影響尿素產(chǎn)品美譽(yù)度的因素與控制措施

馮 磊，魏 輝，楊 綱

(陜西渭河煤化工集團(tuán)有限責(zé)任公司， 陜西渭南 714000)

目前，尿素生產(chǎn)工藝技術(shù)已相當(dāng)成熟,客戶也對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有了新的要求。為了提高產(chǎn)品的競爭力,各尿素生產(chǎn)企業(yè)希望進(jìn)一步降低縮二脲的含量，提高粒子的粒度和強(qiáng)度，提升包裝袋外觀質(zhì)量，為客戶展現(xiàn)更好的產(chǎn)品。為此，需從裝置運(yùn)行的實(shí)際出發(fā), 分析影響尿素產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量和外觀質(zhì)量的因素, 并要充分考慮企業(yè)實(shí)施諸如造粒塔尾氣治理裝置等技改后可能會(huì)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量造成影響的相關(guān)因素，分別制定有效的預(yù)防與解決措施,不斷提升產(chǎn)品美譽(yù)度。

1 內(nèi)在質(zhì)量因素分析

1.1 影響尿素產(chǎn)品縮二脲的因素和控制措施

1.1.1 影響尿素產(chǎn)品縮二脲的因素

尿素的熱穩(wěn)定性較差，尿素溶液加熱達(dá)到一定溫度以上就可能發(fā)生以下副反應(yīng)：

(1)

在反應(yīng)過程中，停留時(shí)間、反應(yīng)溫度以及物料中氣氨分壓是對(duì)縮二脲生成產(chǎn)生影響的三大主因，另外蒸發(fā)系統(tǒng)高負(fù)荷長時(shí)間運(yùn)行也會(huì)產(chǎn)生影響。

(1) 溫度的影響。上述反應(yīng)既損失了尿素，又增加了有害物質(zhì)縮二脲，影響尿素產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量。溫度越高，反應(yīng)速度越快，副反應(yīng)的生成物越多。當(dāng)溫度超過130 ℃，縮二脲生成率會(huì)明顯增加[1]。在一定溫度下，尿素溶液濃度越高，縮二脲生成率也越高。

(2) 停留時(shí)間的影響?？s二脲生成反應(yīng)可逆，在達(dá)到化學(xué)平衡之前，縮二脲含量隨著停留時(shí)間增加而增加。

(3) 氨分壓的影響。當(dāng)氨的分壓增大，溶液中的氨濃度也必然增加，根據(jù)化學(xué)平衡移動(dòng)理論，反應(yīng)就向逆方向進(jìn)行，縮二脲的生成率就會(huì)降低。在一定溫度下，相同濃度的尿素溶液在較高含氨量時(shí)，縮二脲生成率明顯降低。氨含量增加可抑制縮二脲的生成，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

(4) 蒸發(fā)系統(tǒng)長周期運(yùn)行的影響。作為尿素生產(chǎn)過程中的副反應(yīng)產(chǎn)物，縮二脲附著在蒸發(fā)二段分離器內(nèi)并不斷堆積[2]。隨著蒸發(fā)系統(tǒng)長周期高負(fù)荷運(yùn)行，縮二脲會(huì)掉落進(jìn)入尿液，造成一段時(shí)間內(nèi)尿素產(chǎn)品中縮二脲含量超標(biāo)。

1.1.2 降低縮二脲生成率的控制措施

(1) 保證尿素系統(tǒng)高負(fù)荷運(yùn)行，縮短介質(zhì)全流程的停留時(shí)間，避免裝置長時(shí)間低負(fù)荷運(yùn)行。

