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50_负荷时控制尿素缩二脲的措施

50%负荷时控制尿素缩二脲的措施

万朝阳淦家河王俊

(中国石油化工股份有限公司九江分公司化肥作业部,江西九江,332004)

摘要分析在合成氨装置单台气化炉运行、尿素装置50%负荷时,影响缩二脲生成的主要因素,针对如何控制尿素产品中缩二脲含量使之达到优等品提出了具体的措施。

关键词 50%负荷缩二脲影响措施控制

收稿日期:2009 06 11;收到修改稿日期:2010 02 05。作者简介:万朝阳,男,1972年出生,1995年江西省化工技校毕业,函授本科,高级技师,现在中国石油化工股份有限公司九江分公司化肥作业部尿素车间工作。联系电话:0792 *******;E

mail:wanzy1203@163 com 。

农用尿素产品中缩二脲是尿素生产中的副产物,其含量过高会烧坏植物的叶苗,是影响尿素产品质量的一项重要指标。缩二脲含量在GB2440 2001国家标准中规定:农用尿素优等品缩二脲 0 9%(质量),一等品为 1 0%(质量),合格品 1 5%(质量)。中国石油化工股份有限公司九江分公司化肥作业部的尿素装置是意大利斯纳姆氨汽提工艺,自1996年投产以来,产品质量优等品率达98 5%以上,但在合成氨装置单台气化炉运行、尿素装置50%低负荷时,尿素中缩二脲质量含量一般都不低于1 0%,温度稍高缩二脲则高达1 2%以上。经过多次攻关终于解决了这一难题,使装置50%低负荷运行时缩二脲质量含量能控制在小于0 9%的优等品范围内。

1 影响缩二脲含量的因素

尿素在发生缩合反应中生成缩二脲,放出氨,所以增加尿素溶液中的氨量,可以抑制尿素的缩合反应,减少缩二脲的生成。相反,减少尿素溶液或熔融物中含氨量、在高温下提高尿液浓度或较长时间的停留都有利于缩二脲的生成。

影响缩二脲生成的主要因素有:温度、尿液浓度、氨分压、停留时间等,除了氨分压与缩二脲生成量成反比,其余都成正比[1]。

1 1 停留时间

尿素中缩二脲的含量随着停留时间的增加而增大,其增长率与温度和停留影响的关系见图1。1 2 氨分压

当氨分压增大,溶液中氨浓度也一定相应增

加,缩二脲的生成率降低。相同浓度的尿素溶液在不同氨分压时缩二脲的生成率如图2所示。

图1 温度和停留时间与缩二脲增长率的关系

图2 缩二脲生成率与氨分压的关系

1 3 温度的影响

干燥尿素在一定温度下加热1h 缩二脲的生成率与温度的关系见图3。

图3 干燥尿素加热1h 缩二脲生成率与温度的关系

2010年2月第33卷第1期

Large Scale Nitrogenous Fertilizer Industry

Feb 2010Vol 33No 1

在其他参数不变时,缩二脲的生成率随着温度的增加而增加。因此,在实际生产中,蒸发温度应尽可能低,保持在比熔点高3~5!的温度即可。

2 正常生产时降低缩二脲的措施

蒸发工序是缩二脲生成较多的环节,因为这时尿液中游离氨已很少。为减少缩二脲的生成,一般采取如下措施:?分两段在真空下蒸发,以降低温度;#采用尿液停留时间短的膜式蒸发设备;?应力求使蒸发装置在满负荷下运行,如低负荷蒸发,尿液停留时间必增加,故使缩二脲生成量增加;%造粒工序生成缩二脲的部位主要是输送尿

素熔融液的管线,因而输送管线应尽可能短些;&熔融尿素管的保温伴管要采用压力合适的饱和蒸汽加热,不宜用过热蒸汽加热。

系统在高负荷时,缩二脲相对比较容易控制,而在70%以下的负荷运行时,累计生成的缩二脲在1 0%以上,若想控制优等品尿素将会非常困难。在高、中、低压系统中,虽然反应温度高但由于系统内部游离氨含量比较高,累计生成缩二脲的相对比例并不大。而在蒸发系统,虽然控制温度没有前系统高,尿液停留时间也没有在前面几个设备内累计的停留时间长,但由于尿液浓度比较高,游离氨含量少,所以生成缩二脲量几乎是前系统的1 5~2倍,见表1[2]。

表1 氨汽提法不同生产负荷下缩二脲在各系统(设备)中的生成情况(占产品)

系统(设备)

70%负荷

85%负荷

100%负荷

生成量,%生成比,%生成量,%生成比,%

生成量,%

生成比,%

合成塔0 14213 30 1315 030 1315中压系统0 34418 90 31521 350 3220 6低压系统0 3682 20 342 90 342 6预蒸发系统0 49812 20 429 30 419 1蒸发二段1 0147 80 75538 70 7439 8挂料机

1 07

5 6

0 866

12 7

0 84

12 9

3 50%负荷时控制措施

低负荷时缩二脲生成速率随着加热温度的提高、系统氨分压的降低以及停留时间的延长而增大。缩二脲生成主要集中压尿液提浓和蒸发工序,特别在蒸发工序,由于尿素浓度高、温度高、氨分压低,缩二脲含量明显上升。为了减少低负荷时整个生产过程的缩二脲生成量,在操作上采取如下措施。

3 1 方案一

1)减少尿液在各系统的停留时间。?同时保持各反应器(包括汽提塔、中压分解塔、低压分解塔、真空预浓缩器、一、二段蒸发分离器)液位在低限操作;#尽可能的减少或避免蒸发打循环。

