1、尿素裝置技術(shù)講座 NIAOSU尿素裝置技術(shù)講座 NIAOSU尿素裝置技術(shù)講座目錄： 1、裝置工藝流程簡述（生產(chǎn)方法及工藝路線）； 2、裝置物料平衡圖； 3、裝置關(guān)鍵控制點及控制方法； 4、裝置目前存在的問題及解決辦法； 5、裝置進行過的技術(shù)改造及改造后裝置的情況；2尿素裝置技術(shù)講座2 1. 裝置工藝流程簡述（生產(chǎn)方法及工藝路線）； 1.1.1 裝置簡介 兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置是上個世紀七十年代從荷蘭STAMICARBON公司引進的CO2氣提法尿素生產(chǎn)工藝技術(shù)，該技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)被國內(nèi)設(shè)計院全部消化吸收。兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座3 1. 裝置工藝流程簡述（生產(chǎn)方法及工藝路線 尿

2、素裝置主要由原料NH3和CO2的壓縮、高壓合成、低壓分解和循環(huán)吸收、解吸與水解、蒸發(fā)與造粒等部分組成。以合成氨車間輸送來的NH3和凈化輸送來的CO2為原料,反應(yīng)生成成品尿素，設(shè)計日產(chǎn)尿素1750噸，年生產(chǎn)能力為52萬噸。兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座4 尿素裝置主要由原料NH3和CO2的壓縮、 1.1.1工藝原理 1、尿素生產(chǎn)的反應(yīng)原理 尿素生產(chǎn)的化學反應(yīng)主要分兩步，第一步是液態(tài)NH3和CO2反應(yīng)生成氨基甲酸銨（即甲銨），分子式為NH4COONH2，反應(yīng)式為： 2NH3(液)+ CO2 (氣) NH4COONH2(液)+119.2千焦/摩爾 (1-1) 第二步是甲銨在液相條件下發(fā)生脫水

3、反應(yīng)生成碳酰二胺（即尿素），分子式為CO(NH2)2,反應(yīng)式為： NH4COONH2(液) CO(NH2)2+H2O(液) -15.5千焦/摩爾 （1-2)兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座5 1.1.1工藝原理兗礦新疆煤化工有限 式（1-1）也稱為甲銨的生成反應(yīng)，是強放熱、體積縮小的可逆反應(yīng)。在一定的工藝條件下，如能及時地移走反應(yīng)熱，甲銨的生成反應(yīng)可以在瞬間達到平衡。 式（1-2）也稱為尿素的生成反應(yīng)，必須在液相下才能進行，是一個吸熱的可逆反應(yīng)。該反應(yīng)進行得很緩慢，需要很長時間才能達到平衡。因此，在實際生產(chǎn)中，并不是所有的甲銨都能轉(zhuǎn)化為尿素，而是只有一部分，轉(zhuǎn)化率大約為55-59%。 兗

4、礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座6 式（1-1）也稱為甲銨的生成反應(yīng)，是 2、反應(yīng)條件的確定 （1）甲銨的生成反應(yīng) 甲銨的生成反應(yīng)是一個體積縮小的強放熱反應(yīng)。根據(jù)化學反應(yīng)的平衡原理，為使反應(yīng)盡快地達到平衡，必須及時地移走反應(yīng)生成的熱，并且提高反應(yīng)壓力對加快反應(yīng)速度有利。在實際工業(yè)生產(chǎn)中，根據(jù)高壓甲銨泵的出口壓力確定反應(yīng)壓力為1416MPa，反應(yīng)熱是由高壓甲銨冷凝器殼側(cè)的熱水及時移走生成副產(chǎn)品低壓蒸汽。兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座7 2、反應(yīng)條件的確定兗礦新疆煤化工有限公司 在該反應(yīng)壓力下，參考NH3-CO2二元氣液平衡圖，并綜合考慮副產(chǎn)蒸汽量最大及滿足合成塔的工藝要求（即保證有一

5、部分NH3和CO2在合成塔內(nèi)繼續(xù)冷凝放熱供生成尿素反應(yīng)所需熱量），確定反應(yīng)溫度為140-150，投料NH3/CO2為2.89。在這種條件下，實際上約有78-80%的NH3和CO2被冷凝成液體，冷凝后的溫度為166.6。兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座8 在該反應(yīng)壓力下，參考NH3-CO2二 （2）尿素的生成反應(yīng) 尿素的生成反應(yīng)是一個必須在液相中進行的、吸熱的可逆反應(yīng)。根據(jù)化學反應(yīng)的平衡原理，在反應(yīng)進行的過程中必須持續(xù)地供給熱量，而且該反應(yīng)進行地非常緩慢，不容易達到平衡。在實際的工業(yè)生產(chǎn)中，尿素生成反應(yīng)的反應(yīng)熱是由高壓甲銨冷凝器中未反應(yīng)的那一部分NH3和CO2繼續(xù)在合成塔內(nèi)反應(yīng)放出的反應(yīng)熱

