流化床造粒機長周期運行分析與改進

柯林兵

（中海石油化學股份有限公司，海南東方 572600）

中海石油富島一期尿素裝置采用意大利SNAM氨汽提工藝以及挪威HYDRO的流化床造粒工藝，該造粒裝置是國內引進的第1套大顆粒造粒裝置，于1996年10月順利投產。

1 造粒機的結構及工作原理

流化床造粒機是唯一采用完全由累積模式使顆粒長大的造粒模式，所生產的尿素結構致密均勻，破碎強度大。造粒機由多孔板、上殼體、下殼體、噴頭組成。

造粒機共分為六個腔室，一至三室為造粒室，共包含有217個噴頭，晶種材料從第一室進入；四至六室為冷卻室。添加有UF溶液的尿液在噴頭和霧化空氣的共同作用下，被霧化成微小的液滴噴灑在晶種表面。晶種在造粒機內長大到標準尺寸，在流化空氣的作用下排出造粒機。流化空氣從下殼體引入，利用多孔板而均勻分布，使上殼體的尿素顆粒處于懸浮狀態。

2 影響造粒機運行周期的因素

造粒機在穩定狀態下，出料為均勻的顆粒狀尿素。連續運行一段時間后，出料會有塊狀尿素，當塊狀尿素較多時，造粒系統返料比將增加，內部循環量增大，結塊越來越多，結塊也越來越大，直至造粒機不能正常工作。同時，顆粒尿素粒度較小，外觀欠佳，則必須清洗造粒機。由于造粒裝置為國內引進的第1套大顆粒造粒裝置，在國內缺乏可比性，運行初期對外商提供的技術和操作規范依賴性較強。在實際運行過程當中，受多方面因素的影響，造粒運行周期一直達不到設計要求，造成造粒機運行周期較短，最長為18d，最短為7d。

清洗造粒機時，前系統尿素溶液儲存于尿液儲槽T101中，待造粒機清洗干凈后再送入系統進行二次蒸發后造粒。較短的運行周期不僅直接影響產品質量，而且增加了裝置的綜合能耗、設備損耗，大大增加了人工勞動強度，同時，系統安全、環保系數等同樣受到不同程度的影響。

導致造粒機運行周期短的原因很多，經過綜合分析，認為主要有如下幾方面。

2.1 系統粉塵量偏大

（1）蒸發系統真空度偏低。

按設計要求，蒸發系統操作壓力為29kPa（按本地大氣壓100kPa計算，真空度應為－71kPa），造粒進尿液濃度為96%。正常生產中，蒸發系統真空度達不到要求，最低時僅為－60kPa，導致造粒機進料尿液濃度太低（只能達到92%），水含量較高，較多水分在造粒機蒸發，產生粉塵較多。

（2）尿液總管控制壓力偏高

進造粒機的尿液總管壓力由一壓力控制閥PV41801調節。按設計要求，該壓力控制在0.12～0.18MPa范圍。經生產實踐證明，如壓力控制在該范圍上限或超過上限操作，噴頭霧化噴淋高度增加，經過霧化空氣的作用，產生的尿液液滴密度太小，流化空氣氣速超過尿液液滴的沉降速度，進入造粒機流化床層的稀相區，形成大量粉塵，造粒洗滌系統循環量增加1～1.5t／h。從造粒機的觀察門窗及運輸皮帶上可以看到粉塵明顯增加。

（3）破碎機間隙太小

由于破碎機間隙太小，直接導致大顆粒經破碎后產生粉塵較多，然后進入造粒機作晶種，引起系統粉塵偏多。

2.2 噴頭有臟物堵塞，噴淋或霧化效果不好

前系統送來的尿液中有臟物，臟物經過噴頭轉子時卡澀轉子或直接堵塞轉子的通道。臟物的來源有以下：①T153的尿素水溶液，由于S101A／B的過濾網不好用，有破的現象；②現場的切斷閥用國產的閥門，閥門的閥套膠體容易脫落；③V107的頂部生成粒狀的尿素或縮二脲。

