提高尿素產(chǎn)品質(zhì)量的措施

竇宏劍

(靈石中煤化工有限責(zé)任公司 ， 山西 靈石031300)

摘要：為提高尿素產(chǎn)品的質(zhì)量，靈石中煤化工根據(jù)裝置自身的特點(diǎn)，有針對(duì)性地采取了一系列產(chǎn)品質(zhì)量控制措施，提高尿素優(yōu)等品率。

關(guān)鍵詞：尿素產(chǎn)品 ； 質(zhì)量 ； 控制 ； 措施

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ441.41

收稿日期：2015-01-12

作者簡(jiǎn)介：竇宏劍(1977-)，男，化工工藝工程師，從事化工生產(chǎn)管理工作，電話(huà)：15635448248。

靈石中煤化工廠尿素裝置是由中國(guó)五環(huán)科技股份有限公司承擔(dān)詳細(xì)設(shè)計(jì)，采用荷蘭斯塔米卡邦公司二氧化碳改良汽提法生產(chǎn)工藝，設(shè)計(jì)能力為日產(chǎn)尿素850 t裝置，公司利用中煤九鑫焦化公司年產(chǎn)200萬(wàn)t/a焦炭的剩余焦?fàn)t煤氣為原料生產(chǎn)合成氨，再進(jìn)一步加工為尿素。尿素市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，只有靠最低的成本和最高的產(chǎn)品質(zhì)量才能保證企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益最大化，尿素生產(chǎn)過(guò)程中控制內(nèi)在質(zhì)量(總氮、水分、縮二脲)和外觀質(zhì)量(強(qiáng)度、粒度)尤為重要。

1尿素成品縮二脲含量生成因素及措施

由于焦化廠供氣不均衡，波動(dòng)大導(dǎo)致我廠尿素系統(tǒng)常常維持在60%～70%負(fù)荷生產(chǎn)，在這種情況下，縮二脲含量一般都在1.5%～3%。 尿素中縮二脲含量高，會(huì)燒壞植物的葉和嫩枝，嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒死植物，因此控制好尿素中的縮二脲含量是提高產(chǎn)品質(zhì)量，對(duì)用戶(hù)負(fù)責(zé)的重要因素。系統(tǒng)生成縮二脲主要與下列因素有關(guān)：①尿液溫度越高，縮二脲生成越快；②物料停留時(shí)間越長(zhǎng)，縮二脲生成量越高；③尿液中氨分壓越低，縮二脲生成量越高；④縮二脲生成速度隨尿液濃度的提高而加快；⑤相同的生產(chǎn)控制條件下，系統(tǒng)生產(chǎn)負(fù)荷的大小決定尿液在系統(tǒng)中的停留時(shí)間，負(fù)荷越小，尿液停留時(shí)間越長(zhǎng)，生成的縮二脲量越多。

其中溫度對(duì)縮二脲生成的影響最為明顯，另外系統(tǒng)負(fù)荷的大小對(duì)縮二脲的生成也有較大影響。一般來(lái)說(shuō)，負(fù)荷越大，產(chǎn)品合格率與一級(jí)品率越高。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，降低產(chǎn)品中縮二脲含量，對(duì)低負(fù)荷生產(chǎn)尿素成品縮二脲的控制與操作提出了以下措施。

1.1高壓系統(tǒng)控制與操作措施

①縮短物料在系統(tǒng)中停留時(shí)間。生產(chǎn)負(fù)荷低，適當(dāng)降低各設(shè)備液位，控制合成塔液位在55%～75%，汽提塔液位在25%～30%，可減小停留時(shí)間。②控制好高壓系統(tǒng)溫度，低負(fù)荷生產(chǎn)時(shí)，汽提塔出液溫度≤168 ℃。③控制稍高的氨碳比，適量的過(guò)剩氨對(duì)降低尿素水解和抑制縮二脲生成是有利的?？刂芅/C在3.0(物質(zhì)的量比)左右，可以取得好的效果。同時(shí)可減緩高壓設(shè)備的腐蝕。