6、，因此不再需要從外界供熱。兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座9 （2）尿素的生成反應(yīng)兗礦新疆煤化工有限公 根據(jù)設(shè)備材質(zhì)的耐用溫度不超過190，確定操作溫度為180-185。再根據(jù)尿素生成過程的平衡壓力圖，考慮到原料中5%（V）的空氣及惰氣，最終確定反應(yīng)壓力為13.614.2MPa。另外，根據(jù)反應(yīng)方程式，降低系統(tǒng)中的水含量對尿素的生成有利，但水含量也不能太低，以免循環(huán)系統(tǒng)的甲銨液太濃，產(chǎn)生結(jié)晶。因此，要合理控制高壓系統(tǒng)中的水含量。 兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座10 根據(jù)設(shè)備材質(zhì)的耐用溫度不超過190， 1.1.2 工藝流程說明 （1）原料液氨和二氧化碳加壓輸送系統(tǒng) 原料液氨經(jīng)高壓液

7、氨泵加壓后，與高壓洗滌器來的濃甲銨液一同經(jīng)高壓噴射器送進高壓甲銨冷凝器。原料二氧化碳氣體經(jīng)摻入防腐用空氣后，進入液滴分離器分液（有冷凝液排放），之后經(jīng)壓縮進入氣提塔底部。兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座11 1.1.2 工藝流程說明兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝 （2）合成和高壓循環(huán)系統(tǒng) 新鮮液氨和濃甲銨液、含有氨和二氧化碳的氣提氣一同送至高壓甲銨冷凝器，大部分氨和二氧化碳在其中反應(yīng)生成甲銨溶液。 甲銨溶液與未反應(yīng)的氨和二氧化碳自高壓甲銨冷凝器出來進入尿素合成塔，繼續(xù)進行甲銨生成反應(yīng)，同時甲銨脫水轉(zhuǎn)化為尿素。合成液進入進入氣提塔上部，合成氣進入高壓洗滌器。 兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技

8、術(shù)講座12 （2）合成和高壓循環(huán)系統(tǒng)兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技 在氣提塔，用飽和蒸汽進行加熱氣提。合成液與塔底進入的二氧化碳氣體逆流接觸，未轉(zhuǎn)化為尿素的甲銨分解生成氨和二氧化碳，與原料二氧化碳混合成為氣提氣，進入高壓甲銨冷凝器。氣提液進入低壓循環(huán)系統(tǒng)。 合成氣進入高壓洗滌器后，用來自低壓循環(huán)系統(tǒng)的甲銨液洗滌吸收，吸收液進入高壓噴射器，氣體送至低壓吸收塔繼續(xù)回收氨和二氧化碳。兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座13 在氣提塔，用飽和蒸汽進行加熱氣提。合成液二氧化碳汽提尿素合成流程CO2 14.5MPA 130NH3合成塔高甲冷汽提塔高洗器低壓吸收塔精餾塔循環(huán)加熱器低甲冷低甲冷液位槽去蒸發(fā)

9、系統(tǒng)去排氣筒13.5-14.2MPA0.35MPA0.30-0.35MPA14二氧化碳汽提尿素合成流程CO2 14.5MPA 1（3）低壓分解系統(tǒng) 汽提液經(jīng)液位調(diào)節(jié)閥減壓至0.25MPa。由于減壓，使汽提液中部分CO2與NH3分離出來，氣液混合物進入精餾塔內(nèi)上部的填料層。經(jīng)填料層后，由出口管進到循環(huán)加熱器，加熱到130135。得到的氣液混合物由循環(huán)加熱器出口管又返回到精餾塔下部液位槽。兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座15（3）低壓分解系統(tǒng)兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座15 16 1617171818 （4）低壓分解與循環(huán)系統(tǒng) 氣提液經(jīng)減壓進入精餾塔，精餾氣體去低壓甲銨冷凝器，生成

10、甲銨液送入高壓洗滌器頂部。 來自高壓洗滌器的氣體進入低壓吸收塔，自下而上與噴淋下來的吸收液逆流接觸，使氣體中剩余的氨和二氧化碳被冷凝進一步得到回收，尾氣經(jīng)減壓、消音后放空。來自氨水槽的吸收液分兩路進入吸收塔上、下兩段填料層：進入上段的為來自一段和二段蒸發(fā)的含氨較低的工藝冷凝液，可使氣體中的氨得以充分吸收；進入下段的為來自閃蒸槽冷凝器的含氨較高的工藝冷凝液，采用循環(huán)吸收以增加噴淋密度、提高吸收效率。循環(huán)吸收后液體送至常壓吸收塔再作為吸收液。 兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座19 （4）低壓分解與循環(huán)系統(tǒng)兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝 來自精餾塔的低壓水解氣、水解系統(tǒng)的回流液、低壓洗滌器的循環(huán)