(2) 維持一、二段溫度在低限運(yùn)行。

(3) 維持尿液槽、蒸發(fā)分離器等設(shè)備盡量低的液位, 縮短高溫下的停留時(shí)間。

(4) 盡量避免在高濃度、高溫、真空下長時(shí)間打循環(huán)[3]。

(5) 各分離器蒸汽壓力和其它伴管保溫蒸汽壓力保持穩(wěn)定。

(6) 適當(dāng)控制高壓系統(tǒng)及蒸發(fā)系統(tǒng)的氨碳比。

(7) 尿素裝置每隔約兩周,視運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)蒸發(fā)系統(tǒng)破真空、打循環(huán)進(jìn)行沖洗。縮二脲聚集嚴(yán)重影響蒸發(fā)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，則需對(duì)二段蒸發(fā)分離器進(jìn)行熱煮作業(yè)，對(duì)聚合物進(jìn)行溶解。

1.2 影響尿素成品水分的因素和控制措施

1.2.1 影響尿素產(chǎn)品水分的因素

(1) 一、二段蒸發(fā)溫度或真空度達(dá)不到設(shè)計(jì)值。

(2) 真空表顯示失靈，分離器內(nèi)真實(shí)的真空度與顯示值不一致。

(3) 一、二段蒸發(fā)加熱器列管泄漏。

(4) 二段蒸發(fā)分離器上部沖洗水管閥出現(xiàn)內(nèi)漏。

(5) 受造粒塔周圍溫度、濕度的影響。

(6) 蒸發(fā)系統(tǒng)保溫夾套蒸汽泄漏進(jìn)管內(nèi)。

(7) 熔融尿素泵進(jìn)口沖洗水閥未關(guān)死或內(nèi)漏。

1.2.2 降低水分含量的措施

(1) 夏季高濕季節(jié)，在保證最終產(chǎn)品中縮二脲含量不會(huì)超標(biāo)的情況下，可適當(dāng)提高蒸發(fā)系統(tǒng)溫度。

(2) 盡量避免蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)的波動(dòng)，維護(hù)分解工段的穩(wěn)定，避免進(jìn)入蒸發(fā)系統(tǒng)的游離氨過多或尿素濃度過低，從而引起蒸發(fā)系統(tǒng)負(fù)荷過重，導(dǎo)致分離不徹底。另外，要按時(shí)沖洗蒸發(fā)分離器，避免縮二脲等聚合物聚集噴射器引起堵塞。

(3) 要根據(jù)當(dāng)?shù)丶竟?jié)變化以及空氣的溫度、濕度變化，及時(shí)調(diào)節(jié)造粒塔百葉窗開度大小。尤其是夏季高溫高濕的“桑拿”天氣時(shí),容易引起產(chǎn)品水分高。

2 外在質(zhì)量因素分析

2.1 粒子粒度方面

目前，尿素裝置按中顆粒生產(chǎn)包裝尿素，粒徑范圍為1.18～3.35 mm。2020年5月，對(duì)標(biāo)市場上質(zhì)量較好的3家尿素產(chǎn)品,進(jìn)行粒度質(zhì)量對(duì)比，結(jié)果見表1。

表1 3家尿素產(chǎn)品粒度、粒度分布、顆粒強(qiáng)度分析數(shù)據(jù)

由表1可知：本單位尿素產(chǎn)品中,粒徑為1.40～2.00 mm的粒子占比高，大顆粒比其他3家單位占比?。慌c其他3家單位相比外觀上粒子偏小。隨后也與該3家單位進(jìn)行了技術(shù)交流，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的外觀質(zhì)量與采用的粒子噴頭、粒子冷卻器、篩分系統(tǒng)等因素都有關(guān)系。

2.2 包裝方面

尿素裝置使用美國縫紉機(jī)頭，剪刀和縫針之間的距離較長，這就導(dǎo)致袋子前端的線頭不可能很短，也存在封口線留過長的問題；使用的編織袋質(zhì)地較軟，折邊封口后有鼓脹現(xiàn)象，看起來不平整；采用人工折邊也導(dǎo)致尿素袋縫口時(shí)折邊不均勻，這主要和工人的熟練程度及是否認(rèn)真操作有關(guān)。以上因素均導(dǎo)致尿素產(chǎn)品外包裝不夠整齊美觀。市場上許多企業(yè)所用的編織袋是外覆膜加內(nèi)套袋，質(zhì)地較硬，同時(shí)采用機(jī)器折邊方式，平整度較好。采用全自動(dòng)包裝，能夠控制袋子前后線頭長度，精準(zhǔn)度較好。

