0前言
原平吴华化工有限公司(以下简称原平吴华公司）尿素装置采用意大利斯耐姆公司的氨汽提工艺，在2009年DCS系统升级改造后，尿素产量不断提高，曾创造了年产150kt尿素的记录。但在高负荷生产的同时，中压甲铵冷凝器(冷凝器）的换热效果变差，出口甲铵液温度无法达到控制指标要求，严重影响中压吸收塔(Cl01）塔底温度的控制，致使氨耗增大、产品质量合格率降低，制约了生产系统的长周期稳定运行。为此，分析了冷凝器换热效果变差的原因并采取相应措施，取得了满意的效果。
1存在的问题
2010年春季，冷凝器出口甲铵液温度偏高，采取加大循环冷却水流量的措施后，出口甲铵液温度才趋于正常，在此工况下维持运行了2个月。2010年夏季，冷凝器出口甲铵液温度又有上升趋势，于是将冷却水阀门全部开大，但效果不明显。
利用大修机会打开冷凝器检查，发现半数以上的换热管被污垢堵塞，垢层平均厚度在1.5mm，较厚处达2.3mm，大量的污垢堆积在换热管第3管程出口和第4管程管端，且垢层坚硬。为此，先采用特制的钻头钻垢、高压水枪冲洗等措施清垢，然后再进行24h化学清洗。清理完毕后，冷凝器投入系统继续运行，但运行6个月后，其换热效果再次开始下降。
2冷凝器结垢原因分析
2.1循环水流速偏低
循环水走的是冷凝器上、下管箱之间的管程，来回走2次，即四管程。设备简体内有Φ19.05mm×1.65mm不锈钢管252根，单管程管数63根，原设计冷却水流速1m/s，按此值计算，该设备设计过水量为53.9m3／h。设计进口水温36℃，而冷凝器循环水实际进口水温≤30℃，因此上水阀门开度很小，尤其是冬季，DN100mm的上水闸阀仅开2圈，水量经常低至35m3／h。由于换热管内水的流速远小于设计值，致使水在冷凝器中的停留时间过长，导致水中悬浮物和磷酸盐沉积，造成管内结垢。
2.2通过第3和第4管程的冷却水温度偏高
原平吴华公司循环水的水质情况为：悬浮物质量浓度≤50mg/L，pH在8.5~9.5，碱度为400~900mg/L，钙离子质量浓度约为550mg/L。循环水经过第1和第2管程的过程中，吸收了甲铵液的热量，水温升高至48℃左右，再经过第3和第4管程的换热，温度升高至65—70℃。由于第3和第4管程水温较高，因而易结垢。此分析结果也与打开设备检查时发现第3和第4管程换热管污垢较多的现象相吻合。
3改造方案
借鉴同类企业的经验，从设备入手寻找解决方案。冷凝器的筒体直径仅500mm，而内部列管却多达252根，且分四管程过水，因此，过水截面较小，阻力较大。在日常生产中，进口水压在0.5MPa左右，出口水压却不到0.3MPa，不仅限制了冷凝器循环水的流量和流速，同时也给后续水系统的正常运作带来了很大的不便。
改造方案：将冷凝器下管箱的1室和3室用Φ159mm管道连通，从2室直接另接1根Φ159mm管道至循环水出口。改造前、后冷凝器结构见图1。
由图1可得知：改造后，循环水进入后由下管箱的1室和3室同时通过部分列管上升至上管箱，然后再由上管箱通过另外一部分列管下降至2室；在循环水上升和下降过程中，循环水通过列管管壁与甲铵液换热，较后从2室流出设备。即通过改造，循环水流程由四管程变成了双管程，流通截面增大了1倍，阻力大大减小，有利于增大循环水量、提高流速，且循环水的流程缩短，出口水温也不会太高。
4改造效果
2011年大修期间，原平吴华公司按上述方案对冷凝器实施了改造。改造后，冷凝器换热效果良好，系统运行稳定。改造后冷凝器运行工艺参数见表1。
实际生产中，甲铵液和循环水的进、出口温度一直稳定在指标范围内，系统较易控制。
改造后，因管程阻力降低，循环水流量由改造前的35t/h增加至约53t/h，流速也基本达到了设计值，系统运行稳定，达到一次改造而长期受益的目的。
5结语
(1)改造前，需经常调节循环水流量，所以阀门易损坏，检修、更换频繁；改造后，系统稳定，操作弹性大，除开、停车外，几乎无需进行任何调节，节约了检修费用。
(2)改造后的2年运行期间内，曾多次打开冷凝器进行检查，列管内壁基本没有结垢现象。
(3)改造后，Cl01负荷大幅降低，减小了回流氨流量，吨尿素氨耗由改造前的594kg降至588kg，年节氨效益约132万元。
(4)改造后，尿素产量由400t/d增加至435t/d，年增经济效益约380万元。
