提高尿素产品质量的措施

提高尿素产品质量的措施

窦宏剑

(灵石中煤化工有限责任公司 ， 山西 灵石031300)

摘要：为提高尿素产品的质量，灵石中煤化工根据装置自身的特点，有针对性地采取了一系列产品质量控制措施，提高尿素优等品率。

关键词：尿素产品 ； 质量 ； 控制 ； 措施

中图分类号：TQ441.41

收稿日期：2015-01-12

作者简介：窦宏剑(1977-)，男，化工工艺工程师，从事化工生产管理工作，电话：15635448248。

灵石中煤化工厂尿素装置是由中国五环科技股份有限公司承担详细设计，采用荷兰斯塔米卡邦公司二氧化碳改良汽提法生产工艺，设计能力为日产尿素850 t装置，公司利用中煤九鑫焦化公司年产200万t/a焦炭的剩余焦炉煤气为原料生产合成氨，再进一步加工为尿素。尿素市场竞争日趋激烈，只有靠最低的成本和最高的产品质量才能保证企业的经济效益最大化，尿素生产过程中控制内在质量(总氮、水分、缩二脲)和外观质量(强度、粒度)尤为重要。

1尿素成品缩二脲含量生成因素及措施

由于焦化厂供气不均衡，波动大导致我厂尿素系统常常维持在60%～70%负荷生产，在这种情况下，缩二脲含量一般都在1.5%～3%。 尿素中缩二脲含量高，会烧坏植物的叶和嫩枝，严重时会烧死植物，因此控制好尿素中的缩二脲含量是提高产品质量，对用户负责的重要因素。系统生成缩二脲主要与下列因素有关：①尿液温度越高，缩二脲生成越快；②物料停留时间越长，缩二脲生成量越高；③尿液中氨分压越低，缩二脲生成量越高；④缩二脲生成速度随尿液浓度的提高而加快；⑤相同的生产控制条件下，系统生产负荷的大小决定尿液在系统中的停留时间，负荷越小，尿液停留时间越长，生成的缩二脲量越多。

其中温度对缩二脲生成的影响最为明显，另外系统负荷的大小对缩二脲的生成也有较大影响。一般来说，负荷越大，产品合格率与一级品率越高。为了保证产品质量，降低产品中缩二脲含量，对低负荷生产尿素成品缩二脲的控制与操作提出了以下措施。

1.1高压系统控制与操作措施

①缩短物料在系统中停留时间。生产负荷低，适当降低各设备液位，控制合成塔液位在55%～75%，汽提塔液位在25%～30%，可减小停留时间。②控制好高压系统温度，低负荷生产时，汽提塔出液温度≤168 ℃。③控制稍高的氨碳比，适量的过剩氨对降低尿素水解和抑制缩二脲生成是有利的。控制N/C在3.0(物质的量比)左右，可以取得好的效果。同时可减缓高压设备的腐蚀。

1.2低压系统控制与操作措施

低压系统降低设备液位，降低分解温度，保证进蒸发系统的尿液中有一定量的游离氨存在，以抑制缩二脲等副反应的发生，措施如下：①降低精馏塔液位在25%～30%。②适当降低低压分解温度，将温度调整到130～132 ℃，保证进入尿液槽的尿液中有一定量的游离氨存在。③闪蒸槽压力调整至-50 kPa。