1.2低壓系統(tǒng)控制與操作措施

低壓系統(tǒng)降低設(shè)備液位，降低分解溫度，保證進(jìn)蒸發(fā)系統(tǒng)的尿液中有一定量的游離氨存在，以抑制縮二脲等副反應(yīng)的發(fā)生，措施如下：①降低精餾塔液位在25%～30%。②適當(dāng)降低低壓分解溫度，將溫度調(diào)整到130～132 ℃，保證進(jìn)入尿液槽的尿液中有一定量的游離氨存在。③閃蒸槽壓力調(diào)整至-50 kPa。

1.3蒸發(fā)系統(tǒng)控制與操作措施

①蒸發(fā)系統(tǒng)中尿液緩沖槽液位控制在5%～10%，蒸發(fā)二段液位在保證熔融泵不抽空的情況下控制在20%左右。②蒸發(fā)溫度控制在指標(biāo)低限操作(一段蒸發(fā)出液溫度126～128 ℃，二段蒸發(fā)出液溫度136～138 ℃)。③造粒管線(xiàn)夾套蒸汽壓力由原來(lái)的0.28 MPa降至0.25 MPa，以造粒管線(xiàn)頂部溫度為參考(133.5～134.5 ℃)，保證與二段出液溫度有2.0～2.5 ℃左右的溫差即可。④適當(dāng)調(diào)整蒸發(fā)系統(tǒng)操作壓力，增加蒸發(fā)一、二段之間的壓差來(lái)提高尿液在蒸發(fā)系統(tǒng)的流速，降低尿液在蒸發(fā)二段內(nèi)的停留時(shí)間。將蒸發(fā)二段操作壓力調(diào)整到-85～-80 kPa(保證成品水分不超標(biāo)的前提下)，一段蒸發(fā)壓力提高到-58～-52 kPa。⑤減少蒸發(fā)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)循環(huán)次數(shù)和時(shí)間，避免尿液經(jīng)兩次蒸發(fā)提濃后縮二脲超標(biāo)。⑥開(kāi)、停車(chē)過(guò)程中減少蒸發(fā)系統(tǒng)的走水時(shí)間，控制在15 min左右走通水即可，確保尿液槽中尿液的濃度不至下降很多，以減少蒸發(fā)開(kāi)工過(guò)程中循環(huán)提濃的時(shí)間。⑦低負(fù)荷下操作中適當(dāng)增加蒸發(fā)一、二段的沖洗頻次，每?jī)尚r(shí)一次，保證蒸發(fā)系統(tǒng)真空穩(wěn)定，避免蒸發(fā)真空波動(dòng)而使溫度產(chǎn)生大幅波動(dòng)，甚至造成跨溫導(dǎo)致蒸發(fā)系統(tǒng)轉(zhuǎn)循環(huán)，增加尿液在蒸發(fā)系統(tǒng)的停留時(shí)間的事件發(fā)生。同時(shí)控制好沖洗水量，沖洗時(shí)間控制在6 min左右。⑧蒸發(fā)系統(tǒng)在轉(zhuǎn)循環(huán)后造粒時(shí)，要控制好蒸發(fā)負(fù)荷以免造成產(chǎn)品質(zhì)量不合格(大槽液位下降速度每小時(shí)不大于2%，使系統(tǒng)的新鮮尿液能及時(shí)補(bǔ)充進(jìn)來(lái)，與原尿液中和，使Bi達(dá)到較好的水平)。⑨蒸發(fā)系統(tǒng)轉(zhuǎn)循環(huán)時(shí)間若超過(guò)30 min，則要破真空，降溫操作，避免尿液長(zhǎng)時(shí)間加熱循環(huán)。

