三聚氰胺聯產尿素裝置運行總結

令狐瓦奇

(潞安豐喜肥業(集團)有限責任公司臨猗分公司, 山西臨猗 044100)

2017年11月，潞安豐喜肥業(集團)有限責任公司臨猗分公司(簡稱潞安豐喜臨猗分公司)5萬t/a高效節能型低壓氣相淬冷法三聚氰胺與尿素聯產裝置安裝并試車成功。現將過程中存在的問題進行總結，以提高三聚氰胺聯產尿素裝置的運行及尾氣處理水平。

1 三聚氰胺聯產尿素裝置現狀

目前，潞安豐喜臨猗分公司有2套三聚氰胺聯產尿素裝置，其中一期裝置使用尿素系統送來的熔融液尿作為生產原料，其產生的尾氣經碳銨液吸收、洗滌、中壓解吸后去水溶液全循環尿素系統生產尿素(日產量為1 200 t)；二期裝置也使用尿素系統送來的熔融液尿作為生產原料，其產生的尾氣也是經碳銨液吸收、洗滌、中壓解吸后去CO2汽提法尿素系統生產尿素(日產量為1 400 t)。2套三聚氰胺聯產尿素裝置內設備、管線、閥門等均因尿素系統消化三聚氰胺尾氣后出現不同程度的腐蝕。目前，單套系統三聚氰胺產量均為105 t/d，接近設計負荷的70%，生產系統反應器壓力為0.55 MPa。主要消耗包括：噸三聚氰胺尿素單耗為3 t、用電單耗為500～600 kWh、催化劑單耗為1～3 kg、反吹氣氨單耗約為200 kg。

2 工藝簡介

低壓氣相淬冷法生產三聚氰胺工藝簡單，主要裝置包含反應器、熱氣冷卻器、熱氣過濾器、三聚氰胺結晶器、液尿洗滌塔、壓縮機、成品輸送系統、熔鹽系統、加熱熔鹽的燃燒系統、脫硝裝置，以及尾氣吸收和解吸裝置[1]。尿素系統送來的液尿儲存于液尿洗滌塔中，通過液尿循環洗滌泵循環洗滌工藝氣中的三聚氰胺粉末。另有小部分液尿經霧化噴頭噴入三聚氰胺反應器中，在催化劑的作用下高溫反應生成三聚氰胺，然后經過道生油冷卻、濾袋過濾、冷氣壓縮機輸送來的冷生產尾氣淬冷等裝置，把熱反應氣體溫度冷卻到210 ℃后結晶成固體產品，經鼓風降溫后輸送至成品料倉。其中反應生成的氣體氨和二氧化碳經液尿洗滌除去三聚氰胺粉末后，部分氣體經壓縮、升溫后作為反應器載氣用，部分氣體經壓縮作為淬冷氣體用，還有部分氣體送至吸收、洗滌、解吸裝置后送尿素系統，以維持系統壓力。系統反應所需的熱量主要通過熔鹽加熱供應，為熔鹽提供熱量的是燃氣裝置及配套的脫硝裝置[2-4]。

3 系統存在的主要問題及措施

3.1 生產負荷達不到設計要求

滿負荷生產時，尾氣經處理后去尿素中壓、低壓系統時，會對管線、設備等造成腐蝕。將管線材質更換為雙相鋼2205后，腐蝕程度相對減小，生產負荷可達到設計要求。

3.2 尿素洗滌塔管束腐蝕

尿素洗滌塔管束材質為316L，但是該材質中鎳含量在標準的下限。由于泄漏較為頻繁，已經更換了一批管束。盡可能減少水汽帶入，將循環液尿溫度控制在142 ℃以下。

3.3 結晶器塌方

結晶器塌方較為頻繁，會影響產品質量，嚴重時還會引起攪拌機、螺旋鉸刀等卡死，從而被迫停車檢修。究其原因，是結晶器伴熱保溫不均勻造成結晶器內局部結塊后塌方。一期原采取蒸汽盤管塔外保溫，對比二期裝置，采用夾套式熱氮氣保溫效果更佳，現計劃大修時改為夾套式熱氮氣保溫。

3.4 輸料尾氣放空后存在氨逃逸

實際生產中頻繁出現氨味。為避免氨逃逸，防止料層少而封不住工藝氣體，針對放空氣增加循環水吸收環節；同時，系統開車排濕氣時也可吸收氨氣，并將其送至其他工段使用。

3.5 投料前存在氨逃逸

開車過程中，由于存在補壓、升溫環節，系統內氨氣會通過出料管線逃逸。雖然設計有重密封和氮氣密封裝置，但是隨著使用時間增加，密封錐體會發生輕微腐蝕，密封氮不能完全密封，導致密封效果差。經多次討論后決定，在出口星型下料器的基礎上增加刀閘閥，排濕氣后關死閥門以解決逃逸氨問題。

3.6 停車泄壓存在氨逃逸

停車泄壓時，尾氣氨的排放吸收存在問題。由于該三聚氰胺裝置尾氣供尿素使用，其尾氣吸收裝置區別于聯產碳銨的吸收裝置，每次系統泄壓到20 kPa左右時，考慮到吸收液位液封問題，只能排放尾氣。通過增加噴射循環吸收裝置，可徹底解決對空排放問題。

4 影響長周期運行的問題

4.1 熱氣冷卻器壓差

反應器出口的熱氣冷卻器壓差是影響系統長周期運行的主要因素。生產過程中氣體夾套的催化劑粉末及副產物被道生油冷卻到320 ℃時，會堵塞列管，導致阻力增大，引起裝置被迫檢修。二期三聚氰胺裝置已經實現在線切換熱氣冷卻器功能。熱氣冷卻器因結構、介質不同，其運行周期也不相同。目前，正在研究聲波振動裝置運用于熱氣冷卻器裝置的可行性。

4.2 過濾器壓差

過濾器壓差也是影響系統長周期運行的主要因素。為了保證三聚氰胺產品質量，反應生成的三聚氰胺氣體及副產物尾氣必須要經過濾袋，以過濾夾帶的催化劑粉末和副反應的高聚物。使用一段時間后，濾袋逐漸會被糊住。雖然設計了自動反吹的氣氨，但是使用時長會導致阻力增大，此時必須更換濾袋。

4.3 液尿洗滌塔換熱效果差

隨著使用時間的延長，液尿洗滌塔管束上會黏結三聚氰胺和縮二脲等物質，影響換熱效果，導致工藝指標難以維持，需要停機沖洗。

5 結語

根據2套三聚氰胺聯產尿素裝置運行情況來看，關鍵點在于設計，尤其是設備結構是重中之重。二期三聚氰胺裝置在一期基礎上進行改造，避免了設計缺陷。同時，三聚氰胺裝置中尾氣的處理也是關鍵，不論是尾氣壓縮后去尿素系統還是液體吸收中壓解吸后去尿素系統，必須要慎重考慮裝置間的能力配套問題。