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蒸汽精制生產工藝，年生產能力為340kg。長期以來,裝置低壓系統的吸收效率一直比較低,造成低壓系統操作壓力偏高,放空量大,高壓系統水碳比偏高,操作難度加大,制約了裝置的安全、平穩運行。近幾年通過對低壓系統操作的優化,輔助以相關的技術改造等,提高了低壓吸收效率,保證了低壓系統壓力的平穩,減少了系統放空量,降低了整個裝置的氨耗和能耗。本文結合裝置生產實際,就影響尿素低壓系統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流程如圖1。低壓分解回收系統的作用是將高壓系統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生成尿素。這樣做一方面是維持高壓系統的水碳比在一個正常的范圍內,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年投產運行以來,生產逐漸趨于平穩,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,對周圍環境造成污染。2優化低壓系統操作低壓系統運行是否平穩直接影響到裝置的氨耗、能耗和產量。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,從優化低壓系統操作入手,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定尿素高壓合成系統的CO2轉化率,提高汽提塔的汽提效率,保證甲銨的分解量,降低低壓系統的負荷。將低壓系統壓力維持在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系統的影響在控制縮二脲不超標和分解溫度在正常范圍內的前提下,控制分解溫度在133～133.5℃,在提高甲銨分解率的同時,有效降低蒸發系統的負荷。2.1.3精餾塔出液控制通過調整精餾塔出液閥(LPV-301),準確控制精餾塔液位在25%～30%,保證精餾塔出液的平穩和在此過程中生成較少的縮二脲。2.2低效率回收系統的操作2.2.1調水溫溫度(1)將低壓調溫水的溫度控制在55～57℃(當低壓負荷過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,同時也防止了因調溫水溫度過低造成低壓甲銨冷凝器內產生結晶,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(表中數據為月平均值)可以看出,適當降低低壓調溫水溫度后,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,使低壓回收系統的甲銨液濃度控制在65%～68%。2.2.3甲銨泵轉速隨產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。如在生產負荷為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據和實際經驗相結合對甲銨泵的轉速實時調整。不同生產負荷下的甲銨泵轉速等參數見表2。裝置滿負荷為17500m3/h。2.2.4提高高壓系統氨碳比實際操作中發現,低壓系統氨碳比失調與高壓系統氨碳比偏低有直接關系。經過實踐,選擇高壓系統氨碳比在3.0～3.1并嚴格控制,不僅有效地提高了高壓系統的轉化率,也保證了低壓系統吸收反應所需。低壓回收系統中的氨碳比控制在2.05～2.1。2.2.5系統偏低的情況當系統出現不穩定的狀況時,低壓系統經常出現氨碳比偏低的情況,嚴重影響了低壓系統的吸收效果。結合分析數據,通過補氨管線對低壓系統進行補氨,保證低壓系統合適的氨碳比,最大程度地回收低壓系統中的CO2。2.2.6低壓系統結晶堵塞發現壓力和液位上漲過快時,應迅速判斷原因并做出調整,把影響低壓操作的不利因素降到最低。根據經驗,產生這種現象的原因主要有4方面:①汽提塔汽提效率下降,高壓系統大量未被分解的甲銨液進入到低壓系統,加重了低壓系統負荷;(2)低壓甲銨冷凝器換熱管內部分結晶,換熱效果下降;(3)低壓回收系統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。2.2.7吸收劑出液溫度設定,根據劃分出液管,將所出的氨和co通過調整低壓吸收塔循環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,同時加裝放空調節閥(HIC-301),解決V301滿液時甲銨液可能出現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,有效降低系統的氨耗。4系統氨耗降