通過(guò)以上措施，使產(chǎn)品縮二脲的含量從原來(lái)的1.5%～3%降到1.0%左右，由不合格產(chǎn)品成為合格的農(nóng)用產(chǎn)品。

2水分含量超指標(biāo)生成因素及措施

正常生產(chǎn)中，蒸發(fā)系統(tǒng)溫度、真空度對(duì)成品的水分含量影響很大。另外，若蒸發(fā)系統(tǒng)負(fù)荷過(guò)大，由于設(shè)備傳熱面積所限，即使采用上限操作指標(biāo)，尿液中的水分也不易蒸出，從而造成水分超標(biāo)。要防止成品中水分超標(biāo)，生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)注意以下問(wèn)題。

①蒸汽預(yù)熱噴頭時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，否則，會(huì)造成造粒塔內(nèi)太潮，使產(chǎn)品含水量增加。②開(kāi)始造粒與停止造粒階段， 由于要用蒸汽預(yù)熱噴頭，物料中伴有蒸汽冷凝液，會(huì)造成局部成品水分增加。為防止這種現(xiàn)象發(fā)生，可以在蒸汽管線(xiàn)低點(diǎn)增加導(dǎo)淋，預(yù)熱之前，先將冷凝液排掉即可。③正確沖洗二段蒸發(fā)分離器結(jié)晶，否則易造成熔融物短期含水量過(guò)高。如蒸發(fā)器因縮二脲結(jié)晶析出而結(jié)疤，使汽道阻塞，影響真空，應(yīng)及時(shí)熱煮清洗。④防止冷凝液或冷卻水漏入系統(tǒng)。熔融泵入口蒸汽冷凝液閥如未關(guān)死，會(huì)漏入造粒管線(xiàn)，使尿素含水量過(guò)高，嚴(yán)重時(shí)造成“拉稀”。另外，有些熔融泵采用的密封填料失效，也會(huì)使冷卻水漏入?？偪厥依锶缬写笃聊槐O(jiān)測(cè)設(shè)備， 總控操作人員應(yīng)注意觀察尿素成品顆粒的情況以及熔融泵出口至噴頭的溫度，若該溫度低于136 ℃，則應(yīng)及時(shí)檢查?，F(xiàn)場(chǎng)人員應(yīng)定時(shí)巡檢輸送皮帶上尿素成品顆粒的情況。⑤控制好一段蒸發(fā)器的溫度和真空度，使尿液濃度在95%左右，濃度高了，尿素會(huì)結(jié)晶析出，影響正常生產(chǎn)；濃度低了，后續(xù)工序負(fù)荷過(guò)重。控制好二段蒸發(fā)溫度和真空度，溫度高則水分低，但會(huì)促進(jìn)縮二脲的生成。所以，在控制好溫度的同時(shí)，主要是保持良好的真空度。⑥氣候影響主要發(fā)生在高溫、高濕季節(jié)和陰雨天氣，造粒塔內(nèi)成品因吸濕而含水量過(guò)高。當(dāng)尿素顆粒表面水蒸氣分壓低于空氣中水蒸氣分壓時(shí)，尿素吸濕造成產(chǎn)品水分增加。尤其在雨季，空氣相對(duì)濕度≥90 ，使成品尿素水分含量升高的可能性較大，甚至超標(biāo)，影響尿素的優(yōu)等品率。根據(jù)季節(jié)及空氣的溫度、濕度大小與風(fēng)向，及時(shí)調(diào)節(jié)造粒塔風(fēng)窗進(jìn)風(fēng)量。

3影響尿素成品外觀質(zhì)量因素及措施

我廠生產(chǎn)的尿素粒度符合國(guó)標(biāo)要求，大部分都在95%以上，但整體粒度存在不均勻，微粒、粉塵多現(xiàn)象。通過(guò)分布測(cè)試得知尿素粒度在0.85～2.8 mm的組成約97%，而0.85以下的顆粒占2%～5%，與原設(shè)計(jì)的<1%有較大差距。尿素顆粒有互相黏連現(xiàn)象易形成結(jié)塊；尿素抗壓強(qiáng)度低，在儲(chǔ)存、運(yùn)輸過(guò)程中易破碎，產(chǎn)生微粒及粉塵，影響尿素外觀質(zhì)量。

