尿素氮范文第1篇
尿素是主要的氮肥, 分为工业和农用尿素, 根据粒径大小又分为大颗粒尿素和小颗粒尿素。大颗粒尿素, 是指粒径在2.00-4.75mm (或4.00-8.00mm) 的尿素, 其与小颗粒尿素在造粒系统采取了不同的生产工艺, 所以生产出粒径较大的大颗粒尿素。由于肥效长、颗粒强度高, 便于储运, 逐渐被人们所认识和接受。
2 大颗粒尿素与小颗粒尿素的区别及优势
随着尿素行业的不断发展, 尿素颗粒的粒径有了不同程度的变化, 从以前的小颗粒尿素, 发展到如今粒径较大的大颗粒尿素。由于大颗粒尿素可节约人工, 并可以采用机械施肥, 在发达国家因此得到了推广使用, 而发展中国家也在近年来开始认识和接受了大颗粒尿素。
2.1 大、小颗粒尿素优势对比
大颗粒尿素与小颗粒尿素相比具有以下几点优势:
2.1.1 产品粒度分布范围广
尿素颗粒大小, 主要是尿素生产采用不同的造粒工艺。2001年中国发布的尿素产品标准 (GB 2440-2001) 中, 规定了4个粒径合格范围, 分别为:小颗粒, 0.85-2.80毫米;1.15-3.35毫米;大颗粒, 2.00-4.75毫米;4.00-8.00毫米。一般农用尿素常见的小颗粒尿素粒径约为0.85-2.80毫米左右, 大颗粒尿素一般为2.00-4.75毫米。
2.1.2 产品肥效持久
大颗粒尿素由于粒径较大, 相对于小颗粒尿素, 其比表面积较小, 再加上造粒过程中加入微量的甲醛作为缓释剂, 所以, 在土壤中, 溶解速率较慢, 肥效较高, 但也使其起效时间较小尿素颗粒较长。由于大颗粒尿素颗粒本身较重, 使得其在水田中能够深入较深下部土壤, 挥发损失减少, 肥效更加持久有效。
通过水稻上肥效实验表明, 大颗粒尿素肥效比小颗粒尿素提高10.9%, 且谷物产品产量、品质的改善都比碳铵、普通尿素好。
2.1.3 粉尘含量低、产品颗粒强度较高
小颗粒尿素造粒过程中产生大量粉尘, 以及颗粒之间相互碰撞产生的粉尘不能去除, 使得成品尿素中含有较大粉尘。大颗粒尿素由于采取强制造粒, 造粒过程中加入微量甲醛工艺助剂, 在造粒过程中粉尘较少, 而且甲醛作为助剂增强了尿素的抗压强度。在同等条件下, 方便运输, 不易破碎和结块。
2.1.4 产品中缩二脲含量较低
小颗粒尿素生产工艺要求尿液进造粒喷头浓度为99.7%, 而大颗粒尿素生产工艺大多采用95%浓度的尿液, 这样有效减少了缩二脲的产生, 使得成品尿素对于农作物的有害成分明显减少。
2.2 工艺对比
2.2.1 小颗粒尿素造粒工艺
小颗粒尿素造粒技术实际上是熔融尿素在自由落体作用下形成球状液滴, 接着被逆流方向来的冷却空气冷却结晶。大颗粒尿素技术是熔融尿素喷涂在预同化颗粒的表面, 多次成层, 形成球形颗粒, 最后冷却。
目前小颗粒尿素主要依靠塔式喷淋造粒方法。其将尿液通过蒸发增浓至99.7%后送至造粒塔顶部喷头, 在喷头的旋转作用下, 利用离心力尿液从喷头的小孔喷出形成液滴, 液滴在下落的过程中, 与空气逆流接触, 逐步冷却结晶成粒, 落至塔底后, 通过刮料机送至下料斗。
2.2.2 大颗粒尿素造粒工艺
流化床涂敷造粒的基本原理是将95%的尿素熔融液喷到已干燥或部分干燥颗粒的流化床床层内, 在同一设备内一步完成蒸发、结晶、干燥的造粒过程。尿液喷涂到床层颗粒表面后, 热空气和颗粒本身显热足以使涂层物料水分迅速蒸发干燥, 这样就产生了颗粒表面逐层涂敷而形成大颗粒, 称为涂敷造粒机理。
以荷兰荷丰公司的流化床造粒技术为例, 其流化床造粒机为矩形设备, 由上室、下室、多孔分布板和溶液喷嘴组成, 上室用挡板隔成若干部分, 挡板的作用是防止尿素粒子返混;多孔分布板起到均匀分配流化空气的作用;溶液喷嘴位于多孔分布板上方, 具有一定的高度, 并和器壁保持一定的距离, 防止尿液雾滴黏附在器壁上
2.3 产品质量对比
小颗粒尿素
