黃慶祥，陳麗強，盧 喆

（中海石油天野化工有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古呼和浩特市 010070）

氨汽提尿素工藝中控制縮二脲含量的措施

黃慶祥，陳麗強，盧 喆

（中海石油天野化工有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古呼和浩特市 010070）

分析尿素產(chǎn)品中縮二脲高的原因，并采取措施對尿素低負荷生產(chǎn)時縮二脲的產(chǎn)生進行了控制，提高尿素成品的優(yōu)級品率。

縮二脲；控制；措施

1 概述

中海石油天野化工有限責(zé)任公司尿素裝置采用斯那姆氨汽提工藝。該裝置于1996年12月17日投產(chǎn)，自投產(chǎn)以來，尿素裝置運行穩(wěn)定，但近幾年來，冬季受天然氣供量的影響，尿素裝置負荷一般控制在11000～12000 nm3／h，氣溫特別低的情況下生產(chǎn)負荷低至8000～9000 m3（棟）／h。低負荷生產(chǎn)對尿素產(chǎn)品質(zhì)量影響非常明顯，縮二脲含量時有超出優(yōu)級品的控制標準，造成尿素的優(yōu)等品率控制難度波動大，因此分析低負荷縮二脲含量高的原因、對采取相應(yīng)措施對提高尿素的優(yōu)等品率有非常重要的意義。

2 縮二脲含量增加的原因分析

2.1 縮二脲生成的反應(yīng)式

縮二脲生成反應(yīng)式是一個可逆的吸熱反應(yīng)，從可逆反應(yīng)平衡理論可知：縮二脲的生成速度隨著尿液濃度的增加而增加；縮二脲的生成率隨著氨分壓的增大而逐漸減少；提高溫度有利用生成縮二脲；在其他條件不變的情況下，反應(yīng)時間延長有利于縮二脲的生成。

2.2 天野公司SNAM氨汽提工藝滿負荷各工序縮二脲的實測情況

表1分析出縮二脲主要產(chǎn)生在高壓工序和蒸發(fā)工序，所以生產(chǎn)時調(diào)整系統(tǒng)合成塔物料配比和蒸發(fā)系統(tǒng)優(yōu)化控制是降低縮二脲的關(guān)鍵。

表1 縮二脲主要產(chǎn)生的工序

2.3 生產(chǎn)時縮二脲超標原因

尿素中縮二脲含量是尿素產(chǎn)品質(zhì)量控制中的重要指標。縮二脲是由尿素縮合生成，而且伴隨尿素生產(chǎn)全過程。對于氨汽提法裝置而言，尿素中縮二脲受多種因素的影響。工藝過程各階段生產(chǎn)的縮二脲主要受下列因素影響：

停留時間的影響、溫度控制的影響、氨分壓的影響、蒸發(fā)速率影、系統(tǒng)負荷、蒸汽波動的影響、人員操作技能低的影響。

2.3.1 停留時間的影響

由于尿液中縮二脲的生成量與停留時間成正比，生產(chǎn)中尿液在尿素合成塔、汽提塔、中低壓分解器貯槽、蒸發(fā)一、二段分離器貯槽等縮二脲主要生成設(shè)備停留時間長，將導(dǎo)致了尿液中縮二脲增加。特別是低負荷生產(chǎn)時，尿液中縮二脲的含量將大幅增加。

2.3.2 溫度控制的影響

尿液中縮二脲的生成反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，控制溫度越高越利于縮二脲的生成。因此溫度對縮二脲的控制極為敏感。生產(chǎn)中汽提塔出液溫度、中低壓分解器溫度和蒸發(fā)一段和二段溫度控制偏高，易造成縮二脲增加。特別是低負荷生產(chǎn)時，由于合成塔出液物料少，極易造成汽提塔分布管液體分布不均勻，汽提塔部分汽提管存在偏流形成干燒，造成汽提管局部超溫，從而造成縮二脲生成量的增加。

