尿素装置低压系统操作控制

殷在疆

摘  要：本文主要针对尿素装置生产过程中，控制好低压系统的操作，对整个尿素生产的影响以及重要性，对系统运行过程中，对低压系统对运行控制进行分析，指导操作。

关键词：低压、分解、回收

在尿素生产过程中， 调节好合成塔组分和稳定好中压吸收塔操作对提高尿素产量和降低消耗至关重要， 而低压系统操作在降低消耗和保证产品质量方面也同样效果显著。经过低压段分解后要求未反应物基本上完全分离，甲铵分解率和总氨蒸出率分别达到98.2%和99.4%，在工业生产中必须控制好低压段分解压力和温度。

1.低压分解操作控制

（一）低压分解压力的控制

二段分解压力可由二段压力调节阀控制。其值取决于二段吸收压力。二段分解出来的气体送往二段吸收部分，用蒸发冷凝液吸收成稀氨基甲酸铵溶液。对于二段吸收来说，不仅负担着回收二段分解气的任务，而且要保证返回一段吸收系统的水量符合装置进行全循环生产的要求，因此二段吸收的压力取决于二段溶液的组成和温度。而吸收液的组成要满足完全吸收二段分解气中的氨、二氧化碳和保持全系统循环水量为一恒定值这两个要求;吸收的温度要高于溶液组成相对应的结晶温度10～20℃。在这样溶液组成和温度下，溶液表面的蒸汽压决定了.二段吸收的最低操作压力，也就决定了二段的分解压力。

（二）二段（低压）分解温度的控制

二段分解温度可以通过设在分解加热器蒸汽进口管的调节阀予以控制，根据二分塔出口尿液温度变化而动作。二段分解温度为138～145℃，要求在此温度下使溶液中残余氨和二氧化碳尽可能完全蒸出，同时使气相中带水量要小，缩二脲生成和尿素水解等副反应要小。

（三）低压分解温度对蒸发系统的影响

①温度低：分解后尿液中NH3/Ur（氨与尿素克分子比）和CO2/Ur（二氧化碳与尿素克分子比）高，分解液中含游离氨和甲铵多，进入蒸发后游离氨和甲铵的蒸馏和分解大量吸热，蒸发的热负荷增加，严重时会使蒸发温度和真空度提不起。另外蒸发二次蒸汽中NH3和CO2量增加，使蒸发表冷器的冷凝负荷增加，有时引起蒸发冷凝液管道的堵塞。

②温度高：分解后分解液中甲铵和游离氨虽然少，但是进入蒸发的尿液中缩二脲含量高，尿素水解量增加，影响产品质量和氨耗。

2、低压吸收段

一是充分回收低压分解气（包括二段分解气和解吸气），二是调节维持系统水平衡，控制一，二冷吸收用水量及二段分解氣和解吸气中含水量。

2.1低压吸收操作控制

（一）一冷操作温度和压力的控制

一冷的压力和温度取决于二甲液的组分，在二分塔和解吸塔正常工况下，二甲液的NH3/CO2基本上不会变化，二甲液组分取决于加入吸收用水量，一冷吸收用水增加时，二甲液NH3/CO2增加，其熔点温度下降;用水量减少时，NH3/CO2下降，熔点温度上升。在操作中维持循环冷却水稳定后，一冷的温度也就决定于加水量的多少，当二段分解温度上升或分解负荷上升，一冷未及时增加水量时，NH3/CO2下降，CO2%组分升高，则温度超过40℃，二段平衡压力也上升，有时会出现超压。因温度超过40℃时，二甲液熔点也升高，会使二分气相在一冷底部入口处结晶堵塞，使二分塔超压。当温度升高时，则CO2在一冷中吸收不完全，在二冷中氨水含CO2量会超过指标。

当压力低时，一冷中NH3/CO2下降，使一冷气相出口氨量增大，在二冷中增加氨的吸收负荷，会增加二段尾气中的氨含量。

温度也不能控制过低，会使二甲液析出结晶堵塞管道，所以控制温度高于熔点10～20℃操作。

（二）影响二段系统水平衡的因素

水平衡的标志：Ⅰ二分塔出液尿素浓度为66.9%，表示二分塔气相带水正常，二分塔尿液温度维持在合适状态。Ⅱ再设计加入水量之下，二甲液与氨水组分正常。一，二冷液位正常，返回一吸塔后，一吸塔工艺指标和组分正常。

影响因素：

⑴二分塔系统

①操作温度过高;②气相带液严重;③二分塔液位很低，缩二脲高，气相带液严重。

二段分解塔必须改善以上三项的控制。否则二段系统是不稳定的，表现在二甲液用不完，需排放，反过来又加重了解吸负荷。如果不排放多余的二甲液，入合成塔的NH3/CO2上升，全系统循环量大，氨耗能耗增加。

⑵解吸塔系统

因回流冷凝液下不来，随着解吸气相带至一冷中，因解吸气相带液多，影响二段水平衡，使解吸系统不能加大解吸量，碳铵液槽液位上升。

⑶一冷气相带液严重，一冷带至二冷，使氨水中CO2含量超标，使不能作一吸塔顶吸收液用。二冷气相夹带氨水至尾吸塔，使碳铵液浓度升高。

3、低压回收段

3.1低压回收操作控制

从设计损耗的分配值中可以看出，液相损耗是最大的，因此工艺蒸发冷凝液的回收利用和碳铵液的全部解吸十分重要。

解吸后的排出物含氨量小于等于400ppm，以降低氨耗。解吸塔顶排除气体称解吸气，含水量应尽量少，有利于实现系统水平衡。

为了降低气体中的含水量，采用解吸气在解吸冷凝器中冷凝后的回流冷凝液进入塔的第一块板上，起精馏的作用，使出气温度下降。

3.2低压回收设备

解吸塔

解吸塔是关系到系统节能降耗的一个重要设备，也是环境保护的关键设备。解吸操作要求废液含氨量及气相含水量尽可能少。在实际操作中，要保证废液达标，就必须提高解吸温度，一般底部温度控制在146.5～147℃。正常生产中，碳铵液浓度只有3.4%～4.0%，顶部温度很难小于110℃，意味着气相含水量增加。为调和这一矛盾，需要调整好冷、热流配比，控制解吸冷却器的温度，使底部温度维持在146.5±0.2℃。另外，在系统不正常排放或碳铵液浓度较高时，解吸冷、热流量不宜过大，以防二段分解压力、解吸系统超压;蒸汽阀开度要以微调为主，以顶部温度作参考，控制蒸汽阀开度，尽可能做到超前调节，防止温度突升、突降导致解吸带液。

4、总结

综合分析低压操作系统可以清楚地看到，低压系统操作的控制一方面维持着合成塔的水平衡，影响着CO2的转化率和尿素的产量;另一方面，肩负着节能降耗和保证产品质量的双重任务。在尿素生产中，在调整好合成塔组分和保证吸收塔稳定的前提下，要把低压系统的调节工作贯穿于生产过程的始终，只有这样，才能保证装置的高产、稳产和低耗。

参考文献

[1]《水溶液全循环工艺尿素装置操作指南》，钱镜清，四川元丰化工技术咨询有限公司，2005版

[2] 《低压系统操作对水溶液全循环法尿素生产的影响》， 彭卫东，徐玉红，崔杰;安阳化学工业集团有限责任公，2005年3月