11、液一同進入低壓甲銨冷凝器底部，氣體中的氨和二氧化碳被混合吸收液冷凝吸收，吸收后物料進入液位槽進行氣液分離，氣體直接進入常壓吸收塔中，自下而上與來自低壓吸收塔來的循環(huán)吸收液逆流接觸，氣體中的氨和二氧化碳被進一步冷凝吸收，吸收后液體升壓后送入高壓洗滌器作為吸收液。 經(jīng)常壓吸收塔后未被吸收的氣體及水解系統(tǒng)出氣一并進入尾氣吸收塔底部，與從塔頂部進入的氨水（來自氨水槽）在塔內(nèi)逆向接觸傳質(zhì)，吸收氣相中的氨和二氧化碳，尾氣經(jīng)排氣筒排入大氣。吸收后的稀氨水返回氨水槽。兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座20 來自精餾塔的低壓水解氣、水解系統(tǒng)的回 （5）尿液濃縮工序 精餾液經(jīng)減壓后,與大顆粒尿素粉塵回收形成的

12、稀尿液一同進入真空預濃縮器（新增，取消了原閃蒸槽），采用飽和蒸汽作熱源，將尿液濃度由70%預濃縮至80%，濃縮液進入尿液儲槽，之后送一段蒸發(fā)器。一段蒸發(fā)器出來的濃尿液濃度達到約96%，一部分（約占40%）抽出直接送大顆粒尿素造粒機，其余進入二段蒸發(fā)器經(jīng)進一步濃縮至99.7%，送造粒塔。 真空預濃縮器、一段蒸發(fā)器及二段蒸發(fā)器氣液分離后，自頂部蒸發(fā)出的蒸汽經(jīng)多級冷凝，形成工藝冷凝液，排入氨水槽內(nèi)。不凝氣與吸收塔尾氣一并經(jīng)排氣筒排入大氣。 兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座21 （5）尿液濃縮工序兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講 （6）造粒塔造粒系統(tǒng) 二段蒸發(fā)器出來的濃尿液經(jīng)熔融泵送至旋轉(zhuǎn)的

13、造粒噴頭，均勻地噴灑在造粒塔的截面上，液滴在下降過程中被冷卻固化，造粒塔底生成的普通顆粒尿素產(chǎn)品，由刮料機送入下料槽，經(jīng)尿素產(chǎn)品后冷器冷卻后，運輸至成品車間。后冷器排氣進造粒塔中部，其中尿素粉塵成為尿素造粒的晶核，提高尿素產(chǎn)品品質(zhì)，減少尿素粉塵排放。造粒過程的尿素粉塵自造粒塔頂排出。兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座22 （6）造粒塔造粒系統(tǒng)兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講 2、裝置物料平衡圖 兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座23 兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講242425252.2 工藝指標2.2.1 原料指標2.2.1.1 NH3 (液態(tài)) 來源：合成氨裝置 壓力：2.

14、2MPa（A） 溫度：18 組成：NH399.9%(wt) 油5ppm(wt) 水+惰性物質(zhì)0.1%(wt) 流量： 54194.2kg/h（設(shè)計）兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座262.2 工藝指標兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座262.2.1.2 CO2(氣體) 來源：合成氨裝置 壓力： 0.11MPa(絕) 溫度：40 組成：CO2 ：98.5%(V干基) H2：1%(V干基) 惰性氣 ：0.5%(V干基) 總硫： 0.5ppm(wt) 流量：39658Nm3/h（設(shè)計）兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座272.2.1.2 CO2(氣體)兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置2.

15、2.2 三劑指標1.2.2.1 二氧化碳脫氫TH-1型催化劑282.2.2 三劑指標282.2.2.2 氧化鋁球兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座292.2.2.2 氧化鋁球兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講2.2.3 產(chǎn)品及副產(chǎn)品規(guī)格2.2.3.1 產(chǎn)品規(guī)格 尿素裝置生產(chǎn)的昆侖牌顆粒尿素規(guī)格（GB2440-2001優(yōu)級品）: 含氮量46.6（wt）； 縮二脲（Bi）0.9（wt）； 水份（H2O）0.4（wt）； 篩分93（wt），粒度在0.85-2.8之間。兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座302.2.3 產(chǎn)品及副產(chǎn)品規(guī)格兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技 2.2.3.2 產(chǎn)品性質(zhì)

16、（物理及化學） 純粹的尿素為無色、無味、無臭的針狀或柱狀晶體， 工業(yè)尿素因含有雜質(zhì)常為白色、淡黃色或淡紅色，純尿素的理論含氮量為46.6，分子量為60.06，粒狀尿素有不易結(jié)塊，流動性好，易于使用等優(yōu)點。 尿素的比重為1.335 kg/m3（20）。自然堆積的尿素每m3重0.7-0.75噸，或稱堆積比重為0.7-0.75t/m3。 兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座31 2.2.3.2 產(chǎn)品性質(zhì)（物理及化學） 3、裝置關(guān)鍵控制點及控制方法； 3.1 脫氫系統(tǒng)操作指南 3.1.1 脫氫系統(tǒng)操作原則 對脫氫反應(yīng)器入口和出口之間的溫差予以監(jiān)控，因為它是催化劑活性的強有力的反映。 對送合成系統(tǒng)的C

