殷在疆

摘? 要：本文主要針對(duì)尿素裝置生產(chǎn)過程中，控制好低壓系統(tǒng)的操作，對(duì)整個(gè)尿素生產(chǎn)的影響以及重要性，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行過程中，對(duì)低壓系統(tǒng)對(duì)運(yùn)行控制進(jìn)行分析，指導(dǎo)操作。

關(guān)鍵詞：低壓、分解、回收

在尿素生產(chǎn)過程中， 調(diào)節(jié)好合成塔組分和穩(wěn)定好中壓吸收塔操作對(duì)提高尿素產(chǎn)量和降低消耗至關(guān)重要， 而低壓系統(tǒng)操作在降低消耗和保證產(chǎn)品質(zhì)量方面也同樣效果顯著。經(jīng)過低壓段分解后要求未反應(yīng)物基本上完全分離，甲銨分解率和總氨蒸出率分別達(dá)到98.2%和99.4%，在工業(yè)生產(chǎn)中必須控制好低壓段分解壓力和溫度。

1.低壓分解操作控制

（一）低壓分解壓力的控制

二段分解壓力可由二段壓力調(diào)節(jié)閥控制。其值取決于二段吸收壓力。二段分解出來的氣體送往二段吸收部分，用蒸發(fā)冷凝液吸收成稀氨基甲酸銨溶液。對(duì)于二段吸收來說，不僅負(fù)擔(dān)著回收二段分解氣的任務(wù)，而且要保證返回一段吸收系統(tǒng)的水量符合裝置進(jìn)行全循環(huán)生產(chǎn)的要求，因此二段吸收的壓力取決于二段溶液的組成和溫度。而吸收液的組成要滿足完全吸收二段分解氣中的氨、二氧化碳和保持全系統(tǒng)循環(huán)水量為一恒定值這兩個(gè)要求;吸收的溫度要高于溶液組成相對(duì)應(yīng)的結(jié)晶溫度10～20℃。在這樣溶液組成和溫度下，溶液表面的蒸汽壓決定了.二段吸收的最低操作壓力，也就決定了二段的分解壓力。

（二）二段（低壓）分解溫度的控制

二段分解溫度可以通過設(shè)在分解加熱器蒸汽進(jìn)口管的調(diào)節(jié)閥予以控制，根據(jù)二分塔出口尿液溫度變化而動(dòng)作。二段分解溫度為138～145℃，要求在此溫度下使溶液中殘余氨和二氧化碳盡可能完全蒸出，同時(shí)使氣相中帶水量要小，縮二脲生成和尿素水解等副反應(yīng)要小。

（三）低壓分解溫度對(duì)蒸發(fā)系統(tǒng)的影響

①溫度低：分解后尿液中NH3/Ur（氨與尿素克分子比）和CO2/Ur（二氧化碳與尿素克分子比）高，分解液中含游離氨和甲銨多，進(jìn)入蒸發(fā)后游離氨和甲銨的蒸餾和分解大量吸熱，蒸發(fā)的熱負(fù)荷增加，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使蒸發(fā)溫度和真空度提不起。另外蒸發(fā)二次蒸汽中NH3和CO2量增加，使蒸發(fā)表冷器的冷凝負(fù)荷增加，有時(shí)引起蒸發(fā)冷凝液管道的堵塞。

②溫度高：分解后分解液中甲銨和游離氨雖然少，但是進(jìn)入蒸發(fā)的尿液中縮二脲含量高，尿素水解量增加，影響產(chǎn)品質(zhì)量和氨耗。

2、低壓吸收段

一是充分回收低壓分解氣（包括二段分解氣和解吸氣），二是調(diào)節(jié)維持系統(tǒng)水平衡，控制一，二冷吸收用水量及二段分解氣和解吸氣中含水量。

2.1低壓吸收操作控制

（一）一冷操作溫度和壓力的控制

一冷的壓力和溫度取決于二甲液的組分，在二分塔和解吸塔正常工況下，二甲液的NH3/CO2基本上不會(huì)變化，二甲液組分取決于加入吸收用水量，一冷吸收用水增加時(shí)，二甲液NH3/CO2增加，其熔點(diǎn)溫度下降;用水量減少時(shí)，NH3/CO2下降，熔點(diǎn)溫度上升。在操作中維持循環(huán)冷卻水穩(wěn)定后，一冷的溫度也就決定于加水量的多少，當(dāng)二段分解溫度上升或分解負(fù)荷上升，一冷未及時(shí)增加水量時(shí)，NH3/CO2下降，CO2%組分升高，則溫度超過40℃，二段平衡壓力也上升，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)超壓。因溫度超過40℃時(shí)，二甲液熔點(diǎn)也升高，會(huì)使二分氣相在一冷底部入口處結(jié)晶堵塞，使二分塔超壓。當(dāng)溫度升高時(shí)，則CO2在一冷中吸收不完全，在二冷中氨水含CO2量會(huì)超過指標(biāo)。