3.1尿素成品粒度問(wèn)題

尿素產(chǎn)品粒度問(wèn)題通常表現(xiàn)為顆粒不規(guī)則、不均勻、機(jī)械強(qiáng)度低、粉塵含量高或結(jié)塊，主要原因是噴頭轉(zhuǎn)速與生產(chǎn)負(fù)荷不相對(duì)應(yīng)，噴頭小孔不潔凈或毛刺引起的。尿素粉塵大多是由于顆粒的機(jī)械強(qiáng)度不夠造成的。

①由于雜物及縮二脲的沉積造成噴頭、噴孔堵塞，每月倒換清理噴頭，噴頭采用竹簽清孔，保持噴頭清潔暢通。②更換新噴頭，利用更換噴頭機(jī)會(huì)，徹底清理噴頭及下料口外邊緣附著的尿素結(jié)塊，保證尿素有均勻粒度。③噴頭轉(zhuǎn)速與尿素顆粒成反比，轉(zhuǎn)速越高，粒度越小，反之轉(zhuǎn)速越低，粒度越大，如轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)不當(dāng)會(huì)造成尿素粒度不均勻及強(qiáng)度下降。所以在不同的季節(jié)、不同的負(fù)荷采用不同的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速的確定通過(guò)篩分分析確定，這樣可以保證生產(chǎn)出粒度均勻、高強(qiáng)度的尿素產(chǎn)品。④尿液中游離氨含量也影響產(chǎn)品粒度。游離氨在液滴冷卻和結(jié)晶過(guò)程中不斷蒸發(fā)，在顆粒中形成裂隙和氣孔，易形成空心尿素和開(kāi)口的尿素顆粒，使產(chǎn)品強(qiáng)度降低，粉塵量增加。⑤可采用電除塵和旋風(fēng)除塵等除塵設(shè)備來(lái)降低粉塵含量。

3.2防止尿素結(jié)塊

由造粒塔輸送到成品庫(kù)房的尿素受質(zhì)量(含水率)、環(huán)境條件(溫度、濕度)及堆料積壓的影響，容易結(jié)塊。一些結(jié)塊后的尿素在包裝及運(yùn)輸過(guò)程中會(huì)破碎，破碎使粉塵增多更容易結(jié)塊，這不僅損害了企業(yè)的信譽(yù)，也會(huì)給企業(yè)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。尿素結(jié)塊的原因主要有以下幾點(diǎn)：①成品尿素水含量大于0.4%時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不同程度的結(jié)塊。尿素的熔點(diǎn)和強(qiáng)度隨著所含水量的增加而下降，當(dāng)達(dá)到一定程度后便逐漸溶解，互相黏連形成結(jié)塊。②控制好塔內(nèi)尿素粒子溫度。在尿素粒子從造粒塔頂落至塔底過(guò)程中，溫度過(guò)高容易造成輸送過(guò)程結(jié)塊。粒子在降溫時(shí)，部分水蒸氣冷凝于顆粒表面，并使表層溶解，從而互相黏結(jié)。所以，尿素包裝前溫度必須冷卻至60 ℃以下。

生產(chǎn)過(guò)程中可采用降低產(chǎn)品含水量、改進(jìn)包裝和改善儲(chǔ)存環(huán)境條件等措施來(lái)緩解產(chǎn)品結(jié)塊。同時(shí)可在造粒塔底部的輸送帶上噴防結(jié)塊劑的方法解決尿素的結(jié)塊問(wèn)題，可以達(dá)到防止結(jié)塊和提高產(chǎn)品松散度的效果。

