影響尿素低壓吸收效率的因素及應對措施

塔西南化肥廠的尿素裝置采用stalicrbo2蒸汽精制生產(chǎn)工藝，年生產(chǎn)能力為340kg。長期以來,裝置低壓系統(tǒng)的吸收效率一直比較低,造成低壓系統(tǒng)操作壓力偏高,放空量大,高壓系統(tǒng)水碳比偏高,操作難度加大,制約了裝置的安全、平穩(wěn)運行。近幾年通過對低壓系統(tǒng)操作的優(yōu)化,輔助以相關的技術改造等,提高了低壓吸收效率,保證了低壓系統(tǒng)壓力的平穩(wěn),減少了系統(tǒng)放空量,降低了整個裝置的氨耗和能耗。本文結合裝置生產(chǎn)實際,就影響尿素低壓系統(tǒng)吸收效率的原因及應對措施分析、整理如下。1甲銨泵回用成尿素尿素裝置低壓分解回收系統(tǒng)流程如圖1。低壓分解回收系統(tǒng)的作用是將高壓系統(tǒng)過來的尿素溶液中的甲銨分解,通過加入適量工藝冷凝液作為吸收液將未反應的氨和CO2回收生成甲銨,再由高壓甲銨泵輸送到高壓系統(tǒng)生成尿素。這樣做一方面是維持高壓系統(tǒng)的水碳比在一個正常的范圍內(nèi),以保證較高的CO2轉化率;另一方面是將回收的甲銨液轉化成尿素,維持一個較低的氨耗水平。裝置自2001年投產(chǎn)運行以來,生產(chǎn)逐漸趨于平穩(wěn),但噸尿素的氨耗一直比較高,基本維持在0.575～0.582t的水平(理論氨耗為0.567t)。這一問題不但直接影響了尿素產(chǎn)量,使裝置能耗、氨耗處于一個較高的水平,而且還增加了排放廢水和廢氣中的氨含量,對周圍環(huán)境造成污染。2優(yōu)化低壓系統(tǒng)操作低壓系統(tǒng)運行是否平穩(wěn)直接影響到裝置的氨耗、能耗和產(chǎn)量。針對CO2汽提法的特點和裝置存在的問題,通過不斷地摸索、總結,從優(yōu)化低壓系統(tǒng)操作入手,提高低壓吸收效率,減少尾氣的排放損失,降低氨耗。2.1低壓鎖操作2.1.1甲銨氣體排放量的影響通過穩(wěn)定尿素高壓合成系統(tǒng)的CO2轉化率,提高汽提塔的汽提效率,保證甲銨的分解量,降低低壓系統(tǒng)的負荷。將低壓系統(tǒng)壓力維持在0.33～0.35MPa,盡量減少放空和壓力波動。因為放空次數(shù)多就意味著直接將未反應的氣氨排放到大氣中,造成物料的大量浪費;而壓力波動頻繁則影響吸收效果。2.1.2甲銨分解溫度對蒸發(fā)系統(tǒng)的影響在控制縮二脲不超標和分解溫度在正常范圍內(nèi)的前提下,控制分解溫度在133～133.5℃,在提高甲銨分解率的同時,有效降低蒸發(fā)系統(tǒng)的負荷。2.1.3精餾塔出液控制通過調(diào)整精餾塔出液閥(LPV-301),準確控制精餾塔液位在25%～30%,保證精餾塔出液的平穩(wěn)和在此過程中生成較少的縮二脲。2.2低效率回收系統(tǒng)的操作2.2.1調(diào)水溫溫度(1)將低壓調(diào)溫水的溫度控制在55～57℃(當?shù)蛪贺摵蛇^重時應適當提高溫度至60℃),保證氣相中的NH3和CO2最大限度地被吸收,同時也防止了因調(diào)溫水溫度過低造成低壓甲銨冷凝器內(nèi)產(chǎn)生結晶,引起吸收效率下降。一般通過觀察低壓甲銨冷凝器的出液溫度(TR310)來判斷吸收效果的好壞,實際操作中該溫度控制在74～78℃比較適宜。