液氨带油对尿素装置的影响及处理措施刘志平霍杰

液氨带油对尿素装置的影响及处理措施刘志平霍杰
发布时间：2021-10-09T02:31:13.816Z 来源：《基层建设》2021年第19期作者：刘志平霍杰
[导读] 本文通过对原料液氨带油对尿素系统的影响以及原因进行分析，制定解决措施
达州玖源化工有限公司四川达州 635000
摘要：本文通过对原料液氨带油对尿素系统的影响以及原因进行分析，制定解决措施，以达到改善运行工况，优化生产，保障设备安
全稳定运行的目的。

关键词：液氨带油；解决措施；改善工况；稳定生产
达州玖源化工有限公司尿素装置为引进美国的二手设备，为荷兰斯塔米卡邦公司的二氧化碳汽提法尿素生产工艺，该装置原始设计生
产能力为907t/d，我公司将此套尿素装置引进回国后，按照1350t/d的生产能力对其重新进行了扩能改进建设。

装置自2010年8月正式投产运
行至今，经历多次大修及部分技术改造，已实现达标达产，目前装置运行平稳、工况正常。

现对我公司尿素装置正常生产时，遇液氨带油
的情况对装置产生的影响及处理措施做以下探讨。

1 液氨带油对系统的影响
公司尿素装置2014年度大修结束后，11月12日一次开车成功，随后系统负荷逐步加至约20200Nm3/h，14日发现造粒塔1#皮带上成品尿
素颜色发黄，分析尿素成品Ni含量为0.17ppm，排除了因设备腐蚀导致尿素成品颜色变黄的可能。

16日高压系统调节困难，装置系统负荷由20200Nm3/h减至19500Nm3/h，减负荷对工况进行调整后，17日系统工况有所好转，负荷缓慢恢复至约20200 Nm3/h，但汽提塔出液温度仍
有偏高的情况。

直至20日系统工况仍未恢复正常，低压系统负荷较重，压力长期维持在0.23~0.25MPa（低压洗涤器压力控制阀PIC-1280A阀
位开度大），常压吸收塔液相出口温度高达约70℃（正常生产一般在40~50℃），分析碳铵液槽浓度偏高。

因汽提塔岀液温度持续偏高，11月20日中班技术人员继续组织班组对系统进行调整，尝试逐步将系统负荷加至20500Nm3/h，汽提塔岀
液温度仍呈现超指标现象，后再次将装置负荷减至20200Nm3/h，并将合成塔出料阀LIC-1205开大对合成塔进行放液，放液的过程中汽提塔
岀液温度有短时间超报警值的情况，将合成塔放至低液位后，运行至夜班，高、低压系统工况有所好转，但汽提塔出液温度仍偶有超指标
的现象。

11月21日再次组织班组对系统工况进行调整，逐步将系统负荷减至18500Nm3/h，合成塔液位控制在低限后，工况基本恢复正常。

但在
系统负荷逐步恢复至20200Nm3/h时，汽提塔岀液温度仍偶有超指标现象。

为此，11月22日将系统负荷暂维持在19200Nm3/h运行。

针对装置在大修开车后运行至11月27日，存在的种种问题（数据见表1），如：汽提效率低于同等负荷正常值，汽提塔出液温度一直偏
高（接近指标高限），分析汽提塔出液氨、二氧化碳组分含量高，高压系统转化率低，低压系统压力高、负荷较重，碳铵液槽浓度较高，
装置氨耗高于正常值等。

虽经技术人员和操作人员对工况进行了一定的调整和优化，但收效甚微。

表1：2014年11月17日—26日装置工艺参数
时间
项目
单位16日17日18日19日20日21日22日23日24日25日26汽提效率%/76.0376.8175.5875.8575.5375.1575.3474.9975.5676
E-101出液
温度
℃174.0174.5174.4174.2174.2174.1174.0173.7173.8173.817
低压系统压
力MPa0.240.230.230.240.240.250.230.220.230.220.
氨水槽浓度NH3%8.678.378.088.298.718.678.92 6.8 6.768.038. CO2% 3.19 3.24 2.31 1.87 2.04 1.89 2.09 1.54 1.76 1.92 1.
吨尿素氨耗t/t Ur0.5870.587//0.5870.586//0.5820.5790.
原料液氨油
含量ppm/////242125.4201312
尿素装置负
荷Nm3/h1950020200202002020020200200001920019200192001920019成品Ni含量ppm/0.19/0.20.20.19///0.180.
2 系统工况异常的原因分析
针对以上存在的诸多问题，公司组织技术人员从多方面进行原因分析，收集了以往汽提塔的运行数据，进行了对比分析，根据现场对
尿素产品外观质量的观察以及合成氨氨压缩机105-J油箱液位下降较快的情况，基本确定合成氨原料液氨带油是导致装置工况异常、汽提塔
出液温度偏高以及汽提效率降低等异常工况的主要因素。

