姚 剛，姜 磊

(兗礦新疆煤化工有限公司 新疆 烏魯木齊830011)

52萬t/aCO2氣提法尿素裝置縮二脲控制方法總結(jié)

姚 剛，姜 磊

(兗礦新疆煤化工有限公司 新疆 烏魯木齊830011)

介紹了通過技術(shù)改造、優(yōu)化操作等手段將尿素成品中的縮二脲含量由農(nóng)業(yè)合格品標(biāo)準(zhǔn)提升至農(nóng)業(yè)一級品標(biāo)準(zhǔn)的方法。

縮二脲；方法；技術(shù)改造；優(yōu)化操作

縮二脲分子量為103.8[1]，無水縮二脲熔點為192～193℃，密度(-5℃)為1.467。尿素在高溫下會發(fā)生縮合反應(yīng)，兩個分子尿素的縮合反應(yīng)可生成縮二脲，反應(yīng)式如下：

尿素生產(chǎn)中縮二脲生成的因素有：溫度、尿素濃度、氨分壓、停留時間和尿素溶液中的雜質(zhì)含量等[3]。在實際生產(chǎn)中，縮二脲的生成不可避免，但如何將縮二脲的生成量減少到最低，是每個尿素生產(chǎn)企業(yè)追求的目標(biāo)。

兗礦新疆煤化工有限公司52萬t/a尿素裝置采用CO2氣提工藝，產(chǎn)品質(zhì)量執(zhí)行GB/T2440-2001標(biāo)準(zhǔn)。公司自2010年開始項目建設(shè)，2012年10月16日原始開車，開車初期尿素成品中的縮二脲含量一直在1.3%～1.6%左右(農(nóng)業(yè)合格品標(biāo)準(zhǔn)為≤1.5%)。在較長一段時間內(nèi)，困擾企業(yè)生產(chǎn)。通過對裝置優(yōu)化操作、技術(shù)改造等手段，目前尿素成品中的縮二脲含量降至1.0%以下，達(dá)到農(nóng)業(yè)一級品標(biāo)準(zhǔn)。

1 存在問題

開車初期，定期沖洗一、二段蒸發(fā)分離器時，經(jīng)常發(fā)生二段蒸發(fā)分離器下液溫度突降情況，并觀察到二段蒸發(fā)分離器視鏡處有尿素小顆粒結(jié)晶落下，最后聚集堵塞在熔融泵進(jìn)口處，造成泵不打量，只好被迫停泵，蒸發(fā)系統(tǒng)打循環(huán)，用蒸汽冷凝液溶化沖洗結(jié)晶物。導(dǎo)致尿液在系統(tǒng)中停留時間增加。

2016年6月份之前，操作規(guī)程規(guī)定現(xiàn)場工藝人員每小時沖洗1次二段蒸發(fā)分離器，因沖洗頻次高，沖洗時的溫度、真空度波動必然影響產(chǎn)品縮二脲含量，每班在塔底皮帶取樣兩次作為分析點樣，塔底皮帶取樣時，一般避開沖洗蒸發(fā)系統(tǒng)的時間，而交接班時在成品庫取樣作為綜合樣，綜合樣分析指標(biāo)為最終判定本班產(chǎn)品質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)。如此一來，經(jīng)常出現(xiàn)綜合樣縮二脲含量高于點樣的情況。

兗礦新疆煤化工有限公司CO2壓縮機(jī)出口設(shè)計溫度為120±5℃。2017年之前，因機(jī)組運行不正常，CO2壓縮機(jī)出口溫度經(jīng)常出現(xiàn)超標(biāo)情況，最高至139℃，縮二脲含量也隨壓縮機(jī)出氣溫度的升高逐漸升高，以2016年11～12月份為例，數(shù)據(jù)如下表1。

表1 縮二脲含量與壓縮機(jī)出口溫度對應(yīng)表

表1(續(xù))

2 原因分析

(1) 定期沖洗蒸發(fā)的目的是防止尿液在流速較慢區(qū)域集聚，運行周期一長，高溫形成的縮二脲粘接在設(shè)備的表面、頂部或氣相管線內(nèi)，堵塞氣相通道，影響蒸發(fā)系統(tǒng)真空度?？s二脲在水中的溶解度如圖1所示。

如圖1可以看出，水溫越高，縮二脲溶解度越大。系統(tǒng)原設(shè)計蒸發(fā)沖洗水為蒸發(fā)表冷器下液，操作溫度為42℃左右，溫度過低不但沖洗效果不明顯，而且低溫沖洗水進(jìn)入二段蒸發(fā)分離器后，會造成二段蒸發(fā)溫度突降，尿液結(jié)晶堵塞熔融泵進(jìn)口，蒸發(fā)被迫打循環(huán)。

(2) 蒸發(fā)系統(tǒng)二段蒸發(fā)分離器設(shè)計為旋風(fēng)分離式結(jié)構(gòu)，頂部無百葉窗。開車初期，規(guī)定現(xiàn)場工藝人員每小時沖洗1次二段蒸發(fā)分離器，控制室人員為防止沖洗時溫度突降，在每次沖洗前，將尿液溫度提高至高于工藝指標(biāo)2～3℃。因此，頻繁的沖洗和操作溫度的人為波動是造成綜合樣縮二脲含量明顯高于點樣的主要原因。

