流化床造粒机长周期运行分析与改进

柯林兵

（中海石油化学股份有限公司，海南东方 572600）

中海石油富岛一期尿素装置采用意大利SNAM氨汽提工艺以及挪威HYDRO的流化床造粒工艺，该造粒装置是国内引进的第1套大颗粒造粒装置，于1996年10月顺利投产。

1 造粒机的结构及工作原理

流化床造粒机是唯一采用完全由累积模式使颗粒长大的造粒模式，所生产的尿素结构致密均匀，破碎强度大。造粒机由多孔板、上壳体、下壳体、喷头组成。

造粒机共分为六个腔室，一至三室为造粒室，共包含有217个喷头，晶种材料从第一室进入；四至六室为冷却室。添加有UF溶液的尿液在喷头和雾化空气的共同作用下，被雾化成微小的液滴喷洒在晶种表面。晶种在造粒机内长大到标准尺寸，在流化空气的作用下排出造粒机。流化空气从下壳体引入，利用多孔板而均匀分布，使上壳体的尿素颗粒处于悬浮状态。

2 影响造粒机运行周期的因素

造粒机在稳定状态下，出料为均匀的颗粒状尿素。连续运行一段时间后，出料会有块状尿素，当块状尿素较多时，造粒系统返料比将增加，内部循环量增大，结块越来越多，结块也越来越大，直至造粒机不能正常工作。同时，颗粒尿素粒度较小，外观欠佳，则必须清洗造粒机。由于造粒装置为国内引进的第1套大颗粒造粒装置，在国内缺乏可比性，运行初期对外商提供的技术和操作规范依赖性较强。在实际运行过程当中，受多方面因素的影响，造粒运行周期一直达不到设计要求，造成造粒机运行周期较短，最长为18d，最短为7d。

清洗造粒机时，前系统尿素溶液储存于尿液储槽T101中，待造粒机清洗干净后再送入系统进行二次蒸发后造粒。较短的运行周期不仅直接影响产品质量，而且增加了装置的综合能耗、设备损耗，大大增加了人工劳动强度，同时，系统安全、环保系数等同样受到不同程度的影响。

导致造粒机运行周期短的原因很多，经过综合分析，认为主要有如下几方面。

2.1 系统粉尘量偏大

（1）蒸发系统真空度偏低。

按设计要求，蒸发系统操作压力为29kPa（按本地大气压100kPa计算，真空度应为－71kPa），造粒进尿液浓度为96%。正常生产中，蒸发系统真空度达不到要求，最低时仅为－60kPa，导致造粒机进料尿液浓度太低（只能达到92%），水含量较高，较多水分在造粒机蒸发，产生粉尘较多。

（2）尿液总管控制压力偏高

进造粒机的尿液总管压力由一压力控制阀PV41801调节。按设计要求，该压力控制在0.12～0.18MPa范围。经生产实践证明，如压力控制在该范围上限或超过上限操作，喷头雾化喷淋高度增加，经过雾化空气的作用，产生的尿液液滴密度太小，流化空气气速超过尿液液滴的沉降速度，进入造粒机流化床层的稀相区，形成大量粉尘，造粒洗涤系统循环量增加1～1.5t／h。从造粒机的观察门窗及运输皮带上可以看到粉尘明显增加。

（3）破碎机间隙太小

由于破碎机间隙太小，直接导致大颗粒经破碎后产生粉尘较多，然后进入造粒机作晶种，引起系统粉尘偏多。

2.2 喷头有脏物堵塞，喷淋或雾化效果不好

前系统送来的尿液中有脏物，脏物经过喷头转子时卡涩转子或直接堵塞转子的通道。脏物的来源有以下：①T153的尿素水溶液，由于S101A／B的过滤网不好用，有破的现象；②现场的切断阀用国产的阀门，阀门的阀套胶体容易脱落；③V107的顶部生成粒状的尿素或缩二脲。