缩二脲含量%:0.8-1.0;平均粒径mm:1.7;含水量%:0.3;静态强度N/粒:10-13;
大颗粒尿素
缩二脲含量%:0.7-1.0;平均粒径mm:2.5;含水量%:0.2;静态强度N/粒:30-35;
由以上对比可知:
2.3.1大颗粒尿素中的缩二脲含量略低于小颗粒尿素, 对植物的有害成分减少;大颗粒尿素含水量低于小颗粒尿素, 便于储存和运输。
2.3.2大颗粒的平均粒径较大, 其粒径分布也就相对较大。经过细致筛分, 可以用于不同的施肥环境。
2.3.3大颗粒尿素的静态强度是小颗粒尿素的3倍。坚硬的颗粒在土壤中溶解缓慢, 这非常有益于供给水稻和其他农作物养分。
3 市场及其前景分析
据统计, 2010-2013年, 中国尿素 (折含N100%) 产量整体保持稳步增长的态势, 产量均高于2500万吨。2014年为3217.83万吨, 而1-12月累计出口尿素总计1361.6万吨, 占总产量的42.3%。
而相较于小颗粒尿素, 目前主要生产大颗粒尿素的公司有海油富岛、赤天化、泸天化、云天化、川化、宁夏石化、湖北宜化、天脊中化、山东华鲁恒升、山西丰喜、塔里木石化以及其他小氮肥公司等。根据中国氮肥工业协会分析预测, 2015年大颗粒尿素产量达到18×106t/a, 而大颗粒尿素需求约为23×106t/a, 缺口达5×106/a。因此, 大颗粒尿素产品在国内市场仍具有一定的发展空间。
摘要：通过对大颗粒尿素的阐释, 对大颗粒尿素给出准确定义。通过对大颗粒尿素和小颗粒尿素的粒度、肥效、颗粒强度、产品中粉尘含量对比, 大、小颗粒尿素生产工艺对比, 内、外在质量对比, 进一步体现出大颗粒尿素的相对优势, 以及对尿素市场市场及其前景分析, 充分说明大颗粒尿素的发展空间。
尿素氮范文第2篇
尿素车间在2015年度大检修时对高压圈高压洗涤器和汽提塔进行了拆检, 由大连松海公司将气提塔分布器逐个拆除检查, 并用仪表空气吹除清理干净。大检修完毕开车后发现气提塔出液温度偏高, 出液温度最高升至177℃。工艺上对温度高原因逐个分析、逐项排除, 最终确定气提塔分布器异物堵塞造成出液温度高。分布不均的原因有两项, 一是分布器小孔异物堵塞, 二是分布器安装不平整。
2气提塔分布器反吹
系统按照短期停车方案, 11:05甲铵泵打水, 11:30停水甲铵泵打循环, 11:38停氨泵, 11:40关闭CO2入系统大阀, 利用PV-2204保CO2压力。高压圈各物料管进行充水。高压圈各个物料管冲洗完成后, 关闭汽提塔出液第一道出口阀, 12:07开3楼高甲冷出液排放15min后关闭, 12:29开2楼合成塔溢料管U型弯处排放, 待取样阀不出液后关闭, 将汽提塔液位排放降到20%。
因环保原因, 无法现场放空, 采取开大HV-2202放到低压吸收塔再排至大气的流程。全开HV-2201, 开大HV-2202控制高压圈压力。
关闭XV-2202, 利用PV-2204保CO2压力, CO2与高压圈压差达到3.0Mpa后, 打开XV-2202同时快速关闭PV-2204, CO2与高压圈无压差后再关闭XV-2202。
12:45开始反吹汽提塔分布器, 反吹过程中汽提塔液位逐渐上升至满液位, 两次12:59-13:13和13:23-13:50暂停反吹进行汽提塔排液工作, 液位排至20%后继续反吹, 本次共反吹30次, 14:05结束。
3反吹过程中出现的问题
(1) 因环保原因, CO2未能通过合成塔气相HV-2202放空大气, 异物不能吹出系统, 会积存在合成塔和高洗器内部。
(2) 快速切断阀XV-2202内漏问题。在系统短停完高压圈物料管冲洗阶段, 车间特意安排对CO2入系统管线加长冲洗时间20min, 并且在冲洗至反吹的时间内反复对XV-2202进行开、 关操作, 如阀体有结晶物可以使其溶解。但反吹时CO2和系统压差仍然只有1.0Mpa。停车时系统保压2#、3#双大机0.13Mpa, 为加强反吹效果车间安排将压缩机量逐渐加至2#、3#双大机0.18Mpa, 通过增大CO2气流量的方式尽量提高反吹效果。
