深度水解在尿素生产中的重要性

深度水解在尿素生产中的重要性

永济中农化工有限公司经过不断的节能技术改造，目前尿素生产能力达到18万t/a。在尿素系统改造中后，出现了解吸废液中氨氮在0.07%--0.014%，达不到国家废液排放标准要求。由于解吸开的过大，低压操作系统负荷重，直接影响着全部装置生产能力的发挥，要达到环保要求和改善操作条件。公司于2008年3月份采用宁波远东科技有限公司的尿素深度水解技术，新上一套15m3/h深度水解装置，于2008年6月份安装，2008年11月20日投入运行。经过运行充分表明尿素深度水解装置不但降低了尿素耗费，而且使废液也能充分利用，完成了企业的环保难题，实现了尿素生产废水零的目标。

1、深度水解投运前工艺运行现状

低压吸收系统运行情况

在正常生产中为了降低解吸废液中的氨含量和解吸完碳铵液，解吸系统的处理量大概是18m3/h，经解吸后的气体送二循一冷，解吸气相出口温度大概是110-113℃，对低压吸收系统制造了不小的影响，体现在以下主要几点：1、由于水解吸气温度相对出口气温高，二循一冷下液体温度最高达到60℃，吸收效率极低，与此同时产生的H2O/CO2含量也偏高。2、二循一冷吸收效率极差，但是它的液位也不低，致其出现溢满现象，导致二冷环境下液态CO2含量偏高，影响一吸塔的正常操控。3、二循一冷过程中不加二表液，使得二表槽漫液到碳铵液槽，造成系统中尿素没被解吸反而排出了系统。4、低压吸收压力，达0.32-0.36MPa，放空阀全部打开，导致尾吸负荷极重，尾气的吸收效果差。5、低压压力增高，分解效果极差。6.系统解吸蒸汽用量大，蒸汽消耗不低。

2、深度水解工艺流程

（1）在合成氨装置里经由尿素合成的碳铵溶液经过水解，通过料泵送至水解换热器，收回水解后溶液热量，换热后的碳铵溶液进入水解塔上部，之后溶液沿塔盘慢慢下降，下降过程中与水解塔塔内上升的蒸汽和CO2进行传热和传质的互换。塔顶得到NH3-CO2-H2O的混合气体进入回流冷凝器，气体冷凝后进入回流液位槽，一部分甲铵液回流到水解塔顶部，另部分则送往尿素系统以旧代新挖潜增效。被水解、气提后的水解塔底部溶液中氨和尿素质量分数都小于5×10-6，此溶液经水解换热器回收热量后被送往锅炉工段。

（2）由蒸汽总管来的1.3MPa的蒸汽从水解塔底部加入，CO2气体从压缩机三段引出与蒸汽混合后都进入水解塔底部，溶液中CO2的加入量为15kg/m3。因为是碱性溶液，它有着质量分数为5%-8%游离氨。那么按照尿素的水解方程式NH2CONH2+H2O→2NH3+CO2，尿素水解属于可逆反应，降低方程式生成物中的氨浓度，使尿素水解更透彻。CO2的加入一方面对物流有气提功能，加速了尿素水解反应的速度；另一方面使尿素的水解在低温（180℃）的条件下同样能够水解透彻，达到了预期的工艺标准。

3、主要设备

4、尿素深度水解投运后的工艺运行情况

2008年11月20日尿素深度水解装置投入运行，在宁波远东公司技术人员的指导下，一次开车成功，废液排放达到国家标准要求，废液中的氨含量<5ppm，尿素含量<5ppm，同时低压吸收系统的操作条件得到改善，提高了系统操控弹性，氨耗及蒸汽消耗明显降低，氨耗可低于7-9kg/tNH3，蒸汽消耗下降，以下几点为详细情况：

（1）深度水解装置具有流程简单、占地面积小，指标易于控制，操作弹性大等特点。

（2）由于深度水解装置设计在15m3/h负荷下，0.5MPa蒸汽量为4.2t/h，2.3MPa蒸汽量为0.8t/h，开深度水解与开解吸相比，蒸汽消耗下降。

（3）尿素深度水解系统消耗如表2。统计数据表明，水解系统投入运作后，吨尿素氨耗下降到了585kg以下。

（4）由于水解装置中回流的温度控制在45-50℃，并分送两系统，二循一冷吸取温度之后装置内温度下降9-11℃，低压压力降低0.04-0.1MPa，提升了低压吸收效率，气相放空量明显的减少，和往年同期相对比，氨耗降低7-9kg/tNH3。

（5）由于低压系统减少了解吸气相带水，尿素系统平衡明显得到了改进，高中压系统操作更为稳固。

（6）由于低压吸收压力的降低，二段分解率显然有所提升，有效减轻蒸发系统负荷，保障了产品的质量。

5、存在问题及改进措施

因水解装置回流泵原始设计采用的是离心泵，在运行过程中间回流液中氨含量高，不免会看到回流泵不打量现象，造成生产时间波动，频繁更换回流泵机械密封，维修费用增加。经与宁波远东公司商议后，将2台离心式泵回流泵更换为2台10m3/h柱塞式回流泵。

深度水解装置的原设计—板式换热器已运行一年多，因碳铵溶液中油含量偏高，导致板式换热器换热效果直线降低。2010年2月，把替下来的换热面积为102m2氨冷器与板式换热器相联起来，导出板式换热器的废液，在氨冷器内把碳铵溶液预热后再将其放掉，使排放废液温度下降，达到排放标准。

6、经济效益分析

生产试验表明，尿素深度水解装置在投入运行了以后，达到了预期效果，废液达标或低于标准排放，低压吸收操纵稳固。以年产18万t尿素计算，每吨尿素氨耗下降8kg，液氨的售价按2600元计算，即：

180000×8=1440000kg=1440t

1440×2600=374.4万元

同时每年可以回收约12万m3的纯水供锅炉用，脱盐水的生产成本，每吨约5元，即：120000×5=60万元

同时氨和水相加每年的经济效益约434.4万元，投资回报1年多即可完成。

总的来讲，尿素深度水解的运用，能使尿素达到国家环保。