淺談甲醛對水解系統的影響

宋洪衛

摘要：自裝置試車到正常生產，尿素成品中粉塵較多，所以2014年7月份尿素裝置決定在蒸發系統增加甲醛。增加甲醛后尿素成品質量得到了改善，后續問題是甲醛進入水解系統導致電導升高，氨含量上升。文章對甲醛對水解系統的影響進行了探討。

關鍵詞：尿素；甲醛；電導；氨含量；水解系統；成品質量 文獻標識碼：A

中圖分類號：X801 文章編號：1009-2374（2016）26-0075-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.26.036

1 概述

為了提高尿素成品質量、增加成品強度與減少粉塵粒度，裝置在2014年7月開始向蒸發系統中添加甲醛。由于甲醛的添加位置特殊，甲醛在生產裝置中與工藝介質發生各種化學反應，從而影響解吸水解運行效果。甲醛存在于系統中不僅影響水解塔中尿素水解程度，同時也影響水解凈水指標，如氨含量、pH值、電導率等。甲醛主要來源于蒸發U型管添加的甲醛通過抽真空冷凝進入氨水槽及水解解吸系統，如圖1所示：

2 水解流程

呼倫貝爾金新化工有限公司的尿素水解系統采用的是荷蘭Stamicarbon公司的水解、解吸系統。該技術特點是：水解塔為立式結構，設備結構簡單、占地面積小、容積大、停留時間長，工藝冷凝液與蒸汽在塔內逆向接觸，操作簡單，水解凈水指標能達NH3≤3mg/L、Ur≤3mg/L。

尿素生產過程中在蒸發系統中會產生大約含7.5%NH3、5.9%CO2和1.6%Ur的工藝冷凝液。這些工藝冷凝液儲存在氨水槽V703內，由解吸水解系統處理。解吸水解系統中有兩個解吸塔C801A/B，它主要是在C801B底部通入0.4MPa蒸汽，對工藝冷凝液中的NH3和CO2進行蒸餾。經過這道工序后，冷凝液中的NH3和CO2基本上被蒸餾出來，但冷凝液中還有大量的尿素。水解給料泵P801A/B將含有尿素的工藝冷凝液進行加壓，經過換熱器E803A/B加熱后送入水解塔C803，在此設備中通入2.3MPa的蒸汽，使得C803內操作條件是1.8MPa壓力205℃的溫度，在這樣的條件下，尿素發生水解反應：

CO（NH2）2+H2O=2NH3+CO2

出水解塔C803的尿液中尿素基本上被除盡，但還有少量的NH3和CO2，因此再把水解液送至第二解吸塔C801B進行最后一次蒸餾，從C801B出來的液體稱之為凈水，其指標為NH3≤3mg/L、Ur≤3mg/L，送至熱電的凝結水箱。若外送凈水電導率CI8101<30μs/cm時可以切換至循環水系統，凈水電導率CI8101大于30μs/cm時必須停止外送循環水，通過FIC8106改送至V703。水解系統流程圖見圖2所示：

3 蒸發系統對水解系統的影響

蒸發一、二段的真空控制過高，導致在蒸發分離器內（S401、S402）閃蒸出去的甲醛、NH3、CO2和Ur就會增多，S401、S402內的甲醛、NH3、CO2和Ur過多的被帶入蒸發冷凝系統中，導致V703內氨、尿素、甲醛含量升高。

蒸發系統長時間打循環也對水解解吸的正常運行有一定的影響，甲醛一直添加到蒸發系統，導致V302甲醛含量上升，其次抽真空二次蒸汽含甲醛量升高導致較多甲醛進入V703。

2015年5月14號蒸發多次打循環，蒸發系統添加甲醛量無變化，水解電導上漲至26μs/cm，水解壓力PI8102為1.86MPa，解吸壓力PI8101為0.27MPa。這就說明：蒸發大量甲醛、游離氨、二氧化碳進入水解解吸系統，導致濃度升高。

4 裝置運行情況

4.1 添加甲醛前的系統狀態

添加甲醛前水解凈水電導率為10μs/cm以下，加入甲醛后電導率升高到15μs/cm，凈水中氨含量分析結果由原來的0.5mg/kg升高到3mg/kg左右，氨的含量上升比較明顯，尿素含量變化不是很大。

4.2 甲醛對尿素水解程度的影響

尿素溶液在80℃就能水解，溫度越高，水解越徹底，在溫度達到190℃以上時，基本就能完全水解。由于尿素中含有微量甲醛，系統長時間運行，甲醛被氧化成甲酸。尿素水解反應第一步CO（NH2）2+H2O→NH2COONH4能夠完全反應，第二步的NH2COONH4+H2O→（NH4）2CO3或NH2COONH4+H2O→NH4HCO3不能夠完全進行水解，直接影響第三步：（NH4）2CO3→2NH3+CO2+H2O或NH4HCO3→NH3+CO2+H2O的分解，從而導致水解凈水當中氨的含量較高。

5 甲醛進入系統的處理

由于甲醛進入水解解吸系統，不好分離出去，使之水解反應不完全，可采取以下措施來降低甲醛對水解解吸系統的影響：（1）增加反應液在設備的停留時間，使反應進行時間延長，能使尿素水解完全，使NH2COONH4進行完全分解，使酸性溶液減少，更好地控制水解電導；（2）對水解塔的設備結構進行改造，可以相應增加塔板數量，增加反應時間，使NH2COONH4能完全分解，從而控制電導；（3）車間通過技改S402膨脹節處增加檢修人孔和環狀噴淋裝置，每班進行兩次沖洗減少設備內部縮二脲的積存；（4）嚴格控制蒸發添加甲醛含量，在加減負荷過程中盡量控制甲醛量，防止進入到水解系統中的甲醛含量過多導致水解系統的波動；（5）蒸發的真空度盡量與負荷相匹配，過度抽真空也會增加游離的甲醛通過抽真空進入到水解解吸系統。蒸發在打循環過程中，將甲醛切除系統，等系統恢復正常后再投入甲醛進系統，也可以破掉真空，防止二次蒸汽進入V703導致甲醛濃度升高；（6）通過對工藝上的優化操作，盡量控制甲醛對水解解吸的影響。提高水解塔塔底溫度TI8107，溫度高能使水解更徹底，同時也提高水解塔壓力PI8102，控制解吸塔溫度TI8109在130℃～140℃之間，盡量提高解吸塔壓力PIC8101。注意對TI8111溫度點的控制，水含量的控制也很重要，它反映了V801里面的濃度。由于解吸塔的蒸汽量加得過多會導致解吸塔液泛，電導也會隨之

上漲。

6 結語

由于尿素粉塵含量多，尿素添加甲醛，粉塵量有明顯的改善，但由于添加的甲醛進入到水解解吸系統，使其反應受影響，導致水解凈水電導率上升，氨含量升高，希望通過對系統的調整處理好水解解吸系統中甲醛帶來的影響。

參考文獻

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[2] 中國石油化工集團公司.尿素裝置操作工[M].北京：中國石化出版社，2007.

[3] 白素萍.尿素裝置操作工[M].北京：中國石化出版社，2007.

[4] 袁一.化肥工學叢書：尿素[M].北京：化學工業出版社，1997.

（責任編輯：王 波）