关于CO2汽提法尿素生产应注意的问题

关于CO2汽提法尿素生产应注意的问题

通过在天脊化工生产运行学习过程中，对于尿素生产工艺特点及生产控制过程中相关注意事项及作简要分析与总结。

一、腐蚀问题

尿素生产系统主要存在以下介质：液氨、CO2、氨水、尿素溶液、水、蒸汽、氨基甲酸铵溶液及尿素甲铵液等。由于有些介质的腐蚀性比较强会对尿素生产的设备、管道、管件等造成一定的腐蚀。腐蚀现象一般由以下几种原因造成。

1.选材不当

设备或设备内件、管道、管件等由于材质不当而造成腐蚀，解决和防止的有效方法如下。

在选材上严把质量关，特别是高温、高压尿素级材料要有必要的检测和检验手段，对设备内件、管道、管件、辅材等都必须进行认真检测和检验，材料质量确实符合要求方可入库。

在安装和使用时，技术人员要随时在现场对材料进行确认，以杜绝用错材料的现象发生。

(3)在安装过程中严把质量关，使用的焊条、焊丝要正确，高压不锈钢管道须采用亚弧焊打底，安装须符合规范等。

2.升温钝化不严

原始开车时没有按钝化方案严格对系统进行升温钝化，从而造成系统腐蚀。不严格按钝化方案执行升温钝化时，如果升温迅速或压力波动较大，极有可能损坏设备，造成重大事故的发生。当合成塔壳体与衬里内表面产生过大应力时，会引起衬里形变而破坏氧化膜而达不到钝化的目的。因此，原始开车时，一定要严格按钝化方案对系统进行升温钝化，以确保金属表面能够形成高质量的钝化膜。

3.工艺指标控制不当

正常生产时，为了片面追求产量而人为地把系统加入空气的量降至指标以下，或者加入空气装置出现问题而使系统加入空气的量不足，从而破坏了钝化膜，使设备、管道等受到腐蚀。CO2汽提法生产装置的汽提塔由于工作环境非常恶劣，且物料在装置内的停留时问很短汽提塔的钝化膜一旦遭到破坏，很难进行修复。此时必须对系统进行停产、排放，重新进行升温钝化。因此，CO2汽提法尿素生产一定要严格控制生产系统的加氧量。

介质的温度、氨碳比、水碳比、甲铵浓度硫含量及氯离子等控制不当都会对系统造成腐蚀介质的温度对金属腐蚀速率的影响亦十分明显当介质温度从165℃提高到200℃时，温度每升高10℃，腐蚀速率就会增加1倍，因此操作时一定要杜绝超温、超压现象。提高氨碳比可以减轻介质对金属腐蚀的速率，相反提高水碳比可使介质对金属的腐蚀加剧，因

此在尿素生产中要严格控制加入高压圈的水量。

4.开、停车频繁或封塔时间过长

尿素装置频繁开、停车往往造成 NH3/CO2和，H20/ CO2不平衡，温度变化大，工艺指标也很难控制，加剧了腐蚀的进行。由于封塔时系统停止加入空气，随着封塔时间的增长，系统压力的下降，空气来越少，极易造成不锈钢表面的钝化膜破坏而导设备大面积均匀腐蚀。正常生产时应尽量减少开、停车次数，封塔时间不要超过24h，系统压力不得低于

8.0MPa。

二、优化操作问题

CO2汽提法尿素生产的最大特点就是高压系统的操作压力较低，且高压圈的容积较大，操作弹性大，生产易于控制。在系统稳定生产的同时，如何有效地保护设备，减少腐蚀，提高产量，降低消耗，才是生产的关键。这就要求我们对系统进行进一步优化操作。

1.提高高压圈的转化率及汽提效率

操作压力的调节与控制汽提法尿素生产的高压系统选取的操作压力等于合成尿素的平衡压力，即P操=P平下的等压操作。在高压圈内冷凝、汽提、合成处于同一压力下操作时，三者必须进行有效地兼顾，以使其达到最佳状态。

(2)尾气的调节尿素系统为了有效地防止腐蚀,在CO2气进口加入一定量的空气，空气中的部分氧在高压圈内被吸

收防腐,剩余的部分空气与合成气相中的部NH3汇集在高压洗涤器内，通过高压洗涤器气相出口调节阀将多余气体排出高压圈。

(3)压力的调节在正常生产时，通过调节压力，控制高压甲铵冷凝器内甲铵的生成，达到控制进合成塔内的NH3和CO2的量，来维持合成塔内的热平衡。蒸汽包压力的变化意味着高压甲铵冷凝器壳程温度发生变化，从而影响着管程氨基甲酸铵的形成。正常的压力应使高压甲铵冷凝器中未冷凝的NH3和CO2进入合成塔进行反应，放出的热量恰好等于合成塔内氨基甲酸铵脱水生成尿素所需的热量。

2.优化汽提塔的操作

(1)汽提温度从理论上讲，加热蒸汽的压力越高，温度就越高，汽提效率就越高。由于汽提塔材料的限制，蒸汽压力过高会使汽提温度很高，加剧汽提塔的腐蚀，而且从工艺上讲，缩二脲的生成及尿素的水解都会随温度的升高而加剧。如果蒸汽压力过低，虽然对防止腐蚀有效，也可以降低水解率和减少缩二脲生成，但是汽提塔出液中过高的NH3和CO2将使低压系统负荷加重，给操作带来困难，因此，一般蒸汽压力宜选取1.8—2.05MPa之间，同时确保汽提塔出液温度不高于172℃。

(2)停留时间汽提塔采用降膜式结构的原因是为了控制液体在塔内的停留时间。为了缩短物料在汽提塔内停留时

间，减少尿素水解损失和缩二脲生成，操作中应将液位控制得低些。如果液位过高，会使物料在塔内停留时间增长，当液位高度超过CO2入口管时，会使CO2气进入汽提管时分布不均，造成汽提效率下降或引起设备严重腐蚀。但液位也不能控制得过低，否则CO2气会窜人低压系统，造成低压系统超压。液位一般控制在30％为宜。

(3)生产负荷为了保证良好的汽提效率，正常生产时一般生产负荷控制在 70%～110％为宜。如果负荷控制过高，会使管壁液膜增厚，传热效率降低，液体在塔内停留时间相对增长，副反应增加，不但影响产品的质量，还会使汽提效率下降。负荷过低，会使合成液在汽提塔上花板的液位很低或形不成液位，从而使合成液在汽提管分布不均，汽提管局部过热，加剧腐蚀。

总之，尿素生产中只有有效地保护设备，把腐蚀降到最低，消除安全生产隐患，不断优化操作，降低消耗，才能够达到长周期稳定生产，为企业带来更好的经济效益。

山西原平化学工业集团有限责任公司公司赵剑章