尿素装置蒸发系统改造总结

郭存彪　王　攀　刘锐杰

(河南心连心化肥有限公司河南新乡453731)



尿素装置蒸发系统改造总结

郭存彪王攀刘锐杰

(河南心连心化肥有限公司河南新乡453731)

河南心连心化肥有限公司450 kt/a合成氨、800 kt/a尿素原料结构调整项目的尿素装置采用二氧化碳汽提工艺。现共有2套尿素装置，首套装置于2013年11月正式生产并投料成功，经过2年的装置优化，2015年尿素产量突破1 000 kt。目前，尿素市场竞争激烈，为进一步降低生产成本、提高产品质量，于2015年3月对2套尿素装置蒸发系统进行改造，将系统原有的尿液泵甩掉，闪蒸下液直接送入一段蒸发器，经一段时间运行后，效果良好，经济效益显著。

1　改造前蒸发系统工艺流程

图1　改造前蒸发系统工艺流程

改造前蒸发系统工艺流程见图1。由精馏塔来的温度约130 ℃的尿液，减压至约0.044 MPa(绝压)后进入闪蒸槽，在此分解为气液两相，需要的热量由尿液自身降温供给。由闪蒸槽排出的温度约90 ℃、74.0%(质量分数，下同)的尿液进入尿液槽，由尿液泵经流量计、调节阀控制流量后打入一段蒸发加热器；在0.033 MPa(绝压)下，尿液在一段蒸发加热器被加热至130 ℃，约95.0%的尿液经一段蒸发分离器分离出的尿液，然后进入二段蒸发加热器。二段蒸发加热器操作压力为0.003 3 MPa(绝压)，出二段蒸发加热器的尿液温度为140 ℃，浓缩至约99.5%的熔融尿素；经二段蒸发分离器分离后，熔融尿素由熔融泵送至造粒塔顶部喷头进行造粒。

闪蒸气进入闪蒸冷凝器进行冷凝，冷凝液排至氨水槽；闪蒸冷凝器出气与一段蒸发气送至一段蒸发冷凝器冷凝，冷凝液排至氨水槽，不凝气经一段水抽喷射器进入水抽槽，由水抽槽上的放空管放空。二段蒸发出气先进入二段蒸发冷凝器A进行冷凝，冷凝液排至氨水槽，然后不凝气进入二段蒸发冷凝器B进行冷凝，冷凝液排至氨水槽；不凝气经二段蒸汽喷射器汇同部分蒸汽进入中间冷凝器进行冷凝，冷凝液排至氨水槽，不凝气经二段水抽喷射器进入水抽槽，最终由水抽槽上的放空管放空。

2　存在的问题

(1)尿液经过尿液槽有一定的停留时间，尿液从闪蒸槽经过尿液槽之后再进入一段蒸发加热器，该过程有一定的管道距离，又增加了尿液在管道中的停留时间。评价产品质量重要的指标之一缩二脲含量与尿液的停留时间有很大关系，因此，该过程势必会增加产品中缩二脲含量。

(2)尿液槽中的尿液必须通过尿液泵做功才能将尿液加入到一段蒸发加热器，该过程会消耗一部分电能。

3　改造情况

经分析，闪蒸槽内尿液压力约为0.044 MPa(绝压)，一段蒸发加热器压力约为0.033 MPa(绝压)，闪蒸槽处在高位，而一段蒸发加热器处在低位，两者位差约为7.0 m，即通过势能差，闪蒸槽出来的尿液可不经过尿液槽和尿液泵直接进入一段蒸发加热器。

改造前，闪蒸槽下液先进入尿液槽，之后通过尿液泵进入一段蒸发加热器。该过程会延长尿液在系统的停留时间，造成产品中缩二脲含量升高，进而影响产品质量；另外，还需要尿液泵做功，消耗一部分电能，不利于节能降耗。为此，现将闪蒸槽下液直接进入一段蒸发加热器管线，避免尿液进入尿液槽。

图2　改造前蒸发系统工艺流程

改造后，闪蒸槽下液甩开尿液槽直接进入一段蒸发加热器，避免了尿液在尿液槽和输送管线内停留、降低了产品中缩二脲含量，并且不再需要尿液泵做功，节约了电能。新工艺路线更简单，减少了倒泵次数，操作方便。当蒸发系统异常需要

短暂停止造粒时，闪蒸槽下液可暂时储存在尿液槽中，待系统恢复后，将尿液槽内的尿液通过尿液泵补入新配管线，再进入一段蒸发器进行蒸发浓缩，生产更加灵活可控。

4　效益分析

尿素闪蒸下液直接进入一段蒸发，可省去尿液泵做功，该尿液泵额定功率为122 kW，按电价0.56元/(kW·h)、年运行时间300 d计，单套系统每年节约电费49万元左右，则改造后2套蒸发系统每年共节约电费98万元左右，经济效益相当可观。另外，改造后，缩短了尿液在系统的停留时间，降低了产品中缩二脲含量，有利于提高尿素产品的质量。

综上所述，尿素蒸发系统将闪蒸下液直接送入一段蒸发系统，缩短了流程，有利于降低产品中缩二脲含量，提高尿素产品质量；同时，省去了尿液泵做功，节约了电能，为行业提质降本提供了一个思路。该改造措施也在河南心连心化肥有限公司其他分厂得到推广，效益明显。

2016-06-01)