低压尿素深度水解装置运行总结

低压尿素深度水解装置运行总结
徐守淦;王献忠
【摘要】介绍了高效单塔复合式尿素废液深度水解解吸技术的工艺流程及特点,比原解吸装置多产生效益约338万元/a.低压尿素深度水解装置投运后,彻底解决了2套尿素装置工艺冷凝液达标外排的问题,从根本上缓解了企业的环保压力,吨尿素氨
耗下降6 kg左右.
【期刊名称】《化肥工业》
【年(卷),期】2013(040)005
【总页数】3页(P36-37,62)
【关键词】尿素;深度水解;运行总结
【作者】徐守淦;王献忠
【作者单位】中化平原化工有限公司山东平原253100;中化平原化工有限公司山东平原253100
【正文语种】中文
中化平原化工有限公司二分厂有2套尿素生产装置(单套装置设计能力150 kt/a)，通过不断改造，实际单套尿素装置生产能力已达220 kt/a。

由于尿素生产装置长
期高负荷运行，原配套的解吸装置处理能力已严重不足，加之还需处理外来的氨水，致使处理后排放废液中氨氮含量严重超标，氨氮质量浓度最高达700 mg/L，尿素质量分数在1%左右，已不能满足现行节能减排和环保的要求。

为此，决定采用深
度水解解吸技术处理尿素工艺废液。

1 工艺技术的选择
通过市场调研和论证，选用了高效单塔复合式尿素废液深度水解解吸新技术。

该技术对塔体及塔内件结构进行优化设计，集解吸-水解-汽提多重功能于一体，有效地解决了尿素分解过程中停留时间、分解温度和分离效率之间的关键技术问题，大大提高了分离效率以及尿素分解速度和深度，实现氨和尿素的完全回收利用与废水回用，既变废为宝，又可实现资源的合理利用。

1．1 工艺技术特点
(1)该技术将尿素废液处理的解吸、水解、汽提3个过程所需的3台塔串联集成在1台塔内完成，实现了串联热集成，达到了节能降耗的目的，简化了流程。

(2)采用高效填料和大持液量高效塔板的组合式结构，提高了塔的分离效率、尿素的分解速度和深度，减小了塔径，降低了塔高，节省了投资。

(3)塔顶气相进入塔顶冷凝器底部，其中的氨和二氧化碳在水存在条件下生成氨基甲酸铵溶液并返回尿素合成单元回收利用，避免了气氨的压缩输送，无需压缩机，节省了电力。

(4)采用了高效换热设备，充分回收利用了热能。

1．2 低压尿素深度水解工艺流程
碳铵液经水解给料泵送至水解换热器回收水解后溶液的热量，换热后的碳铵液进入水解汽提塔上部。

水解汽提塔塔底通入1．3MPa中压蒸汽加热塔内物料，以达到尿素分解所需的温度，同时通过与料液逆向接触，汽提分离出料液携带及水解生成的氨和二氧化碳，最终使水解汽提塔排放液中氨和尿素质量分数均≤5×10-6。

为有效降低塔内氨分压、提高汽提效率，塔底连续通入一定量的二氧化碳;塔底同时通入少量的空气用于钝化设备，以减轻腐蚀。

水解汽提塔塔顶气相经塔顶冷凝器冷凝、吸收，其中所含氨和二氧化碳在水存在条
件下反应生成的氨基甲酸铵溶液通过回流泵返回一吸塔;塔顶冷凝器的不凝气体通
过其上部的压力控制阀送入尾气吸收塔回收其中的氨。

为了防止氨基甲酸铵结晶而堵塞设备，塔顶冷凝器冷却后的物料温度由调温水控制在高于其结晶温度，调温水温度通过调温水冷却器用循环水控制在60℃左右并循环使用。

2 主要设备参数
低压尿素深度水解装置主要设备参数见表1。

表1 低压尿素深度水解装置主要设备参数设备名称设备参数水解汽提塔
Φ1200mm/Φ1800mm×41500mm，16MnR/316L，1台进料预热器
F=285m2，304/316L，1 台塔顶冷凝器Φ1200mm/Φ1800mm×4000mm，
F=330m2，16Mn/316L，1 台调温水冷却器Φ900mm×6000mm，F=380m2，20#，1 台汽提塔给料泵 Q=40m3/h，H=190m，N=45kW，316L，2 台回流
泵 Q=14m3/h，H=120m，N=15kW，316L，2 台调温水泵 Q=550m3/h，
H=20m，N=45kW，碳钢，2台
3 运行情况
低压尿素深度水解装置于2011年4月1日一次开车成功并转入正常运行。