由于油的比重较尿素、甲铵液轻，原料液氨带进的油聚积在合成塔的上层，运行周期越长，油层就越厚。

油与尿素-甲铵溶液在合成塔内混合后，在高温高压的环境中，反应生成粘稠的聚合物。

汽提塔液体分布器经过精心设计，其作用是将合成塔出来的尿素-甲铵液均匀的分布到每根汽提管内，任何原因造成小孔过液量变化都
可能引起列管内液膜的变化。

装置生产时，油污和粘稠的聚合物会随着尿液进入汽提塔，堵塞部分分布器的小孔，造成汽提管内液体分配
不均，尿液在列管内形成的液膜厚度不一致，造成气液比不同，汽提效率下降，从而引起工况一系列的联锁变化。

另外，油进入汽提管后，由于黏度较大，附在管壁上缓慢下降，增加了液体的流动阻力，降低了汽提管的传热效率，甚至在高温作用
下结垢，使气液比进一步失调，气液比低的管子中合成液被过分加热，势必引起汽提塔出液超温。

随着时间推移，汽提效率也逐步下降，
造成后工段多个系统调节困难，生产运行不稳，尿素各项消耗上升。

3 处理措施及效果
针对尿素装置原料液氨油含量偏高对系统工况以及产品质量造成的影响，我公司技术人员一方面根据当时装置的运行情况制定了优化
措施，以尽量缓减油进入系统对工况控制的影响；另一方面查阅大量资料以及咨询国内多家化肥厂针对该类情况的处理措施，对关于因液
氨带油以及提高汽提塔气提效率等方面的处理程序进行了总结，分别制定了我公司尿素装置在不停车时反吹汽提塔分布器的处理方案以及
装置停车后处理汽提塔的方案，预期处理后以尽可能提高装置的汽提效率，达到改善工况的目的。

3.1 装置不停车时的处理方法
随着生产周期的延长，液氨带油的问题未得到解决，汽提效率也逐步下降，生产不稳，消耗也上升，如果因为汽提效率下降而特地停
车清洗或将汽提塔分布器拆下清理的话，将给公司带来一定的经济损失，因此公司计划在装置运行期间进行处理。

3.1.1 11月27日，按照既定的方案，我公司成功实施了尿素装置在不停车时反吹汽提塔一系列操作。

首先将高压系统负荷减至
18000Nm3/h，将CO2进汽提塔温度提高至约120℃控制，以增大CO2的体积，合成塔液位控制在指标低限。

然后关闭合成塔出料阀LV-
1205，随后迅速将CO2压缩机四段出口放空阀PIC-1199开大，使进汽提塔的CO2量由18000 Nm3/h减少至约10500 Nm3/h，再迅速关闭压缩机
四段出口放空阀，同时在二氧化碳进汽提塔管线处加入高压冲洗水，突然增大进汽提塔的CO2气量（瞬间增大至20000Nm3/h，增幅接近
10000 Nm3/h），从而实现对汽提塔升气管分布器小孔的反吹。

因合成塔出料阀关闭，须严格控制每次吹扫时间在1分钟内，防止在反吹汽
提塔分布器过程中发生合成塔满液的情况，在短时间内，按上述操作对汽提塔分布器成功进行了数次反吹。

在反吹分布器过程中汽提塔内
须保证有一定液位，严防CO2窜入低压系统，造成低压系统超压。

吹扫完成后，在保证汽提塔出液温度在正常指标范围内的情况下，通过摸索和优化，装置负荷逐步由约19200加至约20000Nm3/h，同
等负荷下，汽提效率由反吹前的75.5%上升到77%，汽提塔出液温度也由174.7℃降到173.5℃，工况得到了较大的改善，取得了较好的效
果。

3.1.2 为进一步改善系统工况，公司于12月1日再次组织班组对E-101进行次吹扫。

通过对11月27日的不停车反吹汽提塔分布器期间系统
各项工艺参数的变化情况进行分析，总结经验，改正不足，在7分钟内完成了3次对分布器的反吹，本次反吹CO2量由20000 Nm3/h增加到
21500 Nm3/h。

