浅谈尿素气提塔的结构特点
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气提是一个物理过程，它采用一个气体介质破坏原气液两相平衡而建立一种新的气液平衡状态，使溶液中的某一组分由于分压降低而解吸出来，从而达到分离物质的目的。例如，A为液体，B为气体，B溶于A中达到气液平衡，气相中以B气相为主，加入气相汽提介质C时，气相中A、B的分均均降低从而破坏了气液平衡，A、B物质均向气相扩散，但因气相中以B为主，趋于建立一种新的平衡关系，故大量B介质向气相中扩散，从而达到气液相分离目的。通过控制气提介质的量可以控制气提程度。
尿素生产装置中的气提塔是尿素生产工艺过程中主要的设备之一。北大荒农业股份公司浩良河化肥分公司尿素生产采用水溶液全循环法，采用的是二氧化碳作汽提介质。根据多年来在尿素生产中总结的经验并查阅相关资料，现以二氧化碳作为汽提介质的气提塔为例，浅析气提塔的主要结构及特点。
气提塔的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。其主要部分包括密封结构、衬里、液体分布系统以及附件等。
一、密封结构
尿素生产装置中气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，包括气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。
二、衬里
尿素气提塔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，气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汽提法的气提塔多为8mm厚的爆炸型316L不锈钢衬里，NH3气提塔多为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。
三、液体分布系统
液体分布系统是气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，就会降低气提塔的汽提效率，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。进入气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，进入气提塔顶部，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。
分布器头制造安装有着严格的标准：
主要包括：分布头小孔尺寸必须符合制造公差要求；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；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；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；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。
四、汽提管
CO2汽提法尿素气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。
对于汽提管的制造、安装同样有着严格的标准：汽提管顶端外表密封面直径公差不大于0.1mm；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；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）；管端应光滑无毛刺；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。
五、安全附件
气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（也称为爆破片）和安全阀两种形式。
按照结构型式来分类，爆破片主要有三种，即平板型、正拱型和反拱型。平板型爆破片的综合性能较差，主要用于低压和超低压工况，尤其是大型料仓。正拱型和反拱型的应用场合较多。对于传统的正拱型爆破片，其工作原理是利用材料的拉伸强度来控制爆破压力，爆破片的拱出方向与压力作用方向一致。 在使用中发现，所有的正拱型爆破片都存在相同的局限：爆破时，爆破片碎片会进入泄放管道；由于爆破片的中心厚度被有意减弱，易于因疲劳而提前爆破；操作压力不能超过爆破片最小爆破压力的65%。由此导致了反拱型爆破片的出现。这种爆破片利用材料的抗压强度来控制其爆破压力，较之传统的正拱型爆破片，其具有抗疲劳性能优良、爆破时不产生碎片且操作压力可达其最小爆破压力90%以上的优点。
早期引进的CO2汽提法工艺中的气提塔都采用爆破板，后来引进的NH3汽提工艺中的气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气提塔爆破板采用倒拱型，其后国产尿素装置衬钛CO2气提塔采用的是预拱型爆破板。引进的CO2气提塔要求爆破板的直径大于100mm，实际标准150mm，爆破压力为290N/cm2；国产衬钛气提塔爆破压力为310N/cm2；引进的NH3气提塔安全阀的起跳压力为280N/cm2。
鉴于爆破板在安全生产中的重要作用，其安装、使用和检修应严格按照以下标准：
爆破板应安装于壳侧蒸汽冷凝液最高液位以上；与爆破板相连的排放管应引至车间（厂房）外，且管口向上；须定期更换爆破板；更换新爆破板安装前应清洁干净，并着色检查；安装倒拱型爆破板前，应将刀口修钝；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；安装爆破板时应防止装反或装错，紧固法兰螺栓应均匀。