2)控制尿液的温度。?控制各工序的温度指标(包括高、中、低压分解分离器真空预浓缩器、一、二段蒸发分离器的温度)在指标下限操作;#调整汽提塔壳侧加热蒸汽压力与生产负荷相对应,以及适当的蒸汽饱和器液位;?二段蒸发温度一般控制在136~137!,并经常联系仪表校验温度指示,减少误差;%关闭熔融尿素泵进出口及上塔管线夹套蒸汽。

3)控制系统氨分压。?提高高压合成系统

氨碳比为4 0操作;#严格控制一段蒸发压力在

指标内(不能过高也不能过低),过低的压力不仅存在结晶的危险,降低了进入二段蒸发的氨分压,提高了进入二段蒸发的尿液浓度,均不利于降低缩二脲生成速率。

表2 蒸发系统缩二脲生成量(占产品)

蒸发一段蒸发二段温度/!压力/kPa

温度/!压力/kPa 缩二脲,%128 034

137 031 02127 534136 531 01127 035136 331 00126 536136 130 99126 0

136 0

0 98

尿素装置50%低负荷运行时对缩二脲影响关键是尿液停留时间长。通过上述措施对蒸发系统温度进行严格控制,效果仍不太理想,缩二脲基本上在1 0%左右,维持在一等品,达不到优等品指标。见表2。3 2 方案二

在方案一的基础上通过反复摸索实践,决定在蒸发一段加入蒸发系统回收的工艺冷凝液(浓度为6%的氨水),来增加蒸发一段负荷。减少物料在蒸发一段停留时间,降低尿液浓度,增加NH 3的分压,抑制缩二脲的生成。

利用蒸发一段分离器顶部的冲洗管线(直径

2010年第33卷

50 8mm)加入氨含量为6%的工艺冷凝液,缩二脲含量均能控制在不大于0 9%优等品范围内(表3)。

表3 蒸发系统缩二脲生成量(占产品)

蒸发一段蒸发二段温度/!压力/kPa

温度/!压力/kPa

缩二脲,%12040138 030 8811542139 030 8912545

139 63

0 8711046139 830 86116

139 5

0 85

通过蒸发一段分离器顶部加氨水,改变了蒸发一段物料的组分,但在?U (型管处是负压无法取样,所以无组分变化的具体数据。由于直径50 8mm 的冲洗管线较大,阀门的开度控制为10%~15%,以蒸发一段所能承受的最大负荷为最佳加入量。此种方法的弊端是蒸汽消耗大造成能耗高。3 3 方案三

在方案二成功经验的基础上,经过对现场情况分析后认为,因尿液浓度必须达到99 75%才能造粒,所以二段蒸发的温度、压力可控弹性不大,只有继续在一段下工夫。因此决定对方案二进行改进,停止向蒸发一段分离器顶部加工艺冷凝液,改为提高一段蒸发的压力,增加一二段压差,减少停留时间,理论上同样能达到加水的效果。此法又获得成功,只要一段压力控制不低于60kPa,缩二脲平均含量不大于0 9%(表4)。

表4 蒸发系统缩二脲生成量(占产品)

蒸发一段蒸发二段温度/!

压力/kPa

温度/!压力/kPa

缩二脲,%1265813830 94127

6013930 881286114030 871296214130 85130

141 5

0 86

通过提高一段蒸发的压力,在50%的低负荷时,彻底解决了缩二脲含量高的问题。而且蒸发的蒸汽耗量并未增加,经过多次实践证明此举确实可行。4 结语

1)在尿素装置50%负荷运行时高压系统氨碳比可达4 0,降低了缩二脲在高压系统的生成量。所以造成缩二脲高的症结在蒸发系统。

2)通过摸索一段蒸发的压力在50%负荷时控制在65kPa 为最佳,其一、二段温度操作弹性大,上限分别可控为132!、142!。其他低负荷时只需根据具体负荷情况将一段蒸发压力作相应调整在58~65kPa,均能很好地控制缩二脲在优等品指标内。

参考文献

1 中国石油化工集团公司人事部,中国石油天然气集团公司人

事服务中心.尿素装置操作工.北京:中国石化出版社,20072 陈留栓,王俊旭,杨中鲁.氨汽提尿素生产工艺.北京:化学工

业出版社,2005

MEASURES CO NTROLLING BIURET IN UREA AT 50%LOAD

Wan Zhaoyang,Gan Jiahe,Wang Ju n

(Chemical Fertilizer Operating Dept ,Jiujiang Branch,SI NOPEC,Jiujiang,332004)

Abstract In an ammonia plant when a single gasifier is operation whereas urea plant is at 50%load the main factors affecting the generation of biuret are analyzed and the concrete measures controlling the biuret in urea product as excellent grade are suggested

Key words:50%load,biuret,effect,measure,control

中海油在晋建600kt/a 合成氨项目

2009年12月27日,中海石油化学股份有限公司华鹿山西煤炭化工有限公司揭牌。该公司将在山西建设600kt/a 合成氨、1Mt/a 大颗粒尿素项目。该项目分两期建设。一期工程建设300kt/a 合成氨、520kt/a 大颗粒尿素生产线,工程总投资290135万元,建成投产后,年可实现销售收入86607万元。一期工程建成投产后即启动二期工程的建设,最终达到600kt/a 合成氨、1Mt/a 大颗粒尿素的生产能力。一期工程将于2010年4月开建,2012年竣工投产。

上海擎督金秋能源石化工作室钱伯章

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