吹扫完成后，进一步巩固和稳定了尿素生产工况，效果较好。

3.2.3 不停车反吹的注意事项
1）整个合成塔出料阀LIC-1205关闭和打开的时间间隔控制在4分钟内。

2）在吹扫的过程中，密切关注高压系统压力，高压洗涤器放空阀HV-1217阀位可在原有的基础上可加大阀位开度。

3）避免CO2压缩机四出压力波动。

4）注意防止合成塔气相带液，若发现有明显，立即停止吹扫，打开出料阀LIC-1205，将生产恢复至正常。

5）吹扫时要保证汽提塔有一定的液位，防止LIC-1205关闭后，汽提塔无液位，高压CO2气体窜到低压系统，引起低压系统超压。

6）如遇吹扫引起的尿素系统工况异常，无法控制时，按尿素装置停车程序进行封塔短停处理。

3.2 装置短停时的处理方法
12月4日由于仪表原因尿素装置被迫封塔短停，借此机会，组织班组将浮在R-101及E-101上层的大部分油污通过合成塔“U”型管排放管线排放置换、清洗出高压系统。

并在装置投料开车前再次进行了2次汽提塔分布器的反吹，装置恢复生产后，负荷逐步加至约21000
Nm3/h，汽提效率也逐步上升并稳定保持在了77%~78.5%。

系统较高负荷运行，汽提塔出液温度也能稳定在173~174.5℃，低压系统负荷也得到了进一步的减轻，系统工况得到明显改善。

3.3 装置长停时的处理方法
3.3.1 2015年1月因外界原因，公司生产装置停车，利用合成装置检修105-J处理漏油问题的机会。

尿素装置长停排塔后，利用此次停车机会，公司组织对高压汽提塔进行了揭盖检修。

并对汽提塔升气管液体分布小孔进行了逐一检查清洗，共查出约140根升气管的分布小孔出现不同程度的油泥堵塞，占总管数1786根的7.84%，随即逐一将分布器小孔堵塞部位用热水清理干净，并对汽提管和汽提塔内部管板上的油污、油垢进行了清理。

3.3.2 装置长停汽提塔检修后的系统工况
2015年4月尿素装置开车后，通过不断的优化操作，装置各项工艺参数运行均较良好（见表2），实现了装置低耗、优质、满负荷（21500 Nm3/h）运行，其中6月5日产量创历史新最高，达1416.755t。

经过年初对尿素汽提塔汽提管、管板、升气管油垢的处理以及对合成105-J漏油问题的彻底检修处理，已经成功的解决了因原料氨带油对尿素装置工况以及产品质量影响的问题。

表2：2015年4月6日—16日装置工艺参数
时间
项目
单位6日7日8日9日14日15日16日
汽提效率%/76.46//78.2178.6177.74
合成塔转化
率%56.9357.3656.6757.5856.2855.6455.08
E-101出液
温度
℃172.0171.9172.1171.8171.9172.1172.0
低压系统压
力MPa0.20.190.190.20.20.190.2
氨水槽浓度NH3% 5.44 4.93 5.36 4.8 5.1 6.29 4.93 CO2% 1.39 1.47 1.38 1.43 1.35 1.38 1.43
尿素装置负
荷Nm3/h21500215002150021500215002150021500
成品Ni含量ppm/0.160.16/0.15/0.16
公司通过不停车以及封塔短停多次成功对尿素高压汽提塔升气管液位分布小孔进行吹扫、清洗处置，以及在系统运行期间对工况优化调整，因原料液氨带油导致的工况异常以及加负荷困难的状况得到了极大的缓减，到了稳定生产装置工况以及提高生产负荷的作用（负荷由处理前的19200加至21000Nm3/h），并且有利于减轻设备的腐蚀，降低消耗以及不必要的停车损失，同时也缓减了合成氨氨库液位不断上涨的压力。

最终通过装置长期停车期间，打开对汽提塔大盖的检修，彻底解决了分布器小孔堵塞的问题。

装置开车后，合成系统转化率得到了进一步的提高，汽提塔出液温度明显降低，汽提效率升高；低压系统负荷减轻，压力降低，氨水槽浓度下降，系统各项消耗下降；尿素成品Ni含量下降，有效降低了设备腐蚀的速率。

4 结论
通过原料氨带油对尿素装置运行的影响分析，并对高压汽提塔多次采取处理措施前后的运行工况进行对比，可以看出，经过我公司实施不停车对汽提塔反吹和系统短停清洗、反吹处理后，系统工况有明显改善，尿素负荷可以恢复接近满负荷生产。

但要彻底消除因液氨带油产生的影响，还需待设备开盖检修时，对汽提塔升气管分布器小孔进行彻底检查、清理后，尿素装置加负荷困难以及较高负荷运行时操作弹性小的问题才能得到彻底解决，才能从根本上消除装置长时间低负荷运行对系统造成的不利影响。