2.3.3 氨分壓的影響

縮二脲生成反應(yīng)式：

從上述反應(yīng)式可看出，氨是反應(yīng)的生成物之一，過量的氨可以起到抑制尿素縮合作用，減少縮二脲的生產(chǎn)量。因此增加氨組份有利減少縮二脲的生成，在高壓系統(tǒng)適當提高合成塔氨碳比有利于降低縮二脲的生成。對于蒸發(fā)系統(tǒng)來講，由于氨分壓低，造成縮二脲在蒸發(fā)系統(tǒng)大量生成，只有通過優(yōu)化系統(tǒng)來減少縮二脲的生成量。

2.3.4 蒸發(fā)速率影響

尿液中縮二脲的生成速度是隨著蒸發(fā)速度的增加而增加。在蒸發(fā)系統(tǒng)中，蒸發(fā)器出口尿液濃度一定的情況下，蒸發(fā)器入口濃度越低，蒸發(fā)速度越高，縮二脲生成率就越高。在低負荷生產(chǎn)時，由于系統(tǒng)物料減少，若蒸發(fā)系統(tǒng)真空按正常生產(chǎn)時指標控制，由于氨分壓低，極易導(dǎo)致游離氨濃度大幅降低，同正常生產(chǎn)負荷比較蒸發(fā)速度將成倍增加，尿液中縮二脲生成量將大幅增加。

2.3.5 系統(tǒng)負荷、蒸汽波動的影響

低負荷生產(chǎn)時，由于工況調(diào)整、低壓蒸汽波動，極易引起各系統(tǒng)溫度、液位、蒸發(fā)真空的波動，引起縮二脲控制不穩(wěn)定，對縮二脲影響較大。

2.3.6 崗位人員操作技能低的影響

由于新員工對化工生產(chǎn)實際操作技能較弱，不能及時、有效地判斷系統(tǒng)變化原因，系統(tǒng)整體協(xié)調(diào)控制力不強，指標控制執(zhí)行不穩(wěn)定，對縮二脲影響較大。

3 低負荷生產(chǎn)控制縮二脲的措施

3.1 縮短停留時間

3.1.1 汽提塔、中低壓分解器貯槽、蒸發(fā)二段分離器貯槽等液位控制在低限范圍內(nèi)操作，保證不向后系統(tǒng)串氣為準。通過低液位控制，縮短物料在各設(shè)備的停留時間，這樣可控制各設(shè)備縮二脲生成量在低限范圍內(nèi)。

3.1.2 低負荷生產(chǎn)時，為保證蒸發(fā)系統(tǒng)過料穩(wěn)定、減少二段蒸發(fā)液位槽的液位大幅波動，采取關(guān)小段間切斷閥30%、對蒸發(fā)二段出液閥（LV1025）的閥位進行高低位限位操作。為防止低負荷發(fā)生液位假指示，每班進行2次校對現(xiàn)場和中控液位。

3.1.3 低負荷生產(chǎn)期間，必須加強造粒系統(tǒng)和轉(zhuǎn)運皮帶的正常運行，減少蒸發(fā)循環(huán)次數(shù)，縮短尿液在貯槽中的存放時間。熔融尿液貯槽液位超過5%時及時啟泵切入系統(tǒng)，尿液儲槽T－101并入量Q與負荷率F%、T－101中縮二脲含量X%之間數(shù)學(xué)關(guān)系：Q≤2.92 F%÷（1.17x－0.47），以控制生產(chǎn)過程中的尿液回收量。

3.2 降低各工段溫度控制指標

3.2.1 依據(jù)縮二脲生成的反應(yīng)式，系統(tǒng)氨碳比一定時，隨著溫度升高，系統(tǒng)縮二脲含量隨之增加。低負荷生產(chǎn)時通過降低尿素合成塔溫度、汽提塔出液溫度、中低壓分解器溫度、蒸發(fā)一二段溫度以及造粒管線的溫度，能有效抑制尿液中的縮二脲生成量。各設(shè)備溫度控制如下：合成塔底部溫度控制162～164℃；汽提塔底部溫度控制199～201℃；中壓分解溫度152～154℃；低壓分解溫度134～136℃；蒸發(fā)一段溫度124～126℃；蒸發(fā)二段溫度133～134℃；造粒管線溫度134～135℃。

3.2.2 低負荷時，為防止汽提塔分布管液體分布不均勻，造成汽提管形成干燒、縮二脲增加，采取降低高壓系統(tǒng)壓差，增大系統(tǒng)循環(huán)量，高壓壓差控制由1.0～1.1 MPa改為0.8～0.9 MPa。