當(dāng)壓力低時(shí)，一冷中NH3/CO2下降，使一冷氣相出口氨量增大，在二冷中增加氨的吸收負(fù)荷，會(huì)增加二段尾氣中的氨含量。

溫度也不能控制過低，會(huì)使二甲液析出結(jié)晶堵塞管道，所以控制溫度高于熔點(diǎn)10～20℃操作。

（二）影響二段系統(tǒng)水平衡的因素

水平衡的標(biāo)志：Ⅰ二分塔出液尿素濃度為66.9%，表示二分塔氣相帶水正常，二分塔尿液溫度維持在合適狀態(tài)。Ⅱ再設(shè)計(jì)加入水量之下，二甲液與氨水組分正常。一，二冷液位正常，返回一吸塔后，一吸塔工藝指標(biāo)和組分正常。

影響因素：

⑴二分塔系統(tǒng)

①操作溫度過高;②氣相帶液嚴(yán)重;③二分塔液位很低，縮二脲高，氣相帶液嚴(yán)重。

二段分解塔必須改善以上三項(xiàng)的控制。否則二段系統(tǒng)是不穩(wěn)定的，表現(xiàn)在二甲液用不完，需排放，反過來又加重了解吸負(fù)荷。如果不排放多余的二甲液，入合成塔的NH3/CO2上升，全系統(tǒng)循環(huán)量大，氨耗能耗增加。

⑵解吸塔系統(tǒng)

因回流冷凝液下不來，隨著解吸氣相帶至一冷中，因解吸氣相帶液多，影響二段水平衡，使解吸系統(tǒng)不能加大解吸量，碳銨液槽液位上升。

⑶一冷氣相帶液嚴(yán)重，一冷帶至二冷，使氨水中CO2含量超標(biāo)，使不能作一吸塔頂吸收液用。二冷氣相夾帶氨水至尾吸塔，使碳銨液濃度升高。

3、低壓回收段

3.1低壓回收操作控制

從設(shè)計(jì)損耗的分配值中可以看出，液相損耗是最大的，因此工藝蒸發(fā)冷凝液的回收利用和碳銨液的全部解吸十分重要。

解吸后的排出物含氨量小于等于400ppm，以降低氨耗。解吸塔頂排除氣體稱解吸氣，含水量應(yīng)盡量少，有利于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)水平衡。

為了降低氣體中的含水量，采用解吸氣在解吸冷凝器中冷凝后的回流冷凝液進(jìn)入塔的第一塊板上，起精餾的作用，使出氣溫度下降。

3.2低壓回收設(shè)備

解吸塔

解吸塔是關(guān)系到系統(tǒng)節(jié)能降耗的一個(gè)重要設(shè)備，也是環(huán)境保護(hù)的關(guān)鍵設(shè)備。解吸操作要求廢液含氨量及氣相含水量盡可能少。在實(shí)際操作中，要保證廢液達(dá)標(biāo)，就必須提高解吸溫度，一般底部溫度控制在146.5～147℃。正常生產(chǎn)中，碳銨液濃度只有3.4%～4.0%，頂部溫度很難小于110℃，意味著氣相含水量增加。為調(diào)和這一矛盾，需要調(diào)整好冷、熱流配比，控制解吸冷卻器的溫度，使底部溫度維持在146.5±0.2℃。另外，在系統(tǒng)不正常排放或碳銨液濃度較高時(shí)，解吸冷、熱流量不宜過大，以防二段分解壓力、解吸系統(tǒng)超壓;蒸汽閥開度要以微調(diào)為主，以頂部溫度作參考，控制蒸汽閥開度，盡可能做到超前調(diào)節(jié)，防止溫度突升、突降導(dǎo)致解吸帶液。

4、總結(jié)

綜合分析低壓操作系統(tǒng)可以清楚地看到，低壓系統(tǒng)操作的控制一方面維持著合成塔的水平衡，影響著CO2的轉(zhuǎn)化率和尿素的產(chǎn)量;另一方面，肩負(fù)著節(jié)能降耗和保證產(chǎn)品質(zhì)量的雙重任務(wù)。在尿素生產(chǎn)中，在調(diào)整好合成塔組分和保證吸收塔穩(wěn)定的前提下，要把低壓系統(tǒng)的調(diào)節(jié)工作貫穿于生產(chǎn)過程的始終，只有這樣，才能保證裝置的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和低耗。

參考文獻(xiàn)

[1]《水溶液全循環(huán)工藝尿素裝置操作指南》，錢鏡清，四川元豐化工技術(shù)咨詢有限公司，2005版

[2] 《低壓系統(tǒng)操作對(duì)水溶液全循環(huán)法尿素生產(chǎn)的影響》， 彭衛(wèi)東，徐玉紅，崔杰;安陽化學(xué)工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公，2005年3月