“1830”工程尿素裝置建設(shè)及運(yùn)行

“18.30程尿素裝置建設(shè)及運(yùn)行前言200×104t/a2023202336013“18.30”(18×10tNH3

／a)Ur工程。該工程承受了目前氮肥行業(yè)成熟牢靠的多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)和成果。整個工程總決算投資3.6億元，分二12×10tNHa2023123

／a202311Ur1226422023122519.99×104t，尿素32×10t111.06106.61.435×104t0.543×10t4.531.5“18.30”30×10t/a建設(shè)和生產(chǎn)狀況小結(jié)如下。尿素裝置生產(chǎn)工藝的選擇CO2

與氨是在合成塔中合成尿素的。實(shí)際生產(chǎn)中，每次反響僅有2/3左右CO2

轉(zhuǎn)化為尿2

CO2

CO2

與氨從反響液中分別出來。是水溶液全循環(huán)法，二是汽提全循環(huán)法。30×104t/a衡量一個尿素生產(chǎn)工藝的優(yōu)劣主要從以下幾方面考慮。原料(CO2

(3)投資要少。(4)產(chǎn)品質(zhì)量要好，操作便利。水溶液全循環(huán)尿素生產(chǎn)工藝NH3

和CO2

冷凝成液NH3

和吸取成甲銨水溶液，再用泵將上述物料全部返回尿素合成塔中循環(huán)利用。該工藝技術(shù)成熟，從工藝到設(shè)備制造以至操作治理都積存了豐富的閱歷，投資相對較少，建設(shè)周期6～13)×10t/a“8.13”年投產(chǎn)以來生產(chǎn)力氣及各項(xiàng)指標(biāo)都到達(dá)了先進(jìn)水平。202320.4×10t580kg、蒸汽耗1200kg。但該工藝明顯缺乏的是以水溶液的方式將合成液中未轉(zhuǎn)化的甲銨和氨進(jìn)展降壓逐級分別，逐級吸取，再返回合成塔，大量的甲銨生成熱未能充分利用，反而需要大量蒸汽和冷卻水。由于入尿塔液相水碳比及氨碳比高，合成轉(zhuǎn)化率低，后序氨及CO2

回收量大，消耗高。其生產(chǎn)工藝流程框圖見圖1。CO2

汽提尿素生產(chǎn)工藝汽提全循環(huán)工藝最早消滅于20世紀(jì)60年月中期，以CO2

汽提技術(shù)和氨汽提技術(shù)為代表，我國70CO2

汽提法大型尿素裝置，80年月引進(jìn)氨汽提工藝。CO2步驟可分為四個階段。原料CO2

的壓縮和氨的加壓；在尿素合成塔中進(jìn)展尿素的合成和在高壓下用CO2與氨的大局部被汽提出來，再返回合成塔重利用；

汽提合成反響液，并將反響液中未反響的CO2CO2成塔，即低壓循環(huán)回收過程；尿素溶液蒸發(fā)和造粒。2)。

CO2(1)CO2

汽提是在與合成同等壓力下冷凝吸取氨和CO，回收效率高，返回的水碳比和氨碳比低，合2成轉(zhuǎn)化率高，抑制了水溶液全循環(huán)法低壓冷凝吸取，溶液水量多，使合成轉(zhuǎn)化率低的缺點(diǎn)。(2)由于CO2

汽提效率和NHCO3 2

回收率高，減輕了低壓系統(tǒng)的負(fù)荷，省去了中壓分解和回收，流程短、設(shè)備少、投資省，利于治理和操作，抑制了水溶液全循環(huán)工藝逐級降壓分解和冷凝回收的冗長流程。(3)CO2

汽提氣的冷凝溫度高，能量回收利用更為完全，甲銨生成熱能夠做到副產(chǎn)蒸汽自用，既降低了消耗又節(jié)約了冷卻水量。(4)CO2

汽提工藝合成轉(zhuǎn)化率高，反響壓力低，熱量回收充分，尿素生產(chǎn)主要消耗氨、蒸汽、電、冷卻水，均比水溶液全循環(huán)工藝低。架內(nèi)，占地面積小，布置較緊湊，由于流程簡化開停車時間短，操作相對穩(wěn)定。氨汽提工藝N／C=3.3～3.615.0～15.5MPa14.5～15.0MPa，兩者有確定的壓差是氨汽提工藝的設(shè)計特點(diǎn)。氨汽提法的生產(chǎn)步驟：原料CO2

的壓縮和液氨的加壓；在合成塔中進(jìn)展尿素的合成和在高壓下用氨汽提合成反響液，并將反響液中未反響的CO2大局部汽提出來回收返回合成塔；

與氨，將汽提液降壓至1.7MPa并加熱，使未反響CO2

與氨分別出來，用稀溶液和液氨吸取，得到的溶液用泵加壓返回合成塔，此即為中壓循環(huán)。回收得到的液氨，也用泵加壓返回合成塔；連續(xù)降低壓力到0.35MPaCO2中壓循環(huán)，此階段稱為低壓循環(huán)；(5)尿素溶液蒸發(fā)和造粒。

