尿素深度水解装置节能技术改造

张晓静(安徽三星化工有限责任公司 安徽涡阳233610)

1 项目背景

2008年，安徽三星化工有限责任公司(以下简称三星化工公司)采用武汉绿寰公司的技术成功实施了尿素系统低压水解系统的改造，将三星化工公司一期、二期尿素装置所产生的碳铵液、工艺冷凝液及氨回收和提氢的氨水全部送至低压水解塔进行解吸处理，含氨和二氧化碳的气相物送到二循一冷，达到了回收工艺冷凝液中的尿素和废水再利用的目的。

在工艺冷凝液流量为25 m3/h(包括碳化氨水)、蒸汽压力偏低(表压只有1.05 MPa左右)的情况下，水解废液中氨氮质量分数<30×10-6，1 m3工艺冷凝液消耗1.05 MPa饱和蒸汽>300 kg、小时电耗>100 kW·h。运行初期，回流泵采用多级离心泵，受介质温度较高、氨碳比高等因素影响，易出现“气缚”、密封泄漏等现象，导致污染严重、回流泵运行不正常，由此带来生产波动大、维修量大、费用高等问题；后改为柱塞泵，系统运行才转入正常。

2011年，在国内相关院所的技术支持下，成功开发出一种高效、节能的低压水解技术。该技术满足了尿素工艺冷凝液在低压、高温下将废液中的尿素分解为氨和二氧化碳的要求；同时，回收水解气相氨和二氧化碳的热能是该技术的核心之一，不仅物料回收彻底，而且能量利用合理，综合效益显著。废液在温度185～190 ℃、氨质量分数6%～8%的情况下，处理后废液中氨和尿素质量分数均<10×10-6，完全达到国家排放标准要求。该低压水解技术加强了热能(特别是高位热能)的综合利用，充分回收各环节的热量，不仅使流程大大简化、减少了设备投资，而且降低了尿素生产的蒸汽消耗以及循环水逐级降温的动能消耗，运行成本大幅降低。

2 技术改造方案

水解塔规格为Φ1 600 mm×35 162 mm，内设45层高效塔板，目前处于满负荷运行状态。在保留原有管线和冷凝器、液位槽等回收设备的前提下，通过增设阀门与新工艺管路实现切换，在二期尿素装置出现故障时，可在一期尿素装置不停车的状态下相互切换。

(1)在水解塔气相出口至冷凝器之前增加1只切断阀，阀前在满足配管需求的情况下于最小距离处增设与主管路相同规格的三通，之后增加与主管路同等规格的截止阀，阀后新增1只压力调节阀，以控制水解塔压力，阀后用管线与二分塔连通，在靠近二分塔最小距离处增设截止阀，作为隔断或实现管路切换之用。根据现场测量，三通至二分塔连接管路长约30 m，采用316L不锈钢管(Φ219 mm×5 mm)连接。

(2)将系统送来的二段氨水管线连至原回流管路调节阀前，在此三通最小距离处增设2只截止阀，以实现2种工艺流程的切换。

(3)利用停车机会，在二分塔内部安装内件，此内件通过开孔与水解气相管路相连，作为水解气相热量回收之用。

(4)考虑到改造后二甲液循环量将增加，利用1台原水解回流泵改造为二甲泵。

3 改造后运行情况及效益

2011年底，利用大修机会安装二分塔内件，同时预留所有管道接头；2012年1月，开始主要管道、辅助管道的配接、安装；2012年2月，进行防腐、保温作业和管道吹除、吹净工作；2012年2月 11日，该深度水解节能改造项目一次投运成功，全系统运行较稳定，工艺指标与设备运转完全正常。

经72 h试运行，系统运行平稳。2012年2月1日至10日平均吨尿素蒸汽消耗1 139 kg，2月13日至15日平均吨尿素蒸汽消耗1 120 kg，下降了19 kg。按二期尿素装置年产200 kt尿素、蒸汽价格110元/t计，年节约蒸汽费用约41.8万元。

改造后，停开回流泵(11 kW)1台、温水循环泵(55 kW)1台，增开二甲泵(11 kW)1台、氨水泵(3 kW)1台。按年运行时间330 d、电价0.439元/(kW·h)计，年节约电费18.1万元左右。节约脱盐水、冷却水忽略不计，合计年节约费用约59.9万元。该改造项目投资约42.6万元，则8.5个月可收回投资。

4 存在问题及解决方法

( 1) 水解塔存在腐蚀现象，上部塔板腐蚀严重，影响分解效果，需增设塔底加空气管线，加入空气防腐蚀。

( 2) 二分塔在用规整填料损坏，影响传质和传热，致使回收热能、降低蒸汽消耗未能完全达到预期目标。拟更换二分塔与填料、水解塔上部塔板与筒体。