尿素深度水解改造運行效果分析

胡歡歡(江蘇華昌化工股份有限公司， 江蘇 張家港 215634)

尿素深度水解改造運行效果分析

胡歡歡(江蘇華昌化工股份有限公司， 江蘇 張家港 215634)

本文主要介紹了尿素車間二期深度水解改造的原因、特點、運行的效果及存在的問題。

深度水解；工藝冷凝液；解吸廢液

我廠原有的尿素二期裝置配套有解吸系統，但由于沒有設置水解裝置等多種因素，排放的解吸廢液中NH3與Ur的含量分別在200ppm和0.8%(wt)左右。為提高二期解吸廢液的可利用性，減少水廠含氨氮廢水處理負擔，公司決定對二期解吸裝置進行改造。

1 解吸水解原理

解吸就是將工藝冷凝液中的CO2和氨分離出來，得到CO2和氨的混合氣體和不含上述兩種物質的液體。水解就是用蒸汽直接加熱的方法，使溶液中的尿素分解為CO2和NH3，然后在解吸塔中進行解吸以回收分解得到的CO2和氨。

設計輸入條件：①二期尿素裝置能力150kt/a，按處理40m3/h尿素工藝冷凝液總能力進行設計。年操作時間8400h，連續操作。②工藝冷凝液組成：NH3：12%，Ur：1～3%。③解吸液質量要求：NH3≤5ppm，Ur≤5ppm。

2 技術改造

(1)現有設備參數 項目增加一座水解塔及配套水解給料泵、水解換熱器等配套裝置。兩臺列管式換熱器串聯后換熱面積為430m2，可將第一解吸塔出液由136℃升至190℃進入水解塔，充分滿足了系統需要。同時對解吸塔進行改造。將原有解吸塔上段分凝器等割除，改造解吸塔內件，增加填料層，使解吸塔分成第一解吸塔和第二解吸塔兩部分。

(2)工藝流程 如圖1所示：解吸給料泵將氨水槽的氨水加壓后，含有NH3、CO2和尿素的工藝冷凝液經解吸塔預熱器再送到第一解吸塔。在第一解吸塔中用水解塔和第二解吸塔來的氣體把工藝冷凝液中的NH3和CO2汽提出來。出第一解吸塔底部的液體中仍含有尿素和少量NH3和CO2，用水解塔給料泵將其加壓后經水解換熱器升溫后進入水解塔。水解塔塔底的操作壓力為2.0pa(絕)，操作溫度為200℃左右，采用2.45MPa過熱蒸汽直接加熱。水解塔頂出來的氣相經過壓力調節閥減壓后進入解吸塔上段。水解塔底出來的液相經水解換熱器后，排至第二解吸塔頂部解吸。在第二解吸塔底部加入0.35MPa的低壓蒸汽，進一步除去水中的NH3和CO2，使出解吸塔下段底部的廢水中尿素和NH3的含量都在5ppm以下。廢液經解吸塔預熱器降溫后排入解吸廢液槽，送氣化車間。第二解吸塔出來的蒸汽進入第一解吸塔底部提供解吸所需的熱量，第一解吸塔頂出來的氣體進入回流冷凝器進行冷凝。

圖1

3 運行效果評價

(1)運行效果總結 裝置開車投用運行至今已趨于穩定。處理后得到的解吸液中，NH3的含量最低可達到2.5ppm，Ur含量最低可控制到10ppm左右。負荷達到50m3/h時，正常NH3含量控制在10ppm內，Ur含量不高于50ppm。與改造前NH3與Ur的含量分別在200ppm和0.8%(wt)的情況相比可明顯看出該裝置基本達到了預期使用效果。

(2)存在問題及解決方法 該裝置設計解吸液質量要求：NH3≤5ppm，Ur≤5ppm，正常生產中，這一指標雖然可以達到，但操作上仍存在一定難度。具體總結如下：

①存在問題。a.尿素的水解反應為尿素合成反應的逆過程，為吸熱反應，因此提高溫度有利于尿素的水解。水解塔下液溫度要求控制在200～205℃。由于水解塔容積較大，在調整中壓蒸汽流量與塔內介質溫度出現變化之間還存在著較長的反應時間，溫度低則造成尿素分解率低，溫度過高則使大量蒸汽進入解吸塔內，解吸塔溫度過高則其氣相會帶水通過回流冷凝器進入氨水槽，導致氨水槽液位超標。b.夏天由于氣溫較高，經過解吸塔預熱器冷卻的解吸液溫度仍高達80～90℃，不能滿足送氣化車間使用的溫度條件，因此應進一步對其進行冷卻。

②解決方法。a.參考尿素一期解吸-水解裝置，作出如下工藝變更：新增一路管線，由回流泵出口接至“解吸塔給料泵-第一解吸塔”段管道上，直接用NH3含量32.55%(wt)的回流液由下自上與蒸汽換熱，增加蒸汽的冷凝量，減少解氣氣相中的水分。b.將尿素二期拆舊設備低調水換熱器重新利用做解吸液換熱器，根據其原有換熱面積計算，利用循環水降溫后解吸液溫度可低于50℃?？蓾M足其他工段的使用條件。

4 結語

自2016年9月改造至今，二期解吸水解系統運行良好，解吸廢液由原來的超標污水變為氣化渣水工段沖洗水或補水使用，原有解吸塔頂冷卻器循環水停用，在一定程度上節省了循環水、除鹽水等。同時減少了對環境的污染，降低了生產成本，為公司創造了良好的經濟效益和社會效益。

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[2]周泉水，童剛，鐘秀蘭.1000t/d氣提尿素裝置配套解吸水解系統的改進與應用[J].小氮肥，2007,1.

[3]張永強.解吸和水解系統的正常操作及異常情況處理[J].化工設計通訊，2012,4.