殷在疆

摘? 要：本文主要針對尿素裝置生產(chǎn)過程中，控制好低壓系統(tǒng)的操作，對整個尿素生產(chǎn)的影響以及重要性，對系統(tǒng)運行過程中，對低壓系統(tǒng)對運行控制進行分析，指導操作。

關鍵詞：低壓、分解、回收

在尿素生產(chǎn)過程中， 調節(jié)好合成塔組分和穩(wěn)定好中壓吸收塔操作對提高尿素產(chǎn)量和降低消耗至關重要， 而低壓系統(tǒng)操作在降低消耗和保證產(chǎn)品質量方面也同樣效果顯著。經(jīng)過低壓段分解后要求未反應物基本上完全分離，甲銨分解率和總氨蒸出率分別達到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。對于二段吸收來說，不僅負擔著回收二段分解氣的任務，而且要保證返回一段吸收系統(tǒng)的水量符合裝置進行全循環(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要求;吸收的溫度要高于溶液組成相對應的結晶溫度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在分解加熱器蒸汽進口管的調節(jié)閥予以控制，根據(jù)二分塔出口尿液溫度變化而動作。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，同時使氣相中帶水量要小，縮二脲生成和尿素水解等副反應要小。

（三）低壓分解溫度對蒸發(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)的熱負荷增加，嚴重時會使蒸發(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)表冷器的冷凝負荷增加，有時引起蒸發(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，二甲液NH3/CO2增加，其熔點溫度下降;用水量減少時，NH3/CO2下降，熔點溫度上升。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，當二段分解溫度上升或分解負荷上升，一冷未及時增加水量時，NH3/CO2下降，CO2%組分升高，則溫度超過40℃，二段平衡壓力也上升，有時會出現(xiàn)超壓。因溫度超過40℃時，二甲液熔點也升高，會使二分氣相在一冷底部入口處結晶堵塞，使二分塔超壓。當溫度升高時，則CO2在一冷中吸收不完全，在二冷中氨水含CO2量會超過指標。

當壓力低時，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荷，會增加二段尾氣中的氨含量。

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

（二）影響二段系統(tǒng)水平衡的因素

水平衡的標志：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再設計加入水量之下，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氣相帶液嚴重;③二分塔液位很低，縮二脲高，氣相帶液嚴重。

二段分解塔必須改善以上三項的控制。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一冷氣相帶液嚴重，一冷帶至二冷，使氨水中CO2含量超標，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

從設計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，含水量應盡量少，有利于實現(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低壓回收設備

解吸塔

解吸塔是關系到系統(tǒng)節(jié)能降耗的一個重要設備，也是環(huán)境保護的關鍵設備。解吸操作要求廢液含氨量及氣相含水量盡可能少。在實際操作中，要保證廢液達標，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。為調和這一矛盾，需要調整好冷、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，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，盡可能做到超前調節(jié)，防止溫度突升、突降導致解吸帶液。

4、總結

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的轉化率和尿素的產(chǎn)量;另一方面，肩負著節(jié)能降耗和保證產(chǎn)品質量的雙重任務。在尿素生產(chǎn)中，在調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

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

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