(3) 系统短停及反吹过程中, 汽提塔三次放液位到50%后液位指示不再下降, 之后低压超压有串气现象, 车间判断汽提塔液位指示与实际液位不符, 实际液位已降至0%位, 停止放液。
4反吹效果总结
从以上数据看出, 反吹效果较好, 汽提塔气提率提升显著, 平均达到80%, 系统负荷高汽提率最低时仍有77.73%的气提率。为降低蒸汽消耗, 7日开始汽提塔出液温度不再处于高限控制, 172℃左右, 但气提率仍然能达到80%并且低压系统负荷明显降低, 低负荷生产时气相阀开度下降至20%以下。本次反吹效果较为明显。
统计8月4日-14日数据, 11天平均生产负荷78%, 氨耗0.576 t/t Ur, 汽耗1.006 t/t Ur。因低压系统负荷降低, 放空量减小, 氨耗下降明显, 蒸汽消耗偏高。
5结语
通过气提塔反吹, 气提率、汽提塔出液温度、低压系统负荷均有所好转。气提塔反吹为解决气提塔分布器堵塞问题开辟了一条新途径, 系统避免了需停车放料来处理气提塔堵塞的困扰。但系统内异物主要是、液氨泵、甲铵泵填料等, 系统长期运行后仍有可能会堵塞汽提塔分布器。加强对各泵过滤网的检查, 定期对高压圈设备进行拆检, 才能保证系统的稳定运行。
摘要：本文主要论述了河北金万泰化肥有限责任公司利用CO2对尿素气提塔分布器进行反吹, 解决了尿素气提塔出液温度高的问题, 同时总结了该技术在实际运行过程中需要注意的几个问题。
尿素氮范文第3篇
某化工有限责任公司尿素合成装置(水溶液循环法)所属2#尿素合成塔在2013年4月开车期间,巡检人员发现上数第三筒节检漏管口有大量物料喷出,尿塔衬里发生泄漏,随即紧急停车。由公司设备管理部门委托我中心进行查漏并进行定期检验。以下结合查漏、检验过程对本次泄漏事故进行案例分析。
1尿素合成塔技术资料
尿素合成塔是尿素生产装置的关键设备,水溶液全循环型工艺中的尿素合成塔的化学反应主要分两步,第一步是二氧化碳和液氨自下封头进入塔内,在自下向上流动的过程中反应生成甲铵,反应式为:2NH3(液)+CO2(气)==NH4COONH2+Q,该反应为可逆、放热反应;第二步是甲铵在自下向上流动的过程脱水生成尿素,反应式为:
NH4COONH2==CO(NH2)2+H2O-Q,该反应为可逆、吸热反应。该台尿素合成塔的主要技术资料如下:
设计单位:南京化学工业集团有限公司化工机械厂
设计规范:GB9842-88、JO306(IV)、GB150-1998、《容规》
制造单位:南京化学工业集团有限公司化工机械厂
制造规范:GB9842-88、JO306(IV)、GB150-1998、《容规》
容器内径:Φ1400mm容积:48.2m3
封头型式:球形支座型式:裙座
主体材质:筒体—Q235A(盲层板)+16Mn R(多层层板)
封头—19Mn6
主体厚度:筒体—12+6×1+8×10(层)mm(由内到外)
封头—110mm
内衬:X2Cr Ni Mo18.14.3 mod(筒体衬里)25-22-2LMn(带极堆焊层)
内衬厚度:8mm
设计压力:21.57MPa实际操作压力:20.0MPa
设计温度:195℃实际操作温度:180±2℃
工作介质:尿液、氨基甲酸液(甲铵)投用日期:2006年8月
2查漏及检验方案
内部检验主要内容:宏观腐蚀检验、衬里壁厚测定、内件壁厚测定、宏观异常部位铁素体测定、接管角焊缝渗透检测等;外部检验主要内容:壁厚测定、磁粉检测等;查漏方案:初次查漏时,检漏系统通入0.1MPa压缩空气,内部焊缝及衬里母材刷涂肥皂水检查漏点。考虑到漏点大小不明,不推荐氨渗漏,否则影响检验检测、作业人员的安全;漏点查明,返修后,检漏系统通入0.05MPa气氨,内部焊缝粘贴试纸,喷涂酚酞试剂查漏。
3内、外部检验结果
(1)宏观腐蚀检验主要发现以下缺陷:
A.筒体衬里母材存在多处腐蚀缺陷,主要为制造时衬里点补焊处腐蚀发黑,补焊焊肉腐蚀,补焊收弧腐蚀针孔等。(见图1、图2)
B.衬里环、纵焊缝存在刀口腐蚀(局部形成蚀坑)、局部腐蚀针孔(包括塔盘座耳角焊缝)等。(见图3、图4)
(2)渗透检测:下封头液氨管内壁存在18条裂纹,长5.0~10mm。(见图5)
(3)铁素体测定:衬里补焊点发黑部位及蚀坑部位铁素体含量≥0.6%,远大于正常部位(≤0.2%)。
(4)漏点检查:经气密检查,发现上数第三筒节衬里距环焊缝200mm处一微型针孔泄漏,此部位宏观无异常,也不是补焊部位,针孔直径很小,几乎不可见,只在气密刷涂肥皂水时有气泡产生。
(5)其他检验检测项目:衬里均匀腐蚀速率正常,减薄量在0.15mm/年左右;其他均未见异常。
4主要缺陷产生原因分析
(1)衬里母材腐蚀缺陷:主要是由于衬里板在运输、吊装、储运、卷制、组对、焊接过程中由于保护措施不利,造成衬里表面划伤、碰伤、焊接飞溅损伤,制造单位对表面划伤、碰伤、飞溅损伤进行焊接修复,由于未能严格执行控制焊接工艺,甚至于焊接材料错用,造成补焊点焊缝金属铁素体超标,在腐蚀性极强的氨基甲酸铵溶液中,补焊部位耐蚀性显著下降。以Ø28×6mm深的腐蚀坑为例,铁素体测定最高达到5%左右,大大超过了0.6%的合格标准,此处制造时焊接修复采用的焊材很可能是用来焊接过渡层的焊接材料,属于焊接材料误用;其他处腐蚀发黑疏松、腐蚀坑部位铁素体基本上也超过0.6%的合格标准,属于未严格执行焊接工艺。这些缺陷说明制造单位在制造过程中对于一些细节问题处理不当。
(2)液氨进口管内壁裂纹:塔内部液氨管端部与下封头带极堆焊层表面基本持平,相关研究资料表明,这种结构存在较大的焊接应力,另外,温度较低的液氨自液氨管进入后与温度较高的物料相混合,液氨管角焊缝温差较大,存在较大的温差应力。在多种应力的共同作用及液氨流体的冲刷作用下,造成液氨管内壁裂纹。现行设计对此处结构进行了改进,液氨管深入容器内的部分不再与封头内表面平齐,而是高出封头内表面20~30mm,这样使得焊接应力与温差应力部位错开,这种结构的液氨管在检测时未发现过裂纹。
(3)针孔腐蚀及漏点:孔蚀是尿素合成塔腐蚀缺陷中危害较严重的缺陷,一般发生在焊接金属部位,如衬里环纵焊缝、带极堆焊层、焊接飞溅等部位。孔蚀直径可以从零点几毫米到数毫米,有的孔蚀一旦形成,发展速度很快,可以在较短时间内造成腐蚀穿孔泄漏。孔蚀的腐蚀机理是:介质中含有硫化物或氯离子,尿液中的氨基甲酸根离子,吸附在滞留区的金属钝化膜表面,取代表面吸附的氧,产生可溶性金属化合物,破坏了钝化膜。孔蚀的发生部位一般在:
A.不锈钢中的夹杂物和析出相部位;
B.焊缝表面和近表面气孔(皮下气孔)。
对于表面气孔,一般在出厂时可以基本上检出并处理,而对于近表面气孔,一般不易检出。在使用过程中,随着焊缝金属表面钝化膜的腐蚀消耗,此类气孔逐步暴露在腐蚀介质中,形成微电池腐蚀;对于一些孔蚀,由于氯离子、硫化物、氨基甲酸根离子在气孔尖端富集,孔蚀可以加速发展,短时间内造成腐蚀穿孔泄漏。
本台尿素合成塔漏点应是产生在衬里板材的夹杂物部位。虽然尿素级不锈钢板材制造要求极高,但也无法杜绝夹杂物的形成,近表面夹杂物部位很容易成为孔蚀产生的根源。
5缺陷修复
对于漏点部位:切除部分板材,检查碳钢盲层板的腐蚀情况。由于漏点发现、处理及时,盲层板腐蚀情况不严重,不需修复;原部位用新板材焊接修复。对泄漏的检漏空间内残余的物料进行冲洗。其他缺陷打磨消除,检测合格后采用氩弧焊进行修复。
摘要：针对一起尿素合成塔衬里泄漏事故,制定了检验方案,按方案实施检验,发现缺陷和泄漏原因;并对缺陷产生原因进行了分析。尿素级不锈钢中的夹杂物部位发生孔蚀,是本次泄漏的根本原因。
关键词：尿素合成塔,衬里,泄漏,夹杂物,孔蚀
参考文献
[1] 强天鹏.压力容器腐蚀[J].压力容器检验,2015.