喷头喷淋或雾化效果不好，直接造成造粒机出大块，出料不正常，难以维持生产。主要有以下原因：喷头内件卡涩后，尿液得不到很好的喷淋、雾化，形成片状或块结晶，粘结在某一个或几个喷头周围，进而影响到一组或几组喷头，最终导致造粒机不能正常工作；喷头松动；运行时间长，结晶堵塞；运行中系统有前系统带入的脏物堵塞喷头；晶种返回对造粒机第1室喷头的冲击；造粒机壁上掉大块堵塞喷头。

2.3 造粒机流化状态不好

造粒机流化状态不好就会出现沟流、死区、短路及腾涌等非正常流动现象，这些将直接影响到造粒机内粒子的成粒，容易形成结块尿素，影响造粒机的长周期运行。流化空气风量过高或过低都不能使床层尿素形成正常的流化状态。风量过高将导致造粒机内晶种被大量吹飞，易形成粉尘，造粒机内壁结疤掉块堵压喷头，同时增加了洗涤回收系统负荷，影响蒸发的尿液浓度，从而形成恶性循环；风量过低则流化状态差，有可能形成 “死床”。

若造粒机前三室的风量逐渐下降，造粒机局部流化床不能流化或流化效果不好，就会造成流化空气不能很好地吹动晶种，导致晶种在造粒机的停留时间过长，造粒机出大于10mm的超大颗粒，最终造成系统返料比失调。

2.4 多孔板堵塞

造粒机每次运行到后期，都会观察到流化空气量下跌的现象，而一旦出现该情况则造粒机出料很难维持正常。分析认为原因为造粒机清洗后烘干不好或为运行一段时间后，粉尘粘结在多孔板上，引起多孔板堵塞。尤其是在7～9月份雨季时节，流化空气潮湿时更为突出。

2.5 操作方法不当

在操作中，由于操作方法不当，造成造粒机运行时间短，主要有以下情况：当造粒系统负荷变化时，加负荷送喷头预热不充分，减负荷退喷头时吹扫不彻底；洗涤系统控制不好，造粒机洗涤塔除沫器冲洗水量小，除沫器粉尘积累，引起造粒机真空无法维持；造粒机料位控制不稳，波动大，造成粉尘量大；清理破碎机时导向器没有切向斗提机，大块掉入造粒机，堵塞喷头。

3 解决办法

（1）2011年初开始优化前系统工况，适当提高中低压分解温度操作。将中压温度提至159℃、低压温度提至144℃操作，减轻蒸发系统的负荷，提高造粒机进料尿液浓度。经生产实践证明，提高中低压分解温度操作后，蒸发系统真空度在－70kPa，尿液浓度达到95%。

（2）2011年初开始适当降低尿液总管压力，将尿液总管压力控制在0.11～0.14MPa操作。2012年3月大修改造在PV41801阀后增加一个目数较大的过滤网。

（3）2011年初联系机修对破碎机进行全面检查，然后对间隙进行调整，保证破碎后粒径在0.9～1.3mm。

（4）2011年初开始定期对造粒机和喷头进行热吹，解决了多孔板和喷头堵塞问题。

（5）2011年初开始优化造粒机清洗操作。在每次清洗造粒机时，必须做喷淋实验，定期清洗生锈的喷头转子，或更换尿液喷头，以确保清洗后喷头良好的工作状况，为下一个运行周期创造条件。

（6）2011年初在造粒机返料口加分料挡板，改变造粒机返料口的流道，由原来一股返料直入床层变为两股或三股返料直入床层，消除晶种返回对造粒机第1室喷头的冲击，确保喷头工作正常。

（7）2011年初至今造粒机控制在高风量、高料位、中真空操作，第一室流化风量控制在65～69t／h，第二室流化风量控制在58～60t／h，造粒机料位控制在60%（第五、六室料位），现场以第一室晶种下落时刚好到视镜顶部为准，即100%料位，真空度控制在－40～－70kPa。

（8）2011年初至今尿素含甲醛以靠高线操作，尿素含甲醛大于0.50%，减少粉尘的生成。

4 解决后的效果

经过以上努力，从2011年初至今，造粒机运行周期都保持在30d以上。洗造粒的频率降低了，这不但大大减轻了操作人员的工作强度，还降低了装置水、电、蒸汽的消耗，为装置的节能减排作出了不小的贡献。