尿素生产过程中降低氨耗的措施

尿素生产过程中降低氨耗的措施

尿素，也称之为碳酰胺，属于一类简单有机化合物，被作为肥料广泛应用于农业生产过程中。尿素中含有的氮元素是农作物生长所必需的化学元素之一，氮元素含量是评价尿素肥料价值的一项重要指标。氨气（液氨）作为尿素生产过程中的重要原料，其为尿素生产提供了大量氮元素。而在尿素的实际生产过程中，受到生产工艺和生产装置等多方面因素的影响，氨气在尿素生产过程中的利用率往往不高。本文从尿素生产过程中，分析了尿素生产过程中氨耗的原因，同时探究了尿素生产过程中降低氨耗的措施。

标签：尿素生产；氨耗原因；降低措施

氮元素是农作物生长所必需的化学元素，提高尿素中氮元素的含量对于增加尿素的肥料价值很有意义。降低尿素生产过程中的氨耗是提高氮元素利用率的重要途径，在尿素的实际生产过程中，氨耗的来源是多方面的，例如汽提效率、合成塔转化率、解吸回收以及开停工频率等。随着尿素生产工艺的不断改进，正确控制工艺流程和操作参数，将会有效降低尿素生产过程中的氨耗，提高生产效率。

1 尿素生产过程中影响氨耗的因素分析

在尿素的工业生产中，影响氨耗的因素非常多，但大致可以将影响氨耗的因素分为几个大类。

1.1 合成塔转化率

在尿素工业生产的理论环节，多数化肥厂制定的生产工艺将合成塔的转化率值设计在60%左右，但在实际的工业生产过程中，合成塔的转化率是难以达到理论指标的。那么这将会给低压分解吸收系统带来过量的荷载（工作负荷），由于过剩的氨气得不到充分回收，导致产生了较大的氨耗。以中国石油某地区的化肥厂生产工艺为例，该化肥厂在2007年的合成塔转化率为57.6%，2008年的合成塔转化率为58.5%，2009年的合成塔转化率为58.6%。随着合成塔转化率的不断提升，在尿素生产过程中有效地降低了氨耗，增加了尿素的日产量。

而对于汽提塔汽提效率这一参数而言，这一参数的工艺理论设计值在80%左右，从尿素生产的实际工艺分析，多数汽提塔的气体效率都能够控制在80%以上，因此汽提效率对于降低尿素生产过程中的氨耗没有较为明显的影响。

1.2 低压吸收效率

在尿素的生产过程中，低压吸收是一个重要的操作流程。多数化肥厂将对于低压吸收形成的甲铵液质量分数（氨气+二氧化碳）控制在70%左右，而在尿素生产的实际过程中，依赖于常规性的设备和操作往往是难以达到这个标准的。由于实际生产中的甲铵液质量分数不能达到生产工艺的理论值，相当一部分的氨气

和二氧化碳往往没有通过吸收以排空的渠道排放至大气中，这是导致尿素生产过程中氨耗较大的另一个重要原因。

1.3 其他因素

除了合成塔转化率、低压吸收效率对于尿素生产过程中氨耗的影响外，一些其他的因素也会对尿素生产过程中的氨耗产生影响，其集中表现为以下几个方面。一是生产波动较大（频繁地开工或停工）；二是生产过程中出现泄漏；三是尿素系統的水平衡；四是二氧化碳的纯度不够或者配入空气较多；五是生产过程中循环水温度过高等。

2 降低尿素生产过程中氨耗的措施

2.1 提高合成塔转化率

在尿素生产实践中我们发现，当处于高压系统中反应时，二氧化碳往往能够获得较高的转化率；对于氮碳、氢碳比例的控制将会对提高合成塔转化率产生重要影响。根据生产经验，将氮碳比例控制在一个较高水平（3.07-3.12）且反应系统趋于稳定时，能够增加二氧化碳的转化率，同时维持转化系统反应的稳定性。但需要指出的是，过高的氮碳比例会不利于后续的低压回收操作，导致氨耗升高。而对于氢碳比例而言，则应当将其控制在一个较低的范围内。这是因为水不利于甲铵的脱水反应（生成尿素），而有利于尿素的水解。

2.2 提高低压吸收率

根据尿素生产工艺理论和实践，降低低调水的进口温度有助于提高低压吸收效率，这是因为降低低调水的进口温度后可以吸收（带走）更多的因为甲铵冷凝所产生的热量，使甲铵浓度得到了提高。从中国石油某地区化肥厂的生产实践分析，在2008年以前，该厂低调水的进口温度一直控制较高（一般在61-63℃左右）；而在2008年以后，该厂有针对性地逐步下调了低调水的进口温度，由61℃降低至了56℃，而低压甲铵液的温度则由64.03%上升至了65.87%。该厂到目前为止一直将低调水口的进口温度控制在56℃左右，而从生产实践看来，低压系统也一直处于一个稳定运行的状态（几乎未产生超压问题），这也使得尿素生产过程中的氨耗大大降低。

2.3 其他降低氨耗的措施

除了提高合成塔转化率以及低压吸收率外，可以通过其他一些措施来降低尿素生产过程中的氨耗。一是保持反应装置配置的合理性，例如二氧化碳压缩机、甲铵泵、液氨泵等装置，要保证各个设置均处于正常工作的状态。二是保证反应物符合反应标准。例如要控制好二氧化碳以及氨气的浓度，保证氨气压力的充足。三是保障水解解吸系统正常工作。为了保障氨气以及尿素的回收利用，应当努力优化水解解吸系统工艺，严格控制冷凝液达到工艺标准，减少冷凝液中的氨和尿素的流失。第四减少开工、停工次数，这也是最为直接、最为简单的降低尿素生

产过程中氨耗的措施。

3 总结

综上，本文从合成塔转化率、低压吸收效率等方面阐述了尿素生产过程中氨耗产生的原因，同时提出了提高合成塔转化率、提高低压吸收效率以及控制生产工艺等方法以降低尿素生产过程中的氨耗。

参考文献：

[1]田一波，崔海生，牛海宏.降低尿素氨耗的措施探讨[J].大氮肥，2010，33（2）：128-130.