(3) 尿素生產(chǎn)正常時，成品縮二脲含量在系統(tǒng)中的增長情況如表2。

表2 縮二脲含量在尿素各系統(tǒng)中的增長情況

在CO2氣提塔中，合成液中會有大量氨逸出，盡管物料在氣提塔內(nèi)停留時間只有1min左右，仍然有相當(dāng)多的縮二脲生成。為了減少縮二脲的生成，在達(dá)到盡可能高的氣提效率前提下，一般會控制CO2氣提塔出液溫度和液位在低限運行。但是，在氣提塔殼側(cè)蒸汽壓力與生產(chǎn)負(fù)荷相對應(yīng)的情況下，由于CO2壓縮機(jī)出口溫度偏高，導(dǎo)致CO2氣提塔出液溫度升高，縮二脲在高壓系統(tǒng)生成量增加，表3為系統(tǒng)分段取樣的分析結(jié)果，高壓系統(tǒng)(CO2氣提塔出液縮二脲含量)產(chǎn)生的縮二脲明顯高于設(shè)計指標(biāo)，循環(huán)和蒸發(fā)系統(tǒng)指標(biāo)正常。CO2壓縮機(jī)出口溫度偏高是導(dǎo)致本次縮二脲偏高的另一主要原因。

表3 尿素系統(tǒng)縮二脲含量分段分析表

3 解決方法

(1)將蒸發(fā)系統(tǒng)沖洗水由原設(shè)計蒸發(fā)表冷器下液改為蒸汽冷凝液。蒸汽冷凝液溫度在90℃以上，不但沖洗效果好，更有效避免因沖洗水溫度低造成二段蒸發(fā)分離器下液溫度突降情況發(fā)生。改造后，除因操作工操作失誤外，蒸發(fā)系統(tǒng)再無因蒸發(fā)沖洗造成打循環(huán)現(xiàn)象的發(fā)生。

(4)通過對蒸發(fā)系統(tǒng)真空度變化的摸索和調(diào)整，將蒸發(fā)系統(tǒng)沖洗頻率由每小時1次改為每6小時1次，大幅度降低由于溫度的人為波動對縮二脲含量的影響。

(4)利用停車機(jī)會對CO2壓縮機(jī)進(jìn)行了檢修，使CO2壓縮機(jī)出口溫度恢復(fù)至設(shè)計指標(biāo)，氣提塔出液中縮二脲含量也降至0.3%～0.4%左右。

4 其它經(jīng)驗總結(jié)

(1) 在前系統(tǒng)允許的情況下，盡量維持尿素裝置高負(fù)荷運行，否則低負(fù)荷運行會造成尿液在系統(tǒng)中的停留時間增加，縮二脲含量升高。

(2) 尿液上塔管線的夾套保溫蒸汽壓力要根據(jù)氣溫變化情況隨時調(diào)節(jié)，盡量控制低限[4]，保證尿液管線不堵就行，防止尿液在上塔管線二次加熱，造成縮二脲的升高。

(3) 利用停車機(jī)會檢查上塔管線，防止因材質(zhì)問題、沖刷腐蝕等造成管線凹癟、蒸發(fā)積液。

5 結(jié)語

實際尿素生產(chǎn)過程中，縮二脲的生成不可避免，但是通過認(rèn)真分析縮二脲生成的諸多因素如溫度壓力控制、尿液停留時間和蒸發(fā)系統(tǒng)沖洗操作等，結(jié)合裝置運行出現(xiàn)的實際問題，有針對性的逐項分析、解決，一定能夠?qū)⒛蛩爻善分械目s二脲含量降至較低水平。

[1] 金 超，包經(jīng)珊.利用尿液生產(chǎn)復(fù)合肥時控制縮二脲生成的措施[J].石油化工應(yīng)用，2013 (10)：84-87.

[2] 李 海.尿素生產(chǎn)中縮二脲的形成及降低其含量的措施[J].安徽化工，2010(02)：55-56.

[3] 徐春齊，鄒彩俠.尿素產(chǎn)品質(zhì)量影響因素的分析及控制[J].安徽化工，2015 (03)：49-51.

[4] 黃隆春.尿素質(zhì)量攻關(guān)綜述[J].中氮肥，1998(05)：17-20.

(本文文獻(xiàn)格式：姚 剛，姜 磊.52萬t/aCO2氣提法尿素裝置縮二脲控制方法總結(jié)[J].山東化工，2017，46(10)：140，146.)

2017-04-01

姚 剛(1975—)，江蘇睢寧人 副總經(jīng)理， 高級工程師， 大學(xué)本科學(xué)歷 ，工程碩士學(xué)位 ，從事煤化工生產(chǎn)及研究工作。

TQ444.1

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1008-021X(2017)10-0140-01