侯立業(yè)

（中海石油華鶴煤化有限公司，黑龍江鶴崗 154110）

0 引言

與傳統(tǒng)大顆粒尿素相比，增值尿素具有肥效期長(zhǎng)，養(yǎng)分豐富、利用率高，可促進(jìn)作物體內(nèi)生長(zhǎng)素的形成和有效改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)等特點(diǎn)。為滿足市場(chǎng)需求，提高大顆粒尿素產(chǎn)品附加值，2019 年10月，中海石油華鶴煤化有限公司（以下簡(jiǎn)稱華鶴公司）通過(guò)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整推進(jìn)轉(zhuǎn)型升級(jí)，在尿素生產(chǎn)部增加1套添加裝置，將添加劑加入系統(tǒng)，對(duì)常規(guī)尿素產(chǎn)品進(jìn)行改性增值。所產(chǎn)的增值尿素產(chǎn)品有聚氨鋅尿素、腐植酸尿素、魚(yú)蛋白尿素、穩(wěn)定性尿素、殼寡糖尿素等。但是受工藝流程和工藝特點(diǎn)制約，在轉(zhuǎn)換生產(chǎn)不同種類(lèi)的增值尿素時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一定量的過(guò)渡品（不合格產(chǎn)品），過(guò)渡品多會(huì)影響企業(yè)創(chuàng)收。

1 利用尿素裝置生產(chǎn)增值尿素的技術(shù)及存在的問(wèn)題

利用尿素生產(chǎn)裝置生產(chǎn)增值尿素時(shí)，需要將不同種類(lèi)的藥劑按照一定濃度、流量等加入蒸發(fā)系統(tǒng)中，經(jīng)過(guò)蒸發(fā)后將一定濃度的混合尿液（尿液和藥劑）一并送入流化床造粒機(jī)中造粒，最終產(chǎn)出相應(yīng)的增值尿素產(chǎn)品。利用原設(shè)計(jì)工藝流程生產(chǎn)增值尿素，會(huì)帶來(lái)諸多不利影響，例如：設(shè)備的腐蝕速率加快，成品顆粒中鎳含量偏高［1］；蒸發(fā)造粒系統(tǒng)工藝參數(shù)不易控制，特別是洗滌系統(tǒng)密度、壓差偏高，易導(dǎo)致造粒機(jī)“死床”，間接地增加了造粒機(jī)的清洗頻次；解吸、水解系統(tǒng)失調(diào)，集中表現(xiàn)在外送工藝?yán)淠弘妼?dǎo)率偏高，造成污水處理等工段的能耗高，甚至?xí)斐森h(huán)保事故發(fā)生，同時(shí)加熱蒸汽消耗量大，解吸壓力和水解壓力過(guò)高；生產(chǎn)增值尿素期間遇到裝置整體減負(fù)荷或者停產(chǎn)增值尿素時(shí)產(chǎn)品質(zhì)量難以把控，如藥劑中添加多種色素添加劑會(huì)產(chǎn)生大量的過(guò)渡品，造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。

針對(duì)上述問(wèn)題，華鶴公司重新設(shè)計(jì)1套小蒸發(fā)系統(tǒng)，有效避免了動(dòng)靜設(shè)備的腐蝕，有利于蒸發(fā)、造粒系統(tǒng)的各項(xiàng)工藝指標(biāo)控制，水解系統(tǒng)能正常運(yùn)行，在不影響原流程生產(chǎn)的前提下，提高了生產(chǎn)增值尿素時(shí)的操作彈性。小蒸發(fā)系統(tǒng)生產(chǎn)增值尿素工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 小蒸發(fā)系統(tǒng)生產(chǎn)增值尿素工藝流程

但是自小蒸發(fā)系統(tǒng)投用以來(lái)，每種產(chǎn)品之間需要較長(zhǎng)的轉(zhuǎn)換時(shí)間，造成過(guò)渡品量多；同時(shí)在利用小蒸發(fā)系統(tǒng)生產(chǎn)增值尿素時(shí)，由正常尿素產(chǎn)品轉(zhuǎn)產(chǎn)增值尿素時(shí)和生產(chǎn)增值尿素結(jié)束后也會(huì)產(chǎn)生過(guò)渡品，且開(kāi)始和結(jié)束的時(shí)候過(guò)渡品的量會(huì)相對(duì)更高，直接影響到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。表1 為華鶴公司近2年增值尿素過(guò)渡品對(duì)經(jīng)濟(jì)效益影響的統(tǒng)計(jì)。

表1 過(guò)渡品對(duì)經(jīng)濟(jì)效益的影響核算

華鶴公司根據(jù)小蒸發(fā)系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，對(duì)小蒸發(fā)系統(tǒng)的工藝指標(biāo)（小蒸發(fā)一、二段壓差值，造粒機(jī)料位，洗滌系統(tǒng)液位）進(jìn)行優(yōu)化，挖掘出過(guò)渡品多的原因以及解決措施，旨在最大限度地降低過(guò)渡品量，降低企業(yè)生產(chǎn)成本。