尿素氮范文第4篇
本尿素装置采用的是荷兰斯泰米卡邦公司的改进型二氧化碳汽提法第五代工艺, 属于国际先进水平。而低压系统的回收能力更是直接影响整套装置平稳运行以及生产能力。低压系统由精馏塔, 低压甲氨冷凝器, 低压甲氨冷凝器液位槽, 以及低压吸收塔等设备组成。低压系统的任务主要为回收高压系统产物中未反应的氨与二氧化碳, 并将其返回高压系统二次利用, 称为低压循环过程。因为现有工艺在高压系统的二氧化碳转化率仅有50%-75%, 所以低压系统的能力直接关系到尿素装置的能耗。
2 各种因素对甲铵液浓度的影响机理及应对措施
2.1 低压压力的控制
在低压吸收系统中, 氨和二氧化碳的吸收过程, 不仅是一个气体溶解在液体中的物理过程, 同时又是伴有化学反应的化学吸收过程, 其反应式为:
2NH3+CO2→ NH4COONH2+Q
根据反应式可以得出, 增加压力有利于氨和二氧化碳反应生成甲铵, 同时能加快吸收速率。但是, 当压力控制超过规定的范围时, 不利于甲铵分解, 导致负荷后移, 加重闪蒸槽和蒸发的负担, 既影响尿液泵的打量又会增加氨水槽的浓度, 从而加重解吸水解的负荷。而当低压压力过低时, 会造成低压吸收效果差, 降低了甲铵液浓度, 增加了返回高压系统的水量, 导致高压H2O/CO2高CO2转化率差, 加重低压负荷, 形成恶性循环, 最终使得低压气相放空阀开度过大, 浪费原料气, 并易使放空管线结晶。
通过统计, 低压压力为0.34Mpa时, 低压甲铵冷凝器液位槽气相放空阀开度一般小于50%, 保证了甲铵液浓度, 降低了高压系统的H2O/CO2, 提高了合成塔转化率, 在一定程度上减轻了低压系统的负荷。经过近三个月的统计, 低压压力为0.34Mpa时比低压压力为0.32Mpa, 甲铵液中氨浓度上升2.16%, 二氧化碳上升1.16%, 水含量下降3.22%, 低压系统未出现过因气相管线结晶而对低压进行放空的现象。
2.2 低压调温水温度的控制
在低压吸收这一部分放出的冷凝热, 主要通过低压调温水系统移走。当降低低压调温水温度时, 虽然有利于氨与二氧化碳的冷凝吸收, 但是经常会造成低压甲铵冷凝器列管结晶, 导致换热效果差, 影响低压系统吸收效果, 有可能引起低压系统超压。而当低压调温水温度过高时, 冷凝量会降低, 造成低压吸收效果差, 不利于获得高浓度的甲铵液。装置以前曾做试验将低压调温水温度控制在60℃, 便出现了类似的结果。
应对措施:在保证换热效果和吸收效果的情况下, 逐渐将低压调温水温度调至55℃, 甲铵液中水含量下降了4.07%, NH3/CO2上升0.09%, 将低压调温水温度设定在55℃, 既保证了低压高效率的吸收, 又不易造成低压甲铵冷凝器列管结晶的现象发生。
2.3 低压甲铵冷凝器出液温度的控制
低压甲铵冷凝器出液温度, 也是此压力和浓度下甲铵液的操作温度, 低压甲铵冷凝器出液温度的高低将直接反应出溶液浓度的高低, 因此低压甲铵冷凝器出液温度的控制就显的尤为重要。操作温度高, 冷凝反应差, 氨与二氧化碳无法完全冷凝吸收。反应达到平衡后, 多余的氨和二氧化碳以气体形式存在, 慢慢积累, 导致低压系统超压。生产实践中, 多次在低压系统超压前观察到低压甲铵冷凝器出液温度呈上升趋势。