由以上生產(chǎn)步驟可見：氨汽提塔實(shí)質(zhì)上是一臺高壓分解塔并無氣態(tài)氨通入，實(shí)際上并不 是真正意義上的汽提，可稱之為“自汽提”，由于汽提后的尿液中氨含量高達(dá)23％(CO2

8％)，在溶液回收這一步，致使流程簡潔，設(shè)備增多，操作簡潔波動。CO2

汽提工藝。水溶液全循環(huán)、CO2

汽提、氨汽提三種工藝技術(shù)的比較三種尿素工藝技術(shù)比較見表1。分析上表所列三種工藝的特點(diǎn)。轉(zhuǎn)化率和氨碳比 在尿塔中CO2

汽提工藝的CO2

轉(zhuǎn)化率要比氨汽提工藝低，但正由于氨汽提工藝較高的氨碳比使得其操作溫度和壓力都較CO2

于氨汽提工藝較高的氨碳比和氨在水中的溶解度較CO2

高致使尿素裝置后工序負(fù)荷加大，高壓圈內(nèi)未設(shè)置熱能回收裝置，導(dǎo)致消耗高。工藝布置 CO2

修和操作。加氧量 改進(jìn)后的CO2

0.35％～0.45％(V)，但氨汽提塔的腐蝕仍較嚴(yán)峻。燃爆的可能性 改進(jìn)型的CO2

汽提工藝設(shè)置了CO2

脫氫工序，尿素裝置的尾氣中不再含有氫，處于爆炸區(qū)間，有產(chǎn)生爆炸的可能。設(shè)備和材料的腐蝕 CO2

汽提工藝最可能產(chǎn)生腐蝕的是高壓圈設(shè)備和水解塔，而氨汽提尿素工2

汽提工藝的尿塔正常CO2

17～2015作治理等緣由造成設(shè)備腐蝕而提前檢修、更換的也有其例。操作彈性 CO2

70％負(fù)荷以上，開停車時間和到達(dá)穩(wěn)定的時間短，而氨易穩(wěn)定，易引起停車。能耗 在系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，兩種汽提法的氨耗、水和蒸汽耗相當(dāng)，但就電耗而言，CO汽2法工藝的蒸汽和冷卻水消耗要比全循環(huán)工藝低。綜上分析：以上三種尿素生產(chǎn)工藝各具優(yōu)缺點(diǎn)。從投資和可行性考慮，CO2

汽提由于設(shè)備少，流程短，能節(jié)約投資(與氨汽提比)，而且氨汽提塔等設(shè)備的設(shè)計和制造還不能國產(chǎn)化；從消耗和生產(chǎn)本錢考慮，水溶液全循環(huán)工藝雖然投資比CO2

230×10t/aCO2蒸發(fā)造粒工藝確實(shí)定

汽提工藝。各具優(yōu)缺點(diǎn)，在此不贅述。由于流化床造粒的環(huán)境效益和市場前景具有明顯的優(yōu)勢，特別是本公司已有一15×10t/a裝置的建設(shè)與運(yùn)行30×104t/aCO2

汽提尿素生產(chǎn)裝置由中國五環(huán)公司擔(dān)當(dāng)設(shè)計，十三化建二公司承建安裝工程。設(shè)計和建設(shè)中留意承受先進(jìn)牢靠的節(jié)能降耗技術(shù)，充分吸納已投產(chǎn)廠的成熟閱歷，堅持走國產(chǎn)化道路，全部316LMOD表)和材料。20236320238t33203.5t，1279.1t，1208613465CO21.3m2成品庫房)，其中尿素主裝置和CO2萬元。

81622580CO2

汽提裝置概況工藝流程CO2

汽提、高壓甲銨冷凝和洗滌、以及低壓分解吸取、蒸發(fā)、造4。主要設(shè)備見表2尿素裝置開車運(yùn)行狀況30×104taCO2

汽提尿素裝置投產(chǎn)運(yùn)行一年來，受電負(fù)荷及供氨缺乏的限制，始終未能滿量生產(chǎn)，70％～90％負(fù)荷下運(yùn)行。20231167444.5t1240.75t1279.1t2臺CO260％～655較富有，均有較大余量。由于高壓圈設(shè)備緩沖余量大，整個裝置的彈性較強(qiáng)，易于操作，各項(xiàng)工藝指標(biāo)比較抱負(fù)，運(yùn)行狀況平穩(wěn)。開車中的問題與改進(jìn)常運(yùn)行，經(jīng)整改很快轉(zhuǎn)入正常。主要有：接參與熔融泵入口。進(jìn)一步取消甲醛計量泵，使甲醛重力流入熔融泵入口。加熱器解決，現(xiàn)已更換面積較大的的霧化空氣加熱器。(4)洗滌器上部未設(shè)置絲網(wǎng)分別層，洗滌氣相帶液嚴(yán)峻，經(jīng)加分別層解決了出氣帶液。本裝置設(shè)置了CO2