17、O2中氧的含量及脫氫后氫的含量用分析儀加以監(jiān)控，因為這是保證高壓設(shè)備不發(fā)生腐蝕的前提。兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座32 3、裝置關(guān)鍵控制點及控制方法；兗礦新 在保證R101中能發(fā)生H2和O2催化燃燒且脫氫后氫含量分析AI1201不超標的前提下，可將R101進口溫度控制在低值，對延長催化劑的壽命有利。 為防止脫氫后CO2中的水蒸汽發(fā)生冷凝，腐蝕碳鋼設(shè)備及管線、管件，E-107出口溫度TI-1206應(yīng)控制在115以上。 兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座33 在保證R101中能發(fā)生H2和O2催化燃 3.1.2 脫氫系統(tǒng)氧含量控制 控制范圍：AIC1202 0.550.70 %(V)

18、控制目標：不超過0.05%(V) 相關(guān)參數(shù)：空氣加入量FIC1103；CO2壓縮機入口流量FI101 控制方式: 串級加前饋控制，AIC1202輸出作為FIC1103的給定，CO2量為前饋量 兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座34 3.1.2 脫氫系統(tǒng)氧含量控制兗礦新正常調(diào)整：兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座35正常調(diào)整：兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座35異常處理：兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座36異常處理：兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座363.1.3 脫氫系統(tǒng)溫度控制 控制范圍：TIC1202 120-150， TT1203A/TT1203B 160-195

19、 控制目標：溫差不低于20 相關(guān)參數(shù)：E106A溫度控制HIC1202； E106B溫度控制TIC1202； 催化劑活性；脫氫后氫含量分析AI1201 控制方式： 手動或DCS自動調(diào)節(jié)兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座373.1.3 脫氫系統(tǒng)溫度控制兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置正常調(diào)整：兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座38正常調(diào)整：兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座38異常處理：兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座39異常處理：兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座39 3.2 高壓系統(tǒng)操作指南 3.2.1 高壓系統(tǒng)操作原則 高壓系統(tǒng)的操作溫度從理論上來說，越高越好，因為溫度

20、越高轉(zhuǎn)化率越高，但溫度越高，設(shè)備腐蝕將加劇，因此，根據(jù)合成系統(tǒng)所采用的材料確定使用溫度不超過190，操作上一般控制在185以下。兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座40 3.2 高壓系統(tǒng)操作指南兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝 高壓系統(tǒng)的操作壓力不能太高，否則將增加CO2壓縮及液NH3輸送的能耗，設(shè)備投資也會增加。根據(jù)操作溫度183對應(yīng)的最小平衡壓力為12.5MPa（A），計算出合成系統(tǒng)的操作壓力應(yīng)為13.6MPa（A），實際生產(chǎn)中一般控制高壓系統(tǒng)壓力PI201在13.5MPa-14.5MPa之間。 因為合成壓力是系統(tǒng)溫度、反應(yīng)物組分（NH3/ CO2，H2O/ CO2）及惰性氣體含量的函數(shù)，因

21、此，要控制好合成系統(tǒng)的壓力，必須嚴格控制反應(yīng)物的組分。 兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座41 高壓系統(tǒng)的操作壓力不能太高，否則將增加 根據(jù)反應(yīng)式可知，過量的NH3對甲銨的生成有利，而且NH3在合成尿素的反應(yīng)中可以降低水的活度，調(diào)節(jié)合成塔內(nèi)的自然平衡，對防止物料對合成塔的腐蝕起一定的限制作用。但由于汽提過程要求合成塔的出料組成在液相頂脊線上，據(jù)此確定合成系統(tǒng)的投料NH3/ CO2為2.89，生產(chǎn)中根據(jù)實際情況控制合成塔液相NH3/ CO2在2.9-3.3之間。關(guān)于系統(tǒng)中水量的控制，根據(jù)尿素生成反應(yīng)式，水是一種產(chǎn)物，因而H2O/ CO2太高不利于尿素的生成。另一方面，離開高壓系統(tǒng)的液體中所含

22、的NH3和CO2在低壓系統(tǒng)分解后，需要以水溶液的形式循環(huán)回高壓系統(tǒng)，水量太少甲銨液容易結(jié)晶，可見，要控制合理的水含量。經(jīng)計算可知，202-C中的H2O/ CO2約為0.37。 兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座42 根據(jù)反應(yīng)式可知，過量的NH3對甲銨的3.2.2 高壓系統(tǒng)的壓力控制 控制范圍：PI-201 13.5MPa-14.5MPa 控制目標：不超過0.5MPa 相關(guān)參數(shù)：NH3/ CO2、H2O/ CO2、 高壓密閉水溫度TIC-207、 低壓蒸汽壓力PIC-915、 高壓系統(tǒng)排惰氣閥HV-202 控制方式：手動調(diào)節(jié)兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座433.2.2 高壓系統(tǒng)的壓力

