溢流槽内向外溢流，然后进入填料层(与气体充分接触)，到填料层底部通过分布头上的三个均布的切向小孔进入汽提管内。来自于汽提管内的气体经过填料层、溢流槽内的4个集气管，进入汽提塔顶部，从气相排出。从结构上看，切向孔比直孔能够使液体分布更为均匀，因此也就更为合理。

分布器头制造安装应符合下列要求：

(1)分布头小孔尺寸必须符合制造公差要求。

(2)分布头上的3个小孔必须均布，光滑无毛刺，无油污，并处于同一标高。

(3)分布器与汽提管连接处的接头尺寸符合公差要求，F4垫安装后不得有间隙，以免引起管头腐蚀。

(4)液体分布头与升气管组焊后同轴度应符合要求，以便于满足栅板安装的要求。

(5)分布头与升气管组焊前应进行空气阻力降试验，要求每个分布头的阻力降数值与平均阻力降的数值差在平均阻力降的8%以内为合格。大修后也应该做该试验，一般取不少于50个为试验基数。

d.汽提管

目前汽提法(CO2汽提法、NH3汽提法)尿素汽提塔换热管长一般为6m，其尿素装置生产能力的大小一般由气体管数量多少而定。汽提管用材较早是316L不锈钢，后来采用X2Cr25Ni22Mo2型不锈钢及工业纯钛，最近又出现了锆材复合管。

汽提管的制造、安装要求如下：

(1)汽提管顶端外表密封面直径公差不大于0.1mm。

(2)汽提管端面水平高度之差CO2汽提法要求不大于2mm，NH3汽提法要求不大于1mm。

(3)汽提管安装后垂直度偏差不大于0.5mm/m。检查前应松开膨胀节紧固螺栓(可取中心管与周围管比较测定)。

(4)管端应光滑无毛刺。

(5)汽提管与管板的连接采用焊接，不采用胀管连接。其原因一是避免因胀管造成的局部应力腐蚀；二是一旦管端泄漏，因管子与管板间有间隙，轻则造成腐蚀管板，重则进入蒸汽冷凝液造成的后果更为严重。

e.安全附件

汽提塔的安全附件是为了一旦汽提管破裂时，能释放低压侧内过高压力，以确保设备的安全。就采用形式而言有爆破板和安全阀两种形式。早期引进的CO2汽提法工艺中的汽提塔都采用爆破板，后来引进的NH3汽提工艺中的汽提塔一般采用安全阀。爆破板有倒拱型和预拱型爆破板。引进的CO2汽提塔爆破板采用倒拱型，其后国产尿素装置衬钛CO2汽提塔采用的是预拱型爆破板。引进的CO2汽提塔要求爆破板的直径大于100mm，实际为?准150mm，爆破压力为290N/cm2；国产衬钛汽提塔爆破压力为310N/cm2；引进的NH3汽提塔安全阀的起跳压力为280N/cm2。

爆破板的安装、使用和检修应注意以下各点：

(1)爆破板应安装于壳侧蒸汽冷凝液最高液位以上。

(2)与爆破板相连的排放管应引至车间(厂房)外，且管口向上。

(3)由于工作压力的波动及板片材料的影响，介质对板片的腐蚀等因素，须定期更换爆破板。

(4)更换新爆破板安装前应清洁干净，并着色检查。

(5)安装倒拱型爆破板前，应将刀口修钝。

(6)若自制爆破板，所选材料的成分性能都必须与原设计要求一致，要厚薄均匀，无缺陷，并经试验合格后才能使用。

(7)安装爆破板时应防止装反或装错，紧固法兰螺栓应均匀