应对措施:经过反复调整和研究, 发现低压甲铵冷凝器出液的温度控制在74℃时, 不仅低压压力较稳定, 有利于冷凝吸收的反应, 同时也获得了高浓度的甲铵液, 提高了低压吸收效率和高压系统的转化率。
2.4 工艺冷凝液流量的控制
生产中工艺冷凝液的浓度较贫甲铵液低很多, 虽然增加工艺冷凝液的流量, 可以加大氨与二氧化碳的吸收, 但是却降低了甲铵液的浓度, 同时会造成低压甲铵冷凝器液位槽液位上升, 出现低压满液现象, 长时间还会导致汽相管线带液结晶堵塞, 造成高压系统H2O/CO2偏高, 形成恶性循环引起低压系统超负荷, 低压超压, 最终影响产量和能耗。
因此, 在保证低压吸收的情况下, 应尽量减少工艺冷凝液的流量, 有利于获得高浓度的甲铵液和低压的平稳操作。通过长时间对实践操作的总结, 流量控制在0.5 m3/h为较好。
3结语
能耗的高低不仅取决高压系统的转化率, 同时还取决于回收系统的好坏。提高低压甲铵液浓度, 有效地解决了实际生产中遇到的难题。本文从低压压力、温度, 低调水温度等因素的控制, 总结出提高甲铵液的浓度的方法, 从而提高CO2转化率, 实现装置的平稳运行, 这些措施和方法对实际操作和降低能耗有着重要的意义。
摘要：尿素装置设置低压循环系统是为了回收高压系统产物中未反应的氨与二氧化碳, 并将其返回高压系统二次利用。低压吸收系统甲铵液浓度的高低将直接影响高压系统运行的好坏。本文特对低压吸收甲铵液浓度的影响因素作以分析并提出应对措施, 从而来提高低压回收效率。
关键词：低压系统,甲铵液浓度,影响因素,措施
参考文献
[1] 氨气提法尿素生产工艺培训教材陈留栓主编化学工业出版社.
[2] 陈观平, 赵元凯编, 《尿素生产工艺与操作 (中级版) 》, 中国石化出版社.
尿素氮范文第5篇
中石油乌鲁木齐石化分公司化肥厂一尿素装置原设计产量为1740t/d, 采用二氧化碳汽提工艺, 2007年进行了50%的扩能改造。二套三聚氰胺装置是意大利欧技公司的高压法三聚氰胺生产技术, 原配套尿素装置采用国内水溶液全循环法工艺技术, 生产能力为3.0万吨/年, 年设计运行时间8000小时。2008年由于三胺配套尿素装置设备问题, 无法处理三聚氰胺装置的甲铵液, 故将甲铵液送到尿素高压系统的高压甲铵冷凝器, 重新生成尿素。
2 联产后对尿素装置的影响
尿素装置负荷维持在扩能前100%负荷下与三胺联产, 即日产尿素1740吨/天, 三胺满负荷生产, 日产三胺100吨/天。接收三胺甲铵液量为12m3/h, 含水量在25%。工况发生如下明显变化:
汽提塔出液温度上升约5℃, 由165℃上升到170℃。汽提效率平均由81%下降79%。合成塔的工况没有明显变化, CO2转化率也没有明显下降, 约为57%。高压甲铵冷凝器冷凝有所改善, 副产0.4kg蒸汽量降低, 放空量降为0, 甚至需要补充蒸汽。副产蒸汽压力也有所提高。
低压系统负荷明显加重, 压力由0.22MPa上升到0.36MPa, 同时低压放空阀由全关变成全开。
氨水槽氨的浓度由平均5%升高到平均10%。解吸水解的负荷也由42m3/h增加到了55m3/h。
产品质量Bi升高, 约从0.8%升高到0.9%。
3 原因分析
是什么原因造成二氧化碳汽提尿素装置与三胺联产发生如此大的工况变化呢?