1.3蒸发系统控制与操作措施

①蒸发系统中尿液缓冲槽液位控制在5%～10%，蒸发二段液位在保证熔融泵不抽空的情况下控制在20%左右。②蒸发温度控制在指标低限操作(一段蒸发出液温度126～128 ℃，二段蒸发出液温度136～138 ℃)。③造粒管线夹套蒸汽压力由原来的0.28 MPa降至0.25 MPa，以造粒管线顶部温度为参考(133.5～134.5 ℃)，保证与二段出液温度有2.0～2.5 ℃左右的温差即可。④适当调整蒸发系统操作压力，增加蒸发一、二段之间的压差来提高尿液在蒸发系统的流速，降低尿液在蒸发二段内的停留时间。将蒸发二段操作压力调整到-85～-80 kPa(保证成品水分不超标的前提下)，一段蒸发压力提高到-58～-52 kPa。⑤减少蒸发系统的转循环次数和时间，避免尿液经两次蒸发提浓后缩二脲超标。⑥开、停车过程中减少蒸发系统的走水时间，控制在15 min左右走通水即可，确保尿液槽中尿液的浓度不至下降很多，以减少蒸发开工过程中循环提浓的时间。⑦低负荷下操作中适当增加蒸发一、二段的冲洗频次，每两小时一次，保证蒸发系统真空稳定，避免蒸发真空波动而使温度产生大幅波动，甚至造成跨温导致蒸发系统转循环，增加尿液在蒸发系统的停留时间的事件发生。同时控制好冲洗水量，冲洗时间控制在6 min左右。⑧蒸发系统在转循环后造粒时，要控制好蒸发负荷以免造成产品质量不合格(大槽液位下降速度每小时不大于2%，使系统的新鲜尿液能及时补充进来，与原尿液中和，使Bi达到较好的水平)。⑨蒸发系统转循环时间若超过30 min，则要破真空，降温操作，避免尿液长时间加热循环。

通过以上措施，使产品缩二脲的含量从原来的1.5%～3%降到1.0%左右，由不合格产品成为合格的农用产品。

2水分含量超指标生成因素及措施

正常生产中，蒸发系统温度、真空度对成品的水分含量影响很大。另外，若蒸发系统负荷过大，由于设备传热面积所限，即使采用上限操作指标，尿液中的水分也不易蒸出，从而造成水分超标。要防止成品中水分超标，生产过程中应注意以下问题。

①蒸汽预热喷头时间不宜过长，否则，会造成造粒塔内太潮，使产品含水量增加。②开始造粒与停止造粒阶段， 由于要用蒸汽预热喷头，物料中伴有蒸汽冷凝液，会造成局部成品水分增加。为防止这种现象发生，可以在蒸汽管线低点增加导淋，预热之前，先将冷凝液排掉即可。③正确冲洗二段蒸发分离器结晶，否则易造成熔融物短期含水量过高。如蒸发器因缩二脲结晶析出而结疤，使汽道阻塞，影响真空，应及时热煮清洗。④防止冷凝液或冷却水漏入系统。熔融泵入口蒸汽冷凝液阀如未关死，会漏入造粒管线，使尿素含水量过高，严重时造成“拉稀”。另外，有些熔融泵采用的密封填料失效，也会使冷却水漏入。总控室里如有大屏幕监测设备， 总控操作人员应注意观察尿素成品颗粒的情况以及熔融泵出口至喷头的温度，若该温度低于136 ℃，则应及时检查。现场人员应定时巡检输送皮带上尿素成品颗粒的情况。⑤控制好一段蒸发器的温度和真空度，使尿液浓度在95%左右，浓度高了，尿素会结晶析出，影响正常生产；浓度低了，后续工序负荷过重。控制好二段蒸发温度和真空度，温度高则水分低，但会促进缩二脲的生成。所以，在控制好温度的同时，主要是保持良好的真空度。⑥气候影响主要发生在高温、高湿季节和阴雨天气，造粒塔内成品因吸湿而含水量过高。当尿素颗粒表面水蒸气分压低于空气中水蒸气分压时，尿素吸湿造成产品水分增加。尤其在雨季，空气相对湿度≥90 ，使成品尿素水分含量升高的可能性较大，甚至超标，影响尿素的优等品率。根据季节及空气的温度、湿度大小与风向，及时调节造粒塔风窗进风量。

3影响尿素成品外观质量因素及措施

我厂生产的尿素粒度符合国标要求，大部分都在95%以上，但整体粒度存在不均匀，微粒、粉尘多现象。通过分布测试得知尿素粒度在0.85～2.8 mm的组成约97%，而0.85以下的颗粒占2%～5%，与原设计的<1%有较大差距。尿素颗粒有互相黏连现象易形成结块；尿素抗压强度低，在储存、运输过程中易破碎，产生微粒及粉尘，影响尿素外观质量。

3.1尿素成品粒度问题

尿素产品粒度问题通常表现为颗粒不规则、不均匀、机械强度低、粉尘含量高或结块，主要原因是喷头转速与生产负荷不相对应，喷头小孔不洁净或毛刺引起的。尿素粉尘大多是由于颗粒的机械强度不够造成的。