4總結(jié)

提高尿素產(chǎn)品質(zhì)量，關(guān)鍵要控制縮二脲的生成量，防止水分超標(biāo)，降低尿素產(chǎn)品的粉塵含量，有效避免尿素結(jié)塊。在平時(shí)的工作中要加強(qiáng)監(jiān)控，及時(shí)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，同時(shí)將操作經(jīng)驗(yàn)和化驗(yàn)分析數(shù)據(jù)相結(jié)合，對(duì)各種影響因素綜合考慮，尋找出最佳的操作方法，從而達(dá)到提高尿素產(chǎn)品質(zhì)量的目的。

中國(guó)將引領(lǐng)世界清潔煤炭利用

中華能源基金委員會(huì)近日發(fā)布的一份報(bào)告稱(chēng)，中國(guó)未來(lái)進(jìn)一步城鎮(zhèn)化、工業(yè)化的龐大規(guī)模所引發(fā)的能源需求，將為世界提供不可多得的清潔煤炭技術(shù)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用所需的寶貴市場(chǎng)空間，中國(guó)將引領(lǐng)世界清潔煤炭利用。

《CEFC中國(guó)能源焦點(diǎn)2014：清潔煤炭利用》的英文報(bào)告收集、整理、翻譯了中國(guó)多位學(xué)界、業(yè)界專(zhuān)家對(duì)中國(guó)發(fā)展煤炭清潔高效利用的意見(jiàn)和看法，就清潔煤炭技術(shù)未來(lái)在中國(guó)的推廣及其將面臨的挑戰(zhàn)進(jìn)行詳細(xì)分析，并通過(guò)大量一手材料，系統(tǒng)介紹了清潔煤炭利用在中國(guó)的最新發(fā)展及趨勢(shì)。

該報(bào)告提到，中國(guó)經(jīng)歷近30年的快速發(fā)展，以煤為主的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)亟須調(diào)整，以應(yīng)對(duì)來(lái)自環(huán)境污染以及氣候變化等多方面的挑戰(zhàn)。嚴(yán)格控制煤炭消費(fèi)總量，大力發(fā)展煤炭替代能源，成為了中國(guó)政府及民間共同的目標(biāo)。

報(bào)告指出，作為傳統(tǒng)的煤炭生產(chǎn)及消費(fèi)大國(guó)，中國(guó)30多年來(lái)高度依賴(lài)煤炭生產(chǎn)與消費(fèi)的發(fā)展慣性，非一朝一夕所能改變。截至2013年底，煤炭占中國(guó)一次能源消費(fèi)比重，雖較往年略有降低，卻仍占到超過(guò)65%的比重。根據(jù)國(guó)務(wù)院最新發(fā)布的“能源發(fā)展戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃(2014-2020年)”，2020年煤炭占中國(guó)一次能源消費(fèi)比重的目標(biāo)仍將占62%左右。

該報(bào)告內(nèi)容涵蓋清潔煤炭政策分析、先進(jìn)煤電技術(shù)、先進(jìn)煤轉(zhuǎn)化技術(shù)、煤炭多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)等，以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)馁Y料分析作基礎(chǔ)，希望對(duì)關(guān)注中國(guó)能源發(fā)展的機(jī)構(gòu)與個(gè)人，特別是海外讀者，提供有價(jià)值的參考。同時(shí)，也希望為西方讀者打開(kāi)一道了解中國(guó)學(xué)者及專(zhuān)家如何看待未來(lái)中國(guó)發(fā)展清潔煤炭利用的大門(mén)，將中國(guó)在清潔煤炭利用領(lǐng)域的發(fā)展最新成果分享給世界，促進(jìn)中外能源界交流協(xié)作。

中華能源基金委員會(huì)為民間智庫(kù)，注冊(cè)于香港，致力于促進(jìn)全球能源合作和文化交流。