23、控制兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置正常調(diào)整：44正常調(diào)整：44異常處理：兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座45異常處理：兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座453.2.3 高壓系統(tǒng)溫度控制3.2.3.1 合成塔（201D）溫度（氣相TI-208、 液相TI-217）控制 控制范圍：TI-208 180-185；TI-217 180-185 控制目標：不超過1 相關(guān)參數(shù)：NH3/ CO2、H2O/ CO2、系統(tǒng)壓力PI- 201、低壓蒸汽壓力PIC-915、 201-C加熱蒸汽壓力PIC-918 控制方式：手動調(diào)節(jié)兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座463.2.3 高壓系統(tǒng)溫度控制兗礦新

24、疆煤化工有限公司尿素裝置技正常調(diào)整： 47正常調(diào)整： 47異常處理：兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座48異常處理：兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座48 3.3 中壓系統(tǒng)操作指南 3.3.1 中壓系統(tǒng)操作原則 中壓精餾塔C-501的壓力PI-3202控制在不大于1.96 MPa，出液溫度TIC-3204控制在160-165之間。E-501加熱蒸汽的加入量根據(jù)TIC-3204進行調(diào)節(jié)。中壓汽提塔C-502中加入的CO2是用作汽提劑，以便降低被汽提的尿素溶液的N/C摩爾比，加入量要使得在C-502中形成的甲銨液N/C比為2.3 mol/mol，一般可參考LIC-2101的開度確定CO2加

25、入量FIC-3201的開度。 兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座49 3.3 中壓系統(tǒng)操作指南兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置 中壓系統(tǒng)的氣相在浸沒式中壓甲銨冷凝器E-503中被冷凝，將未冷凝的氨和二氧化碳幾乎完全冷凝，釋放的冷凝熱散發(fā)進調(diào)溫冷卻水系統(tǒng)。含水約21 wt %的中壓甲銨液溫度被控制在大約105C。中壓甲銨液中的水含量控制是通過控制低壓甲銨液中的水含量實現(xiàn)的。 兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座50 中壓系統(tǒng)的氣相在浸沒式中壓甲銨冷凝器E 中壓并聯(lián)系統(tǒng)中的循環(huán)部分控制原理與原低壓循環(huán)部分類似，操作壓力也與原低壓系統(tǒng)的操作壓力一樣，約為0.4 MPa。由于尿素溶液從2 MPa到

26、0.4 MPa 的膨脹作用，閃蒸出來的氨和二氧化碳與精餾加熱器E-322釋放出的氣體一道在精餾塔C-322中分離。通過采用低壓蒸汽作為加熱介質(zhì)，尿素溶液被加熱到135C。 新增尿素溶液閃蒸槽S314與原有閃蒸分離器3302-F的操作壓力是一樣的（約0.12 MPa），用于將尿素溶液的濃度濃縮至71 wt%。兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座51 中壓并聯(lián)系統(tǒng)中的循環(huán)部分控制原理與原低3.3.2 中壓系統(tǒng)壓力控制 控制范圍：PI-3202 1.96MPa 控制目標：不高于2.0MPa 相關(guān)參數(shù)：NH3/ CO2、H2O/ CO2、 中壓密閉水溫度TIC-3209、 E-501加熱蒸汽壓力PI

27、C-3203、 C-502液位LIC-3202、 V-501出氣閥HIC-3201 控制方式：DCS自動調(diào)節(jié)或手動調(diào)節(jié)兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座523.3.2 中壓系統(tǒng)壓力控制兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技正常調(diào)整兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座53正常調(diào)整兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座53異常處理 兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座54異常處理 兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座543.3.3 中壓系統(tǒng)溫度控制3.3.3.1 中壓分解塔出液溫度控制 控制范圍：TIC-3204 160-165 控制目標：不超過1 相關(guān)參數(shù)：進口物料量LIC-2101、 加熱

28、蒸汽壓力PIC-3203、 進口物料溫度TI-3202 控制方式：DCS自動調(diào)節(jié) 兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座553.3.3 中壓系統(tǒng)溫度控制兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技正常調(diào)整兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座56正常調(diào)整兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座56異常處理 兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座57異常處理 兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座57 3.4 低壓系統(tǒng)操作指南 3.4.1 低壓系統(tǒng)操作原則 汽提后進低壓系統(tǒng)的尿素溶液中仍含有一定數(shù)量的NH3和CO2，需要對其進行分離和吸收后返回高壓系統(tǒng)，這兩個過程都在低壓分解和吸收系統(tǒng)完成。根據(jù)分解原理可知，

