预分离－预蒸馏流程工艺指标调整与优化

张宏坚，朱 莉，孙英堂

（中化吉林长山化工有限公司，吉林 前郭 131109）

中化吉林长山化工有限公司尿素装置采用水溶液全循环工艺，工艺落后，设备老旧，蒸汽消耗高，生产成本居高不下。随着新建氮肥企业的不断增加，市场竞争日趋激烈。为了应对残酷的市场竞争及自身的发展，公司决定于2012年7月对尿素装置进行节能改造，将一段系统改造为预分离－预蒸馏流程，解决蒸汽消耗偏高问题，并使装置小幅增产（由500～550t／d增加至600t／d）。

1 改造项目

（1）中压分解系统增加一台φ1 400mm的预分离器，由原预蒸馏流程改为预分离－预蒸馏流程。

（2）更换一台F260m2一段分解加热器。将原F193m2一段分解加热器用作二段分解加热器；原F99m2二段分解加热器改为闪蒸加热器，采用0.3MPa低压膨胀蒸汽加热。

（3）增加中压蒸汽膨胀槽，将一段分解加热器蒸汽冷凝液引入其中进行膨胀，产生0.6MPa蒸汽，用于二段分解加热器。

（4）更换一台F300m2一吸外冷器，将原一吸外冷器改作二循一冷预冷器。

（5）一吸塔鼓泡段加长2m，更换为新型鼓泡分布器，并将原4层浮阀板割除，重新安装4层DL－1型塔板，4层泡罩塔板。

（6）增加一套200kt／a（尿素产能）的水力喷射器装置。此装置与原蒸汽喷射器并联，在水力喷射器发生故障时可以切换到蒸汽喷射器，不影响生产。

2 改造后汽耗偏高的原因分析

技改工程结束后，经过近三个月的生产，系统运行平稳。改造前汽耗为1 700kg（吨尿；下同），改造后汽耗为1 450kg（最佳汽耗为900kg），汽耗仍然偏高。

（1）此次技改增加了预分离器，可以减轻一段分解加热器的负荷，从而降低汽耗。所以，用好预分离器是降低汽耗的关键所在。但在近三个月的生产中，预分离气相大阀没有全开，而且中压系统压力控制较高，液氨缓冲槽压力在1.73 MPa，则预分离器压力会更高，预分离效果下降。由此增加了一段分解加热器的负荷，汽耗上升。

（2）闪蒸加热器出口温度偏低，一般在100℃（设计值105℃）。

（3）因CO2中含有有机物，对系统的影响较大。为了提高系统的稳定性，合成塔的NH3／CO2控制在3.8，H2O／CO2控制在0.8。这必然造成CO2转化率下降。此工艺要求CO2转化率达到67%，才能达到最佳的分解及热能回收效果。生产中因操作工业务能力不同，CO2转化率在65%～69%之间波动；当CO2转化率小于67%时，也就增加了中、低压系统的分解负荷，汽耗上升。

（4）二循一冷二甲液中CO2含量控制在12%～14%，这样二甲液可以在一段蒸发热能利用段吸收更多的CO2，放热量增加，然而一段蒸发热能利用段的换热面积没有增加，热能回收不理想。

3 优化措施

（1）用好预分离器。操作上，在系统高负荷运行时，将预分离气相阀全开，并降低中压系统压力，使预分离器压力更接近设计值（1.70 MPa），充分发挥预分离器的作用，减轻一段分解加热器负荷，使汽耗下降。

（2）优化合成塔物料配比。因CO2中有机物的存在，H2O／CO2控制较高，NH3／CO2控制偏低。在不影响系统稳定运行的前提下，适当提高 NH3／CO2，降低 H2O／CO2，以提高 CO2转化率，从而达到降低汽耗的目的。

（3）适当提高闪蒸槽及一段蒸发真空度。一是降低闪蒸后尿液温度，二是提高尿液在一段蒸发热能利用段的流速。这样可以增大尿液与一段蒸发热能利用段壳程物料的温差，充分利用反应热（甲铵生成热），降低汽耗。同时，因提高了闪蒸槽及一段蒸发真空度，降低了二段蒸发负荷，二段蒸发蒸汽用量减少。

4 结 语

（1）改造前，高负荷时一吸塔温度波动较大，需用大量的回流氨，控制一吸塔温度，造成氨耗较高；否则一吸塔气相超温，CO2气体上窜，堵塞氨冷器。改造后，一吸塔鼓泡段空间增大（塔筒体加长），同时，塔板改为DL型塔板，气液吸收反应较好，一吸塔温度控制平稳，回流氨用量少，操作弹性大，氨耗低。

（2）改造前，CO2转化率较低，需用过量的甲铵液加入合成塔才能保持系统平稳，这样，合成塔的水碳比较高；否则，中压系统形成恶性循环，一吸塔甲铵液浓度增高，甲铵泵经常跳车，系统无法连续运行。改造后，一吸塔操作弹性增大，合成塔基本上可按理论值进行物料的配比，氨碳比和水碳比可按正常指标控制，CO2转化率提高的同时，中压系统运行比较稳定。

（3）改造前，单套尿素系统平均产量为540 t／d；改造后，在原料氨充足的情况下，单套尿素系统平均产量为600t／d左右，最高时为608 t／d，且系统运行平稳，各项消耗指标均达到较理想的水平。

（4）经过对系统工艺指标的调整与优化，目前汽耗为1 350kg；系统稳定后，在高负荷状况下，氨耗处于较低水平。车间通过实施精益化管理，相信消耗会逐步降低，以实现较高的节能降耗目标。