①由于杂物及缩二脲的沉积造成喷头、喷孔堵塞，每月倒换清理喷头，喷头采用竹签清孔，保持喷头清洁畅通。②更换新喷头，利用更换喷头机会，彻底清理喷头及下料口外边缘附着的尿素结块，保证尿素有均匀粒度。③喷头转速与尿素颗粒成反比，转速越高，粒度越小，反之转速越低，粒度越大，如转速调节不当会造成尿素粒度不均匀及强度下降。所以在不同的季节、不同的负荷采用不同的转速，转速的确定通过筛分分析确定，这样可以保证生产出粒度均匀、高强度的尿素产品。④尿液中游离氨含量也影响产品粒度。游离氨在液滴冷却和结晶过程中不断蒸发，在颗粒中形成裂隙和气孔，易形成空心尿素和开口的尿素颗粒，使产品强度降低，粉尘量增加。⑤可采用电除尘和旋风除尘等除尘设备来降低粉尘含量。

3.2防止尿素结块

由造粒塔输送到成品库房的尿素受质量(含水率)、环境条件(温度、湿度)及堆料积压的影响，容易结块。一些结块后的尿素在包装及运输过程中会破碎，破碎使粉尘增多更容易结块，这不仅损害了企业的信誉，也会给企业带来了巨大的经济损失。尿素结块的原因主要有以下几点：①成品尿素水含量大于0.4%时，会产生不同程度的结块。尿素的熔点和强度随着所含水量的增加而下降，当达到一定程度后便逐渐溶解，互相黏连形成结块。②控制好塔内尿素粒子温度。在尿素粒子从造粒塔顶落至塔底过程中，温度过高容易造成输送过程结块。粒子在降温时，部分水蒸气冷凝于颗粒表面，并使表层溶解，从而互相黏结。所以，尿素包装前温度必须冷却至60 ℃以下。

生产过程中可采用降低产品含水量、改进包装和改善储存环境条件等措施来缓解产品结块。同时可在造粒塔底部的输送带上喷防结块剂的方法解决尿素的结块问题，可以达到防止结块和提高产品松散度的效果。

4总结

提高尿素产品质量，关键要控制缩二脲的生成量，防止水分超标，降低尿素产品的粉尘含量，有效避免尿素结块。在平时的工作中要加强监控，及时进行优化调整，同时将操作经验和化验分析数据相结合，对各种影响因素综合考虑，寻找出最佳的操作方法，从而达到提高尿素产品质量的目的。

中国将引领世界清洁煤炭利用

中华能源基金委员会近日发布的一份报告称，中国未来进一步城镇化、工业化的庞大规模所引发的能源需求，将为世界提供不可多得的清洁煤炭技术开发及应用所需的宝贵市场空间，中国将引领世界清洁煤炭利用。

《CEFC中国能源焦点2014：清洁煤炭利用》的英文报告收集、整理、翻译了中国多位学界、业界专家对中国发展煤炭清洁高效利用的意见和看法，就清洁煤炭技术未来在中国的推广及其将面临的挑战进行详细分析，并通过大量一手材料，系统介绍了清洁煤炭利用在中国的最新发展及趋势。

该报告提到，中国经历近30年的快速发展，以煤为主的能源消费结构亟须调整，以应对来自环境污染以及气候变化等多方面的挑战。严格控制煤炭消费总量，大力发展煤炭替代能源，成为了中国政府及民间共同的目标。

报告指出，作为传统的煤炭生产及消费大国，中国30多年来高度依赖煤炭生产与消费的发展惯性，非一朝一夕所能改变。截至2013年底，煤炭占中国一次能源消费比重，虽较往年略有降低，却仍占到超过65%的比重。根据国务院最新发布的“能源发展战略行动计划(2014-2020年)”，2020年煤炭占中国一次能源消费比重的目标仍将占62%左右。

该报告内容涵盖清洁煤炭政策分析、先进煤电技术、先进煤转化技术、煤炭多联产技术等，以严谨的资料分析作基础，希望对关注中国能源发展的机构与个人，特别是海外读者，提供有价值的参考。同时，也希望为西方读者打开一道了解中国学者及专家如何看待未来中国发展清洁煤炭利用的大门，将中国在清洁煤炭利用领域的发展最新成果分享给世界，促进中外能源界交流协作。

中华能源基金委员会为民间智库，注册于香港，致力于促进全球能源合作和文化交流。