29、分解應(yīng)在減壓和加熱的條件下完成。溫度越高，甲銨分解率及氨的蒸出率越大，壓力越高則相反。但在實際生產(chǎn)中，溫度太高的話，分解后的氣相含水也太多，使得返回水有所增加。而壓力又與分解氣的吸收壓力有關(guān)，壓力太低，吸收困難。因此，分解壓力和溫度應(yīng)綜合考慮確定。兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座58 3.4 低壓系統(tǒng)操作指南兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝 實驗表明，0.5MPa（A）以下、120以上分解后的液相組成在溫度、壓力一定時幾乎為定值，與原始進料無關(guān)。但過高溫度會導致縮二脲生成，加劇尿素水解，再考慮到分解所采用的加熱介質(zhì)為低壓蒸汽，所以選擇分解溫度為135。分解壓力取決于吸收壓力，分解壓力稍大于吸

30、收壓力，以克服設(shè)備位差及管路阻力。 兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座59 實驗表明，0.5MPa（A）以下、12 吸收要考慮兩個問題：一是盡可能的把氣體都吸收下來以減少消耗；二是在保證不發(fā)生結(jié)晶的前提下盡量提高濃度減少返回的水量。根據(jù)NH3-H2O- CO2三元系固液平衡飽和溶液相圖（熔點圖）及三元系氣液平衡不飽和溶液相圖（沸點圖），參考CO2汽提法設(shè)計的甲銨液組分（一般NH3：31.1%，CO2：34.3%，熔點約為51-52），確定分解操作壓力為0.25-0.3MPa（A）。兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座60 吸收要考慮兩個問題：一是盡可能的把氣體 而吸收從工作原理來說，操作

31、壓力越高、操作溫度越低，越有利于吸收。但考慮到吸收液面上的平衡壓力的限制以及甲銨液的結(jié)晶等因素，一般選擇吸收操作壓力為0.25MPa，溫度為50左右。又由于水解系統(tǒng)使得返回低壓的水量增加，所以實際生產(chǎn)中低壓系統(tǒng)得操作溫度可以控制在46-55。 兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座61 而吸收從工作原理來說，操作壓力越高、操 總之，在不超指標的前提下，低壓分解的壓力越低越好，低壓分解的溫度盡量嚴格控制在135左右。而吸收的壓力越高越好，但不能超過分解壓力。為減少系統(tǒng)中的水分，在不發(fā)生結(jié)晶的前提下，溫度應(yīng)盡量往低控制。 3.4.2 低壓精餾塔出液溫度控制 控制范圍：TIC-301 130-135

32、 控制目標：不超過1 相關(guān)參數(shù)：進口物料量LIC-203、 加熱蒸汽壓力PIC-350/PIC-3103、 進口物料溫度TI-304 控制方式：DCS自動調(diào)節(jié)或手動調(diào)節(jié)兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座62 總之，在不超指標的前提下，低壓分解正常調(diào)整兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座63正常調(diào)整兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座63異常處理兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座64異常處理兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座643.4.3 低壓系統(tǒng)壓力控制 控制范圍：PIC-304 0.31MPa 控制目標：不高于0.35MPa 相關(guān)參數(shù)：NH3/ CO2、H2O/ CO2、 低

33、壓密閉水溫度TIC-302、 302-EA循環(huán)液溫度TIC-337、 201-C加熱蒸汽壓力PIC-918、 低壓密閉水流量FIC-303、 V-501出氣閥HIC-3201、901-C不正常 控制方式：DCS自動調(diào)節(jié)或手動調(diào)節(jié)兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座653.4.3 低壓系統(tǒng)壓力控制兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技正常調(diào)整66正常調(diào)整66異常處理兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座67異常處理兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座67 3.5 蒸發(fā)系統(tǒng)操作指南 3.5.1 蒸發(fā)系統(tǒng)操作原則 尿素裝置共有兩套蒸發(fā)系統(tǒng)，一套為上個世紀70年代裝置新建時成套引進的，一套為2005年進

34、行擴能改造時新增的。另外，2005年擴能改造還新上一臺預蒸發(fā)器。預蒸發(fā)加熱器分兩段，一段用中壓系統(tǒng)出氣加熱，一段用低壓蒸汽加熱。預蒸發(fā)分離器的真空度由新蒸發(fā)一段的噴射器保持。預蒸發(fā)的作用是將新、老兩個閃蒸槽來的70%(wt)濃度的尿素溶液增濃至78%(wt)。 兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座68 3.5 蒸發(fā)系統(tǒng)操作指南兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝 與老蒸發(fā)相比，新蒸發(fā)系統(tǒng)除了處理能力較小外，唯一與老蒸發(fā)不同的是升壓器J713及升壓冷凝器E713的形式不同。新蒸發(fā)系統(tǒng)升壓器為垂直安裝的，出口在下；升壓冷凝器為臥式的。兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座69 與老蒸發(fā)相比，新蒸發(fā)系統(tǒng)除