由表1(表中數(shù)據(jù)為月平均值)可以看出,適當降低低壓調(diào)溫水溫度后,提高了甲銨液濃度,回收了更多的NH3和CO2,減少了浪費。2.2.2甲銨液濃度的控制在維持低壓甲銨液位槽(V301)正常液位的情況下,加入的工藝冷凝液的量由FI-302控制在1.0～1.2m3/h,盡量以濃度較高的解吸回流液作為吸收液,使低壓回收系統(tǒng)的甲銨液濃度控制在65%～68%。2.2.3甲銨泵轉速隨產(chǎn)品增長情況的變化保證低壓甲銨液的濃度后,在不超過高壓系統(tǒng)正常水碳比的同時,適當提高甲銨泵轉速,使盡量多的甲銨液返回高壓系統(tǒng)。如在生產(chǎn)負荷為17000m3/h,甲銨液濃度在67%左右時,甲銨泵的轉速可以提到990～1000r/min。因此,在低壓操作中主要通過分析數(shù)據(jù)和實際經(jīng)驗相結合對甲銨泵的轉速實時調(diào)整。不同生產(chǎn)負荷下的甲銨泵轉速等參數(shù)見表2。裝置滿負荷為17500m3/h。2.2.4提高高壓系統(tǒng)氨碳比實際操作中發(fā)現(xiàn),低壓系統(tǒng)氨碳比失調(diào)與高壓系統(tǒng)氨碳比偏低有直接關系。經(jīng)過實踐,選擇高壓系統(tǒng)氨碳比在3.0～3.1并嚴格控制,不僅有效地提高了高壓系統(tǒng)的轉化率,也保證了低壓系統(tǒng)吸收反應所需。低壓回收系統(tǒng)中的氨碳比控制在2.05～2.1。2.2.5系統(tǒng)偏低的情況當系統(tǒng)出現(xiàn)不穩(wěn)定的狀況時,低壓系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)氨碳比偏低的情況,嚴重影響了低壓系統(tǒng)的吸收效果。結合分析數(shù)據(jù),通過補氨管線對低壓系統(tǒng)進行補氨,保證低壓系統(tǒng)合適的氨碳比,最大程度地回收低壓系統(tǒng)中的CO2。2.2.6低壓系統(tǒng)結晶堵塞發(fā)現(xiàn)壓力和液位上漲過快時,應迅速判斷原因并做出調(diào)整,把影響低壓操作的不利因素降到最低。根據(jù)經(jīng)驗,產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因主要有4方面:①汽提塔汽提效率下降,高壓系統(tǒng)大量未被分解的甲銨液進入到低壓系統(tǒng),加重了低壓系統(tǒng)負荷;(2)低壓甲銨冷凝器換熱管內(nèi)部分結晶,換熱效果下降;(3)低壓回收系統(tǒng)氣相出口管線結晶堵塞;(4)CO2通過汽提塔出液閥串入低壓系統(tǒng)。2.2.7吸收劑出液溫度設定,根據(jù)劃分出液管,將所出的氨和co通過調(diào)整低壓吸收塔循環(huán)水冷卻器的冷卻水溫度,控制低壓吸收塔出液溫度在55℃左右,最大限度地回收剩余的氨和CO2,同時也有助于控制好一、二段蒸發(fā)器的真空度。3放空管路及放空控制閥對低壓甲銨液位槽(V301)頂部氣相管進行改造,在V301放空管線上加裝伴熱和沖洗水管,同時加裝放空調(diào)節(jié)閥(HIC-301),解決V301滿液時甲銨液可能出現(xiàn)的放空閥處結晶的問題,保證放空管路的暢通,減少低壓壓力的波動,有效降低系統(tǒng)的氨耗。4系統(tǒng)氨耗降