尿素低负荷运行时控制缩二脲含量的措施

１８６ ~ １９０
３２. ０
３７. ００
１５５ ~ １６０
６２. ０
８. ００
１３５ ~ １４０
７０. ０
０. ８３
９５ ~ １０５
８７. ０
０. ３４
１２７ ~ １３３
９５. ０
０
１３６ ~ １４４
９９. ６
０
由表 １ 以及影响缩二脲质量分数的因素可以 得出:尿素的蒸发工序中尿液质量分数高ꎬ氨分压 为 ０ꎬ非常有利于缩二脲的形成ꎻ同时在尿素合成 塔中ꎬ尽管尿液质量分数相对不是很高ꎬ但是由于 反应温度较高ꎬ停留时间较长ꎬ也是缩二脲形成的 主要阶段ꎮ 心连心化肥水溶液全循环工艺中各工 序尿素缩二脲质量分数分析结果见表 ２[３] ꎮ
３ 低负荷生产时控制缩二脲的措施
尿素在满负荷生产时按工艺指标操作即能够 控制缩二脲的质量分数ꎬ保证尿素为优等品ꎮ 然 而在低负荷运行[４] 时ꎬ生产负荷与设备不匹配ꎬ
作者简介:张文千(１９９０—) ꎬ男ꎬ助理工程师ꎬ从事煤化工技术研究与节能优化工作ꎻｚｈａｎｇｗｅｎｑｉａｎｄｕｔ＠ １６３. ｃｏｍ
氮肥与合成气 第 ４７ 卷 第 ２ 期 ２０１９ 年ຫໍສະໝຸດ Baidu２ 月
３１
尿素低负荷运行时控制缩二脲含量的措施
张文千ꎬ 张遵杰ꎬ 张宝珠ꎬ 李旭东ꎬ 马明新 ( 河南心连心化肥有限公司ꎬ 河南新乡 ４５３７３１)
摘 要: 通过分析影响成品尿素缩二脲质量分数的因素ꎬ以及尿素从合成到造粒过程中各工序产生缩二脲
缩二脲质量分数ꎮ
面的分析ꎬ尿素合成和蒸发是操作重点ꎮ ３. １ 尿素合成
４ 结语
尿素合成塔中缩二脲形成的原因主要是塔内
２０１６ 年年底心连心化肥一套水溶液全循环
温度高以及尿液停留时间长ꎮ 在保证合成转化率
尿素装置按 ７０％ 负荷运行ꎬ通过对工艺的调整ꎬ
的基础之上控制较低的操作温度和尿液停留时
成品尿素缩二脲质量分数降低了约 ０. ０８％ ꎬ质量
表 ２ 各工序缩二脲质量分数
项目
合成尿液 低压分解尿液
缩二脲质量分数
０. ３１
０. ４４
％
成品 ０. ８２
由表 ２ 可得:合成尿液中的缩二脲质量分数 约占成品中总缩二脲质量分数的 ３８％ ꎬ中低压分 解尿液中的缩二脲质量分数约占成品中总缩二脲 质量分数的 １６％ ꎬ蒸发尿液中的缩二脲质量分数 约占成品中总缩二脲质量分数的 ４６％ ꎮ 因此ꎬ合 成和蒸发工序是控制尿素缩二脲质量分数的关 键点ꎮ
３２
氮肥与合成气 第 ４７ 卷 第 ２ 期 ２０１９ 年 ２ 月
如果仍按照满负荷的工艺指标操作ꎬ系统尿液在
ＤＮ５０ 和 ＤＮ８０ꎬ在生产负荷较低时ꎬ调整上塔管
设备中停留时间会延长ꎬ便会造成尿素中缩二脲
线ꎬ缩短尿液在上塔管线中的停留时间ꎬ降低成品
质量分数的增长ꎬ降低尿素的优等品率ꎮ 根据前
量分数控制在了 ０. ８５％ 左右ꎬ保证了 ５０％ 运行负
管道及设备中的停留时间ꎬ更容易生成缩二脲ꎮ
荷下成品尿素的优等品率ꎮ
在低负荷运行时蒸发工序控制缩二脲的主要
冬季是尿素市场的低迷期ꎬ产品结构需要调
措施有:
整ꎬ尿素低负荷运行是必行之路ꎮ 心连心化肥通