壓縮機(jī)三段出口的中壓脫氫系統(tǒng)，但未投運(yùn)。緣由是設(shè)計中未考慮CO2

氣有機(jī)HSCO＜0.1×1－6的要求，因2 2此脫氫裝置尚未使用。統(tǒng)波動。正常生產(chǎn)主要工藝指標(biāo)(1)CO2

CO純度(％)(V) 96.5～96.82O含量(％)(V) 0.7～0.82HS2

0.03～0.05(2)高壓圈壓力(MPa) (3)尿素合成塔出氣溫度(℃) 181～183出液溫度(℃) 181～183NH/CO(摩爾比) 3.0～3.33 2(摩爾比) 0.50～0.652 2出液成份(W)(％) ：30.5～31.83Ur： 33.5～34.5CO轉(zhuǎn)化率(％) 59.5～61.52(4)汽提塔CO氣進(jìn)塔溫度(℃) 108～1122出氣溫度(℃) 184～187出液溫度(℃) 167～169出液成分(W)(％) NH3： Ur： 56.9～57.9汽提效率(％) 80.9～82.2殼側(cè)蒸汽壓力(MPa) (5)高壓甲銨冷凝器出液溫度(℃) 167～168殼側(cè)蒸汽壓力(MPa) (6)高壓洗滌器出液溫度(℃) 162～165出氣溫度(℃) 131～135調(diào)溫水進(jìn)口溫度(℃) 118～123調(diào)溫水出口溫度(℃) 135～140(7)精餾塔出塔尿液溫度(℃) 130～135出液成分(W)(％) NH：1.5～1.93Ur： 67.5～68.5精餾塔氣相壓力(MPa) (8)甲銨冷凝器甲銨液出液溫度(℃) 75～78甲銨液出液組份(％)NH：27.5～29.53CO：36.5～38.12低壓吸取塔放空(V)(％)NH 0.09～0.143常壓吸取塔放空(V)(％)NH 0.243(11(mg/L)Cl－0(12)一蒸加熱器尿液溫度(℃) 126～130真空度(MPa) 0.06～0.07(13)解吸與水解解吸塔排出液成分(106)NH：3.018.03Ur： 120～400進(jìn)解吸塔液量(m3/h) 5(14)產(chǎn)品質(zhì)量(W)(％)含N： 46.5HO 0.35～0.412Bi： 0.65～0.83(15)主要消耗氨耗(kg/tUr) 575～585汽耗(kg/tUr) 1000～1100電耗(kW·h／tUr) 120～125裝置的正常生產(chǎn)和問題爭論

(CO2

防腐問題Cr嚴(yán)格把握加O2

量，確保CO2

氣中O2

0.8％～0.9％，正常生產(chǎn)空吸入，由脫碳把握，脫碳分析、尿素分析通過氧自動和手動分析進(jìn)展監(jiān)控，自動分析數(shù)據(jù)接尿素DCS。堅持執(zhí)行有關(guān)的防腐檢測工程，按規(guī)定分析產(chǎn)品中的Ni含量。布器小孔堵塞使汽提管中液體分布不均勻而超溫。不斷提高操作治理水平，優(yōu)化全系統(tǒng)工藝指標(biāo)CO2

汽提工藝操作主要是把握好N／C、H／C、溫度和壓力，以獲得高的CO2

轉(zhuǎn)化率和汽提效率。量盡量少；所得到的低壓甲銨液濃度不能太低；送到蒸發(fā)的尿液濃度與氨含量達(dá)標(biāo)。性較大，因此投產(chǎn)初期H／C低壓循環(huán)系統(tǒng)卻暴露出一些問題。初期由于H／C～0.7)，導(dǎo)致合成轉(zhuǎn)化率低，未反響物增多，汽提效率低，造成循環(huán)系統(tǒng)水35m3/h(目前25m3/h)。100130℃(指標(biāo)133～137℃)，塔構(gòu)造也存在問題，分解效率低，出精鎦塔液相NH3＜1.20.5)，而尿素含量低，加重了蒸發(fā)負(fù)荷。

2

＞1.60.6，指標(biāo)為由于低壓系統(tǒng)負(fù)荷重，水量大，以及設(shè)備構(gòu)造上的缺陷，低壓甲銨冷凝器液位槽分別不好，氣相帶液，氣相管易堵，且吸取不完全，造成甲銨液稀，氨水濃度高，常壓吸取塔排放氣中CO2

含量高。解吸、水解不能達(dá)標(biāo)排放，排放廢液中NH3

和Ur＞100×10－6和＞1000×1－(指標(biāo)為＜5×10－NH3

和Ur2～3m3/h針對以上問題我們對系統(tǒng)進(jìn)展了全面分析爭論，首先認(rèn)真查堵系統(tǒng)外來水源，適當(dāng)調(diào)節(jié)防結(jié)晶及吹堵用蒸汽、蒸汽冷凝液、沖洗水、密封水、大顆粒洗滌水；調(diào)整