35、了處理能力較 蒸發(fā)系統(tǒng)的控制主要在于一、二段溫度的控制以及一、二段真空度的控制，因為這在很大程度上直接關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣。尿素裝置所生產(chǎn)的昆侖牌尿素均為優(yōu)級品，產(chǎn)品質(zhì)量如下： 含氮量46.4（wt）； 縮二脲（Bi）0.9（wt）； 水含量（H2O）0.4（wt）； 篩分93（wt），粒度在0.85-2.8之間。兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座70 蒸發(fā)系統(tǒng)的控制主要在于一、二段溫度的 3.5.2 產(chǎn)品質(zhì)量的控制 3.5.2.1 水含量的控制 根據(jù)歷年運行的經(jīng)驗，產(chǎn)品水含量每年5月上旬到9月下旬期間，大部分時間超過0.3%。具體來說，當空氣中水分壓超過20毫巴，相對濕度100%時，產(chǎn)品

36、中水含量就超過0.3%；或相對濕度為80%，空氣中水分壓25毫巴時水含量也超過0.3%。這是由于尿素液滴離開造粒噴頭下落時，由于存在過冷現(xiàn)象（熔融尿素的結(jié)晶溫度在132.7，由于結(jié)晶時缺少晶種，實際上在80左右才會結(jié)晶，即稱為過冷現(xiàn)象）， 兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座71 3.5.2 產(chǎn)品質(zhì)量的控制兗礦新疆煤化工有限公司尿素 使得尿素液滴在塔內(nèi)有相當長的時間未能固化，加之空氣中水蒸汽分壓大于結(jié)晶時尿素液滴表面的水分壓，因而水份就往尿素中轉(zhuǎn)移，這個過程直到尿素液滴表面固化才停止。夏天空氣濕度大，氣溫又高，冷卻困難，成品水含量也就高了。經(jīng)驗證明，401J/JS出口熔融尿素中水含量一直低于

37、0.3%，一般在0.09-0.24%之間，但一經(jīng)造粒，水含量就隨大氣濕度變化而變化了。 兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座72 使得尿素液滴在塔內(nèi)有相當長的時間未能固化 在生產(chǎn)控制中，限于條件一般不容易降低成品水含量。但要盡量控制好二段蒸發(fā)溫度和壓力，使401J/JS出口熔融尿素中水含量盡可能低。同時造粒塔風窗應(yīng)開大開完，噴頭轉(zhuǎn)速要控制得當，一般不超過250r/min。 兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座73 在生產(chǎn)控制中，限于條件一般不容易降低 為降低水含量，應(yīng)確保二段蒸發(fā)溫度在指標（138-140）范圍內(nèi)，真空度越高越好。但夏天循環(huán)水溫度高，真空度不易提高，而且即使二段壓力達到2k

38、Pa（絕），產(chǎn)品中水含量仍然超出0.3%（wt），效果不大。但在雨天，因為相對濕度接近100%，應(yīng)適當關(guān)小造粒塔風窗，加強造粒塔維護，防止漏雨。同時調(diào)節(jié)好噴頭轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速過高，產(chǎn)品中小顆粒增多，吸水加劇，同時有粘塔的危險；轉(zhuǎn)速過低，則冷卻效果不好，易粘結(jié)刮料機刮臂，而清理刮料機刮臂又是一件極不安全的工作。 兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座74 為降低水含量，應(yīng)確保二段蒸發(fā)溫度在指標2.5.2.2 縮二脲（Bi）的控制 縮二脲在系統(tǒng)的生成情況如下： 合成系統(tǒng)：0.3%左右； 循環(huán)系統(tǒng)：0.4%左右； 尿液儲槽：0.5-0.6%左右； 蒸發(fā)一段：0.8%左右； 蒸發(fā)二段：0.9%左右。 縮二脲

39、的生成與游離氨含量、操作溫度、停留時間三個因素有關(guān)。兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座752.5.2.2 縮二脲（Bi）的控制兗礦新疆煤化工有限公司尿 在合成系統(tǒng)，因游離氨含量高，主要是溫度和停留時間影響，故系統(tǒng)應(yīng)盡量在高負荷下運行。同時201-C殼側(cè)壓力PIC-918應(yīng)嚴格控制在與負荷相對應(yīng)的壓力下，LIC203在不竄氣的前提下盡可能低液位操作。 在循環(huán)系統(tǒng)，因游離氨含量降低，縮二脲也有增加，但要兼顧高的分解率，故在循環(huán)系統(tǒng)只考慮降低LIC302液位的方法。兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座76 在合成系統(tǒng)，因游離氨含量高，主要是溫度 在蒸發(fā)系統(tǒng)中，影響較大的是溫度及停留時間。溫度對