2 過(guò)渡品多的原因分析

受生產(chǎn)工藝和環(huán)境影響，2 種增值尿素產(chǎn)品切換時(shí)，不可避免會(huì)產(chǎn)生一定量的過(guò)渡品，該目標(biāo)值不可能完全消除掉，只能通過(guò)生產(chǎn)工藝各方面的調(diào)整與優(yōu)化，使其降低。目前華鶴公司將過(guò)渡品量控制在100 t 以下，產(chǎn)生過(guò)渡品時(shí)間控制在1.25 h 以下。通過(guò)人、機(jī)、料、法、環(huán)五方面進(jìn)行分析，查找關(guān)鍵問(wèn)題，找出導(dǎo)致過(guò)渡品量大的癥結(jié)，將其解決，隨后進(jìn)行推廣。

2.1 小蒸發(fā)系統(tǒng)一、二段間壓差小

對(duì)2020年9月至10月生產(chǎn)增值尿素期間，小蒸發(fā)系統(tǒng)一、二段壓差以及過(guò)渡品量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。規(guī)程要求應(yīng)將小蒸發(fā)系統(tǒng)一、二段壓差控制在15 kPa，實(shí)際生產(chǎn)中，受設(shè)備及負(fù)荷影響，將該值控制在10 kPa。小蒸發(fā)系統(tǒng)一、二段間壓差較小時(shí)，尿液在小蒸發(fā)系統(tǒng)中的停留時(shí)間會(huì)變長(zhǎng)，因尿液由一段進(jìn)入二段的流動(dòng)速率變小，單位時(shí)間內(nèi)流通的尿液質(zhì)量減少，這樣就會(huì)使得2種增值尿素的藥劑置換所花費(fèi)的時(shí)間變長(zhǎng)，過(guò)渡品量就變多。

2.2 加藥泵出口流量不足

在生產(chǎn)增值尿素時(shí)，需要先將不同種類(lèi)的藥劑按照一定的配比在加藥罐中進(jìn)行溶解或者提溫，然后通過(guò)加藥泵將不同種類(lèi)的藥劑送入小蒸發(fā)系統(tǒng)中，但是當(dāng)切換兩種藥劑時(shí)，加藥泵經(jīng)常會(huì)發(fā)生流量不足甚至斷料的情況。增值尿素所添加的藥劑理化性質(zhì)不同，其溶解度和黏度都不盡相同。華鶴公司生產(chǎn)的增值尿素種類(lèi)主要有穩(wěn)定性尿素、魚(yú)蛋白尿素、聚天門(mén)冬氨酸尿素、聚銨鋅（禾谷素）尿素、鋅腐酸增效尿素、殼寡糖尿素等，色素添加劑有果綠、檸檬黃、堅(jiān)固艷藍(lán)、85%亮藍(lán)。上述增值尿素中，殼寡糖和鋅腐酸藥劑溶解較為困難且溶解后的溶液黏度很大，并且在加藥罐的底部濃度和黏度越來(lái)越大，嚴(yán)重影響了加藥泵的出口流量。同時(shí)藥劑的不溶物等會(huì)沉淀到罐體的底部，造成加藥泵入口濾網(wǎng)堵塞，加藥泵因入口流量低而發(fā)生汽化，出口流量低。在處理加藥泵入口堵塞問(wèn)題時(shí)，會(huì)浪費(fèi)一定的時(shí)間，加藥罐中的藥劑置換速度變慢，時(shí)間延長(zhǎng)，進(jìn)而在這段時(shí)間里所生產(chǎn)的增值尿素過(guò)渡品量就變大。

2.3 洗滌器液位及造粒機(jī)料位高

根據(jù)小蒸發(fā)系統(tǒng)的工藝流程，小蒸發(fā)系統(tǒng)的進(jìn)料來(lái)自大顆粒洗滌系統(tǒng)，在大顆粒洗滌系統(tǒng)中，造粒機(jī)中的粉塵含有一定量的藥劑組分，大量的粉塵進(jìn)入洗滌器中，通過(guò)加水進(jìn)行洗滌吸收，含有一定濃度的藥劑尿液混合液進(jìn)入大顆粒地槽中，通過(guò)地槽泵進(jìn)入小蒸發(fā)系統(tǒng)中。如果在生產(chǎn)增值尿素前，洗滌系統(tǒng)的液位控制得過(guò)高就會(huì)增加上一種藥劑的置換過(guò)渡時(shí)間，也即增加了過(guò)渡品量。同理，造粒機(jī)的料位在切換增值尿素產(chǎn)品之前控制得高，會(huì)增加顆粒尿素的置換時(shí)間，即過(guò)渡品量就越多，造粒機(jī)料位下降20%左右，會(huì)減少過(guò)渡品約30 t。洗滌器液位、造粒機(jī)料位對(duì)過(guò)渡品量的影響見(jiàn)表2。