验收
考核期间装置运行数据见表2。

(1)装置设计碳铵液处理能力35m3/h，实际给料量35～40m3/h，其中碳铵液中
含氨和尿素质量分数分别为5%和1%。

(2)回流液回流量2～4m3/h，其中含氨和二氧化碳质量分数分别为28%～36%和15%～22%。

回流量处于低限时，氨和二氧化碳浓度较低;处于高限时，氨和二氧
化碳浓度较高，通过调整回流量控制水解汽提塔的氨和二氧化碳浓度。

表2 低压尿素深度水解装置验收考核期间运行数据水解汽提塔温度/℃顶部底部中部压力/MPa水解汽提塔顶部底部蒸汽流量/(m3·h-1)入塔碳铵液入塔蒸汽
/(t·h-1)回流量废液组分/(×10-6，质量分数)氨尿素171．5 191．1 188．1
1．17 1．25 1．35 38 8．35 2．8 4．51．0 171．6 191．2 188．2 1．17 1．25 1．35 38 8．30 2．8 4．5 1．2 172．5 191．8 188．6 1．17 1．25 1．35 39 8．60 2．8 4．3 1．9 172．2 191．5 188．5 1．17 1．25 1．35 39 8．60 2．9 4．5 1．8 171．5 191．2 188．2 1．17 1．25 1．35 39 8．70 3．1 4．6 2．0 172．3 191．8 188．7 1．17 1．25 1．35 39 8．60 3．1 4．2 2．2 171．4 190．8 188．2 1．17 1．25 1．35 39 8．60 3．1 4．3 2．0 171．5 191．0 188．3 1．17 1．25 1．35 39 8．70 3．1 4．42．1
(3)排放废液中含氨和二氧化碳的质量分数均≤5×10-6。

(4)蒸汽流量为7．5 ～9．0t/h，温度为 230 ～250℃，压力1．3MPa。

该装置
解吸1m3碳铵液实际蒸汽消耗在220kg左右，略优于设计蒸汽消耗指标(230kg)。

(5)水解汽提塔压力一般控制在1．15MPa。

(6)通过调节蒸汽流量及回流量调节塔体温度、出塔混合气水含量和尿素系统水含量。

该低压尿素深度水解装置投入运行后，由于水解汽提塔气相经冷凝后以液相形式回收至尿素装置的中压吸收系统，2套尿素装置的二段吸收负荷明显下降，二循二冷氨水中的二氧化碳含量下降，达到了相应的控制指标;尿素装置尾气氨含量明显降低，吨尿素氨耗下降6 kg左右。

4 效益分析
按2010年尿素平均价格2 067元/t、合成氨平均价格2 653元/t、电价0．35元/(kW·h)、蒸汽112元/t、年运行时间340 d计，效益分析如下。

4．1 低压尿素深度水解装置运行效益
低压尿素深度水解装置运行参数:碳氨液中含氨和尿素质量分数分别为5%和1%;实际处理量为39 m3/h，耗电量 89 kW，耗蒸汽 0．22 t/m3，排放水中含氨和尿
素质量分数分别约为4×10-6和5×10-6。

(1)年回收氨的效益约为4 221万元，年回收尿素的效益约为657万元。

(2)水解装置年耗电费用约为25万元，年消耗蒸汽费用约为784万元;水解装置所
用蒸汽使吹风气装置平均少发电4 000 kW·h/班，则年少发电损失约为143万元。

(3)装置折旧费用约为82万元。

(4)低压尿素深度水解装置年运行效益约为3 844万元。

4．2 原解吸装置运行效益
原解吸装置运行参数:解吸废液中含氨和尿素质量分数分别为0．05%和1．00%;
解吸1 m3废液耗蒸汽0．18 t;解吸装置耗电量47．5 kW;消耗试剂7．5 kg/d，试剂价格 7．705 6 元/kg。

(1)年回收氨的效益约为4 179万元。

(2)年消耗蒸汽费用约为642万元，年耗电费用约为14万元，年消耗试剂费用约
为2万元。

(3)装置折旧费用约为15万元。

(4)原解吸装置年运行效益约为3 506万元。

低压
尿素深度水解装置比原解吸装置年多产生效益约338万元。

5 结语
低压尿素深度水解装置投入运行后，2套尿素装置工艺冷凝液均达标外排，从根本上缓解了企业的环保压力，吨尿素氨耗下降6 kg左右，实现了环保与节能降耗的双赢。