噴頭噴淋或霧化效果不好，直接造成造粒機出大塊，出料不正常，難以維持生產。主要有以下原因：噴頭內件卡澀后，尿液得不到很好的噴淋、霧化，形成片狀或塊結晶，粘結在某一個或幾個噴頭周圍，進而影響到一組或幾組噴頭，最終導致造粒機不能正常工作；噴頭松動；運行時間長，結晶堵塞；運行中系統有前系統帶入的臟物堵塞噴頭；晶種返回對造粒機第1室噴頭的沖擊；造粒機壁上掉大塊堵塞噴頭。

2.3 造粒機流化狀態不好

造粒機流化狀態不好就會出現溝流、死區、短路及騰涌等非正常流動現象，這些將直接影響到造粒機內粒子的成粒，容易形成結塊尿素，影響造粒機的長周期運行。流化空氣風量過高或過低都不能使床層尿素形成正常的流化狀態。風量過高將導致造粒機內晶種被大量吹飛，易形成粉塵，造粒機內壁結疤掉塊堵壓噴頭，同時增加了洗滌回收系統負荷，影響蒸發的尿液濃度，從而形成惡性循環；風量過低則流化狀態差，有可能形成 “死床”。

若造粒機前三室的風量逐漸下降，造粒機局部流化床不能流化或流化效果不好，就會造成流化空氣不能很好地吹動晶種，導致晶種在造粒機的停留時間過長，造粒機出大于10mm的超大顆粒，最終造成系統返料比失調。

2.4 多孔板堵塞

造粒機每次運行到后期，都會觀察到流化空氣量下跌的現象，而一旦出現該情況則造粒機出料很難維持正常。分析認為原因為造粒機清洗后烘干不好或為運行一段時間后，粉塵粘結在多孔板上，引起多孔板堵塞。尤其是在7～9月份雨季時節，流化空氣潮濕時更為突出。

2.5 操作方法不當

在操作中，由于操作方法不當，造成造粒機運行時間短，主要有以下情況：當造粒系統負荷變化時，加負荷送噴頭預熱不充分，減負荷退噴頭時吹掃不徹底；洗滌系統控制不好，造粒機洗滌塔除沫器沖洗水量小，除沫器粉塵積累，引起造粒機真空無法維持；造粒機料位控制不穩，波動大，造成粉塵量大；清理破碎機時導向器沒有切向斗提機，大塊掉入造粒機，堵塞噴頭。

3 解決辦法

（1）2011年初開始優化前系統工況，適當提高中低壓分解溫度操作。將中壓溫度提至159℃、低壓溫度提至144℃操作，減輕蒸發系統的負荷，提高造粒機進料尿液濃度。經生產實踐證明，提高中低壓分解溫度操作后，蒸發系統真空度在－70kPa，尿液濃度達到95%。

（2）2011年初開始適當降低尿液總管壓力，將尿液總管壓力控制在0.11～0.14MPa操作。2012年3月大修改造在PV41801閥后增加一個目數較大的過濾網。

（3）2011年初聯系機修對破碎機進行全面檢查，然后對間隙進行調整，保證破碎后粒徑在0.9～1.3mm。

（4）2011年初開始定期對造粒機和噴頭進行熱吹，解決了多孔板和噴頭堵塞問題。

（5）2011年初開始優化造粒機清洗操作。在每次清洗造粒機時，必須做噴淋實驗，定期清洗生銹的噴頭轉子，或更換尿液噴頭，以確保清洗后噴頭良好的工作狀況，為下一個運行周期創造條件。

（6）2011年初在造粒機返料口加分料擋板，改變造粒機返料口的流道，由原來一股返料直入床層變為兩股或三股返料直入床層，消除晶種返回對造粒機第1室噴頭的沖擊，確保噴頭工作正常。

（7）2011年初至今造粒機控制在高風量、高料位、中真空操作，第一室流化風量控制在65～69t／h，第二室流化風量控制在58～60t／h，造粒機料位控制在60%（第五、六室料位），現場以第一室晶種下落時剛好到視鏡頂部為準，即100%料位，真空度控制在－40～－70kPa。

（8）2011年初至今尿素含甲醛以靠高線操作，尿素含甲醛大于0.50%，減少粉塵的生成。

4 解決后的效果

經過以上努力，從2011年初至今，造粒機運行周期都保持在30d以上。洗造粒的頻率降低了，這不但大大減輕了操作人員的工作強度，還降低了裝置水、電、蒸汽的消耗，為裝置的節能減排作出了不小的貢獻。