表2 洗滌器液位、造粒機(jī)料位對(duì)過(guò)渡品量的影響

3 解決措施

3.1 增加小蒸發(fā)系統(tǒng)一、二段壓差

為達(dá)到提高小蒸發(fā)系統(tǒng)一、二段壓差，縮短藥劑停留時(shí)間，減少過(guò)渡品的目的，必須遵循蒸發(fā)工藝原理，將小蒸發(fā)系統(tǒng)一段真空度逐漸降低，同時(shí)提高小蒸發(fā)系統(tǒng)二段真空度，每次調(diào)整保證壓差提升在5 kPa左右。當(dāng)壓差提高到20 kPa時(shí)過(guò)渡品量明顯下降；但當(dāng)壓差大于25 kPa時(shí)，發(fā)現(xiàn)過(guò)渡品反而增多，其原因是小蒸發(fā)系統(tǒng)二段液位過(guò)高，尿液可能漫至氣相管中，造成停留時(shí)間延長(zhǎng)。同時(shí)兩段蒸發(fā)的溫度也要做相應(yīng)的調(diào)整，避免液相進(jìn)入結(jié)晶區(qū)，其調(diào)整的依據(jù)為尿液濃度-溫度-壓力三相圖。需要說(shuō)明的是此舉不但縮短了藥劑的停留時(shí)間而且在一定程度上減少了產(chǎn)品縮二脲含量。停留時(shí)間越長(zhǎng)，尿液中的縮二脲含量越高，即縮二脲含量與尿液停留時(shí)間呈正相關(guān)關(guān)系［2］。表3統(tǒng)計(jì)分析了改變小蒸發(fā)系統(tǒng)一、二段壓差后增值尿素中縮二脲含量。

表3 小蒸發(fā)系統(tǒng)一、二段壓差對(duì)產(chǎn)品縮二脲含量的影響

3.2 轉(zhuǎn)產(chǎn)前降低洗滌器液位及造粒機(jī)料位

在增值尿素轉(zhuǎn)產(chǎn)前0.5 h，生產(chǎn)操作中將大顆粒洗滌器液位和大顆粒地槽液位進(jìn)行拉低操作，即洗滌器液位降至40%左右，地槽液位降至35%。在液位降低前，首先要對(duì)洗滌器除沫網(wǎng)沖洗干凈保證除沫網(wǎng)正常工作，其次，一定要確保洗滌泵和地槽泵運(yùn)行良好，不發(fā)生泵的汽化。在增值尿素轉(zhuǎn)產(chǎn)前1.0 h 左右，主控與現(xiàn)場(chǎng)操作人員配合開(kāi)大造粒機(jī)出料閘板閥以及出料振頻器頻率，將造粒機(jī)進(jìn)行放料處理，正常情況下，出料量為122 t/h，經(jīng)過(guò)調(diào)整后為135 t/h，主控根據(jù)皮帶的負(fù)載能力逐漸降低造粒機(jī)料位，最終造粒機(jī)料位由60%左右降低到45%左右。通過(guò)提前將造粒機(jī)料位降低，有效縮短了產(chǎn)品過(guò)渡時(shí)間。

3.3 確保藥劑的溶解

一定要根據(jù)不同種類(lèi)的添加藥劑進(jìn)行有針對(duì)性的攪拌溶解，對(duì)于不易溶解的和含不溶物多的藥劑要加大蒸汽的加入量，同時(shí)提高加藥罐的攪拌速率和攪拌時(shí)間，生產(chǎn)操作上要密切關(guān)注加藥泵的電流變化和流量計(jì)的變化，及時(shí)倒泵處理，同時(shí)盡快清洗更換加藥泵入口濾網(wǎng)。

4 改進(jìn)效果

通過(guò)改造，切換產(chǎn)品前小蒸發(fā)系統(tǒng)一、二段壓差提高至約20 kPa，造粒單元洗滌器液位控制在約37%，大顆粒地槽液位控制在約35%，造粒機(jī)料位控制在約45%，縮短了增值尿素產(chǎn)品過(guò)渡時(shí)間，其過(guò)渡品量顯著下降（見(jiàn)表4）。增值尿素價(jià)格按2021 年上半年同期市場(chǎng)均價(jià)約2 780 元/t，過(guò)渡品銷(xiāo)售價(jià)格約2 320 元/t，按每批次生產(chǎn)7 種增值尿素、年度生產(chǎn)2批次計(jì)算，本次改進(jìn)的經(jīng)濟(jì)效益約為：（163.6-95.6）t ×（2 780-2 320）元/t×7×2=43.79萬(wàn)元。

表4 改進(jìn)后過(guò)渡品量數(shù)據(jù)

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)調(diào)整和優(yōu)化小蒸發(fā)系統(tǒng)一、二段壓差，造粒機(jī)料位，洗滌器液位等工藝參數(shù)，以及加藥系統(tǒng)的合理操作，使得增值尿素轉(zhuǎn)產(chǎn)時(shí)過(guò)渡品量有一定的下降（低于100 t）。但是增值尿素過(guò)渡品是客觀存在的，只能將該值降低而不能完全消除，工藝生產(chǎn)上還具有一定的下降空間，同時(shí)需要在技術(shù)等方面進(jìn)行不斷的探索和改進(jìn)。