从尿素生产三聚氰胺的反应式为:
看出理论上360kg尿素生成126kg三胺和234kg的氨和二氧化碳, 这234kg的氨和二氧化碳加入一定量的水后, 将以甲铵液的形式返回尿素高压圈继续反应生产尿素。大约为3吨尿素生成1吨三胺和2吨甲铵。目前三胺设计日产100吨, 则尿素负荷增加200吨/天。因此尿素与三胺联产, 对尿素装置来说实质是负荷的增加。但尿素三胺的联产与尿素装置负荷增加并不完全一样。增加的原料是以甲铵液的形式回到高压系统, 除了带入系统多余的水之外, 影响更大的是进入汽提塔的CO2相对量的降低, 即从合成塔进入汽提塔上部的液量与进入汽提塔下部的CO2气量的比例 (液气比) 偏离了设计值。其结果就是导致了在高压圈即汽提塔中甲铵分解不足, 继而导致后续甲铵分解工段负荷的增加, 返回高压系统中的水增加, 形成恶性循环。虽然在汽提塔材料承受的范围内提高温度可提高汽提效率, 但温度的升高, Bi副反应增加, 使得Bi升高。这个矛盾在CO2汽提法的工艺中无法解决。相对比其他的尿素工艺比如氨汽提或水溶液全循环法, 原料CO2进入高压圈并不经过汽提塔, 或者说不参加甲铵液的分解, 因此其他尿素工艺联产只有负荷的增加, 再加上水的影响。而CO2气提法不能依靠增加更大汽提塔解决问题。
4 解决方案
若要CO2汽提法与三胺联产, 就必须要解决汽提塔汽液比失调的问题, 而最容易的方法就是将合成塔出液进入汽提塔的物料分出一股物料, 减压到一个中压分解系统, 其实质相当于采用并联中压的扩能方式。
汽提塔的气液比理论上是一个固定值。在尿素装置增加中压分解系统时, 要掌握好中压系统的进料, 过多或者过少都会引起汽提塔气液比的失调, 如何匹配尿素外送三聚氰胺的尿液量和接三聚氰胺的尾气量是非常关键的, 下面说明估算方法:
假定尿素装置负荷为2000t/d, 三聚氰胺装产量是100 t/d, 在平衡状态下, 从反应式 (1) 可以看出来:尿素装置就应该减少100 t/d的造粒送给三胺, 产量变为1900 t/d。但三胺要达到100吨的产量需要300吨尿素, 还差200t/天, 这部分尿素是通过合成塔直接减压到中压精馏塔分解后送三铵, 即8.33t/h, 合成塔出液中尿素含量为33.8%, 则总出液量为8.33/0.338=24.6 t/h。 (尿素合成塔的出液组分中尿素含量为33.8%。)
经过中压、低压、蒸发、解吸处理后, 尿素用于三胺反应, NH3和CO2则以甲铵液的形式返回尿素装置, 纯甲铵的量为24.6* (0.304+0.179) =11.88 t/h。按目前水含量在25%算, 甲铵液量则为11.88/ (1-0.25) =15.84 t/h。
下面再计算三胺反应生成的甲铵液量。
三铵按每天100吨产量计算, 则每天有200t纯甲铵液返回尿素装置, 每小时为200/24=8.33t, 同样按水含量25%计算, 这部分甲铵液量为8.33/ (1-0.25) =11.11 t/h
这两部分甲铵液合计为15.84+11.11=26.95 t/h。
也就是说对于尿素高压圈来说, 从合成塔送去总量24.6t/h的介质。从并联的中压系统返回26.95t/h的甲铵液。这种方式进入汽提塔的液量增加了约2吨/h。而没有未经并联中压的改造直接接收三胺甲铵液的情况下, 汽提塔的进液量在12m3/h。可以看出汽提塔的汽液比可明显恢复到原工况上来。
5 结语
针对CO2汽提法尿素装置与三胺的联产, 采用并联中压系统进行改造, 来解决和处理三胺尾气, 同时对原尿素装置的影响可降至最低。
摘要：介绍中石油乌鲁木齐石化分公司化肥厂一尿素装置扩能改造后又与三胺装置进行联产, 在联产后的工艺运行情况分析及解决方案。