40、縮二脲的生成極為敏感，故在保證水含量合格的前提下二段溫度應(yīng)低些。經(jīng)驗證明，在136操作也是安全的。資料表明，二段溫度每增加1，產(chǎn)品中縮二脲含量增加0.043%（wt）此外，要使303-F盡量在低液位操作。兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座77 在蒸發(fā)系統(tǒng)中，影響較大的是溫度及停留時 3.5.2.3 篩分的控制 調(diào)節(jié)好噴頭轉(zhuǎn)速，可合理控制產(chǎn)品篩分。轉(zhuǎn)速過高，產(chǎn)品中小顆粒增多，吸水加劇，同時有粘塔的危險；轉(zhuǎn)速過低，粒度增加，但冷卻效果不好，易粘結(jié)刮料機刮臂，而清理刮料機刮臂又是一件極不安全的工作。故正常生產(chǎn)時，噴頭轉(zhuǎn)速要控制得當，一般不超過250 r /min，要根據(jù)生產(chǎn)負荷確定轉(zhuǎn)速。 兗礦新

41、疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座78 3.5.2.3 篩分的控制兗礦新疆煤化工有限公司尿素 3.6 水解解吸系統(tǒng)操作指南 3.6.1 水解解吸系統(tǒng)操作原則 水解解吸系統(tǒng)主要由三個解吸塔和一個水解塔組成，作用是把701-F中的氨、二氧化碳和尿素回收利用。在解吸塔中利用低壓蒸汽將工藝冷凝液中的NH3和CO2解吸出來，再把物料送水解塔，利用3.8MPa蒸汽把其中的尿素水解，以NH3和CO2的形式送冷凝器中冷凝。最終使得水解解吸系統(tǒng)的排液中尿素和氨含量都低于5mg/L。 兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座79 3.6 水解解吸系統(tǒng)操作指南兗礦新疆煤化工有限公司尿素 對于解吸操作，一般要達到四點要求

42、： 1、解吸排液中盡可能不含NH3和CO2以保證不污染環(huán)境和減少損失。 2、解吸出氣中盡可能減少水的含量。 3、解吸壓力必須高于吸收系統(tǒng)壓力以保證解吸氣能暢通導入。 4、在滿足1、2條件前提下盡量節(jié)約蒸汽。 第三點要求決定了解吸操作的壓力，目前控制在0.4MPa（A）；塔底溫度應(yīng)該是該操作壓力下水的沸點溫度，即143。兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座80 對于解吸操作，一般要達到四點要求：兗礦新 為滿足第二點要求，需要塔頂溫度越低越好，但為了回收解吸排水的余熱，也不能降的太低。一般為使氣相中含水不超過50%（V），要求氣相中水的分壓必須低于0.2MPa（A），對應(yīng)的飽和水汽的溫度為120

43、，所以解吸塔出氣溫度不應(yīng)超過120。又因為進解吸塔的氨水中（NH3+ CO2）%已達7%，因此控制解吸塔出氣溫度為116.6。 兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座81 為滿足第二點要求，需要塔頂溫度越低越好， 為滿足第4點要求，就要控制進塔物料的溫度，溫度低則需多加蒸汽，而溫度太高進塔后會發(fā)生閃蒸，使氣相含水增加。一般使進塔溫度低于出氣溫度，控制在111.7。 水解塔的操作參數(shù)分別為：進料溫度TI-8103為190，出氣溫度TI-810為187，出液溫度TIC-811為200，水解塔壓力PIC-804為1.54MPa。 兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座82 為滿足第4點要求，就要控制

44、進塔物料的溫度3.6.2 水解解吸系統(tǒng)的控制3.6.2.1 解吸塔出氣溫度的控制 控制范圍：TI-805 113-117 控制目標：不超過120 相關(guān)參數(shù)：加熱蒸汽量FIC-8102、 氨水槽701-F濃度、 進口物料溫度TIC-803 控制方式：DCS自動調(diào)節(jié)或手動調(diào)節(jié)兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座833.6.2 水解解吸系統(tǒng)的控制兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置正常調(diào)整 兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座84正常調(diào)整 兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座84異常處理 兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座85異常處理 兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座853.6.2.2 水

45、解塔出液溫度的控制 控制范圍：TIC-811 200-205 控制目標：不超過5 相關(guān)參數(shù)：加熱蒸汽量FIC-809、 水解塔壓力PIC-804、 水解塔液位LIC-803 控制方式：DCS自動調(diào)節(jié)或手動調(diào)節(jié)兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座863.6.2.2 水解塔出液溫度的控制兗礦新疆煤化工有限公司尿正常調(diào)整87正常調(diào)整87異常處理兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座88異常處理兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座88 4、裝置目前存在的問題及解決辦法； 4.1水解系統(tǒng)LIC803手動控制。 解決辦法：儀表車間制定控制方案；大修進行檢查； 4.2新蒸發(fā)系統(tǒng)BI高。 解決辦法：考察同類裝置； 兗礦新疆煤化工有限公司尿素裝置技術(shù)講座89 4、裝置目前存在的問題及解決辦法；兗礦新疆煤化工有限 5、裝置進行過的技術(shù)改造及改造后裝置的情況； 大慶石化公司化肥裝置是七十年代引進的大型化肥裝置。合成氨裝置為KEL