3.2.3 低負荷生產(chǎn)時，汽提塔頂部溫度若超出指標186～187℃范圍，及時進行汽提塔倒灌液重新建立液膜操作，確?？s二脲在指標范圍內(nèi)。

3.3 提高合成塔氨碳比

3.3.1 依據(jù)縮二脲生成的反應(yīng)式，在溫度一定情況下，縮二脲含量與氨碳比成反比例關(guān)系，所以適當增加高壓系統(tǒng)氨碳比，可有效抑制縮二脲的生成。

3.3.2 從防腐、消耗和熱平衡方面綜合考慮，低負荷時氨碳比控制在3.9～4.2比較合適。

3.4 降低蒸發(fā)系統(tǒng)一段蒸發(fā)速度

由于進入一段蒸發(fā)器入口濃度在低負荷只有70%～75%（設(shè)計值85%），如果一段蒸發(fā)器出口尿液濃度仍控制在94%，導(dǎo)致游離氨濃度極小，一段蒸發(fā)的蒸發(fā)速度將成倍增加，造成縮二脲大量生成。

蒸發(fā)系統(tǒng)采取多種措施從改變溫度、壓力兩方面進行了7個批次操作實驗，試驗數(shù)據(jù)如下表：

表2 蒸發(fā)系統(tǒng)縮二脲分析試驗數(shù)據(jù)表

通過反復(fù)操作實驗摸索和總結(jié)出低負荷生產(chǎn)時采取變換蒸發(fā)一段、二段的負荷量，也就是通過降低一段蒸發(fā)出口尿液濃度，增加蒸發(fā)二段負荷，從而降低了一段蒸發(fā)的蒸發(fā)速度，降低了縮二脲在蒸發(fā)系統(tǒng)的生產(chǎn)量。蒸發(fā)一段、二段的負荷量的變換調(diào)整，找到了解決低負荷生產(chǎn)縮二脲控制的方法，實現(xiàn)了蒸發(fā)系統(tǒng)縮二脲的有效控制。工藝指標做如下調(diào)整：一段蒸發(fā)真空指標由35－37 kPa改為55－60 kPa操作，同時溫度指標控制在：蒸發(fā)一段溫度124～126℃；蒸發(fā)二段溫度133～134℃。

3.5 制定低壓蒸汽波動預(yù)案

低負荷生產(chǎn)時，由于系統(tǒng)熱平衡、轉(zhuǎn)化率等影響，低壓蒸汽管網(wǎng)易發(fā)生波動，引起各系統(tǒng)溫度、蒸發(fā)真空的波動，引起縮二脲控制不穩(wěn)定，經(jīng)過摸索編寫了《低壓蒸汽波動操作預(yù)案》，預(yù)案執(zhí)行有效控制了各系統(tǒng)溫度、蒸發(fā)真空的波動，縮二脲控制平穩(wěn)。

3.6 強化培訓(xùn)，提高各崗位人員操作技能

通過部門一對一師徒結(jié)對培訓(xùn)和強化培訓(xùn)，新員工的操作技能逐步提高，能及時、有效地判斷系統(tǒng)變化原因，系統(tǒng)整體協(xié)調(diào)控制力得到提高，能嚴格按照工藝指標操作。

4 結(jié)束語

低負荷生產(chǎn)時，尿素產(chǎn)品中縮二脲的控制相對較難，只有深入分析縮二脲生產(chǎn)機理，針對性制定操作措施，才能有效降低尿素成品中縮二脲的含量，提高尿素成品的優(yōu)級品率。

Measure on Biuret Content Control in Ammonia Stripping Urea Process

Huang Qingxiang，Chen Liqiang，Lu Ji
（Tianye Chemical Co.，Ltd of CNOOC，Huhehaote，010070）

This article analyzes the reasons for high biuret content in urea.Some measures are taken to improve the product quality.

biuret；control；measure

TQ444.6

B

1003-6490（2015）02-0004-03

2015－02－12

黃慶祥（1973－），男，內(nèi)蒙古人，工程師，在中海石油天野化工有限責(zé)任公司化肥一部從事工藝技術(shù)管理工作。