(１) 控制操作温度ꎮ 二段分解、一蒸、二蒸温
过对工艺进行调整ꎬ保证了尿素在低负荷生产时
度沿着低限运行ꎬ降低缩二脲的反应速率ꎬ控制缩
的优等品率ꎬ为公司产品结构调整的实施提供了
二脲的反应平衡ꎮ
强有力的保障ꎮ
(２) 缩短尿液在管道和设备中的停留时间ꎮ
① 闪蒸、一蒸、二蒸液位沿低限控制ꎬ缩短尿液在
参考文献
设备内的停留时间ꎻ② 根据生产负荷降低闪蒸及 一蒸真空度ꎬ降低闪蒸和一蒸负荷ꎬ控制尿液质量 分数ꎬ同时提高二蒸真空度ꎬ增大一蒸和二蒸的压 差ꎬ缩短尿液在管道中的停留时间ꎬ降低成品缩二
２ 各工序缩二脲的生成量分析
心连心化肥尿素系统为水溶液全循环工艺ꎬ 主流程可以分为尿素合成、中压分解、低压分解、
闪蒸、一段蒸发( 简称一蒸) 和二段蒸发( 简称二 蒸)ꎮ 正常生产负荷时各工序的工艺参数见表 １ꎮ
工序 合成 中压分解 低压分解 闪蒸 一蒸 二蒸
表 １ 各工序工艺参数
操作温度 / ℃ 尿液质量分数 / ％ 氨质量分数 / ％
间ꎬ同时适当提高氨碳比ꎬ从而提高氨分压是在尿
分数维持在 ０. ８３％ 左右ꎬ调整后提高了尿素的优
素合成塔中抑制缩二脲生成的主要措施ꎮ
等品率ꎮ
３. ２ 蒸发
２０１７ 年 １２ 月心连心化肥尿素系统按 ５０％ 负
蒸发系统是最有利于缩二脲生成的环境ꎬ尤
荷运行ꎬ对工艺进行调整后成品尿素的缩二脲质
其是在低负荷生产时ꎬ延长了蒸发系统的尿液在
的质量分数ꎬ依据实际运行情况ꎬ从工艺上介绍尿素系统在低负荷运行时控制成品尿素缩二脲的措施ꎮ
关键词: 尿素ꎻ 低负荷ꎻ 缩二脲 中图分类号:ＴＱ４４１. ４１ 文献标识码:Ｂ 文章编号:２０９６￣３５４８(２０１９)０２￣００３１￣０２
为应对尿素产能过剩以及市场的低迷情况ꎬ 部分尿素系统选择低负荷生产运行ꎮ 在低负荷生 产时ꎬ由于生产负荷与设备不匹配ꎬ系统尿液在管 道及设备中停留时间加长ꎬ导致缩二脲质量分数 的增长ꎬ从而影响尿素的合格率ꎮ 缩二脲是导致 水稻秧苗白化病[１] 的重要原因ꎬ如果施肥于水稻 中ꎬ会造成秧苗发病ꎬ同时缩二脲还会影响其他农 作物的正常生长ꎬ严重时会造成农作物的大面积 烧苗死亡ꎬ因此控制尿素中缩二脲是十分重要的ꎮ 笔者结合河南心连心化肥有限公司( 简称心连心 化肥) 实际生产介绍尿素在低负荷生产时控制缩 二脲的工艺措施ꎮ
１ 影响缩二脲质量分数的因素
缩二脲是由两个尿素分子在高温低氨分压下 缩合脱氨生成的ꎬ化学反应式为:２ ( ＮＨ２ )２ ＣＯ ＝ ＮＨ２ ＣＯＮＨＣＯＮＨ２ ＋ ＮＨ３ － Ｑꎮ
尿素生产中影响缩二脲生成的因素[２] 主要 有:(１) 温度ꎮ 尿素缩合生成缩二脲的反应是可 逆的吸热反应ꎬ温度越高ꎬ反应速率越快ꎬ反应平 衡向缩二脲的方向进行ꎬ越有利于缩二脲的生成ꎮ (２) 氨分压ꎮ 尿素缩合生成缩二脲的同时并放出 氨ꎬ氨分压的增加会抑制缩二脲的生成ꎮ (３) 尿 液质量分数ꎮ 尿液质量分数越高ꎬ越有利于缩二 脲的生成ꎮ (４) 停留时间ꎮ 尿液在设备及管道中 的停留时间对尿素中缩二脲质量分数的影响很 大ꎬ质量分数越高的尿液在系统中停留时间越长ꎬ 越有利于缩二脲的生成ꎮ