2.3 改進(jìn)措施

(1) 尿素裝置采用美國TUTTLE公司的噴頭，價(jià)格高且備品到貨周期長。對(duì)比國產(chǎn)噴頭生產(chǎn)的粒子產(chǎn)品質(zhì)量，都達(dá)到很好的水平。2022年1月，試用國產(chǎn)化造粒噴頭取得很好的效果，平均粒徑明顯增大，達(dá)到2.10 mm。

(2) 擴(kuò)大振動(dòng)篩孔徑后，粒度由1.18 mm增加至1.40 mm以上。缺點(diǎn)是篩下的粉塵量較原來更多。

(3) 在進(jìn)行人工包裝時(shí)，適當(dāng)降低包裝機(jī)速度，使操作人員有充足的時(shí)間進(jìn)行折邊動(dòng)作，提高包裝袋折邊平整度。2022年3月，改造尿素包裝線，更換縫包機(jī)，提升縫包精度，實(shí)現(xiàn)機(jī)器折邊，提升尿素袋外觀美觀度，得到客戶的普遍好評(píng)。

(4) 編織袋的外觀非常重要，在這個(gè)“拼顏值”的時(shí)代，優(yōu)化尿素包裝袋的外觀設(shè)計(jì)也是提升產(chǎn)品競爭力的重要手段。2022年3月，采用新版外覆膜尿素包裝袋，具有顏色明艷、平整度好、字體清晰等特點(diǎn)，并在新包裝袋上增加二維碼，客戶“掃一掃”就能進(jìn)入公司網(wǎng)站，對(duì)公司品牌形象起到了宣傳作用。

3 造粒塔頂尾氣治理裝置對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響及控制

3.1 尾氣治理裝置對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響

“造粒塔尾氣治理裝置項(xiàng)目”實(shí)施后，由于除塵絲網(wǎng)及噴淋水增加了空氣流通阻力，尿素在造粒塔內(nèi)冷卻、凝結(jié)過程中換熱不充分，水分向空氣中擴(kuò)散不徹底，造成尿素顆粒溫度高、空心、強(qiáng)度差等問題。夏季時(shí)，尿素粒子的出塔溫度最高達(dá)85 ℃，進(jìn)一步加劇了質(zhì)量問題。2020年，還曾發(fā)生除塵絲網(wǎng)堵塞導(dǎo)致粒子溫度過高、皮帶變軟跑偏造成漏料現(xiàn)象。同年，將普通皮帶更換為耐高溫的加強(qiáng)皮帶，以防事故再次發(fā)生。

3.2 控制措施

造粒塔尾氣治理裝置的投用，在秋冬季氣溫較低時(shí)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量影響較小，在夏季高溫天氣時(shí)影響較大。夏季時(shí)，應(yīng)在上述控制的基礎(chǔ)上增加以下措施。

(1) 加強(qiáng)造粒塔通風(fēng)管理。當(dāng)粒子中水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.45%以下時(shí)，保持百葉窗全開；水含量超過此值或降雨天氣時(shí)，及時(shí)關(guān)閉百葉窗。

(2) 精細(xì)化調(diào)整噴頭轉(zhuǎn)速，在確保粒子不結(jié)塊的條件下盡量保持低轉(zhuǎn)速運(yùn)行。如頻繁結(jié)塊，及時(shí)倒換噴頭運(yùn)行。在高溫季節(jié)，盡量投運(yùn)粒徑相對(duì)較小的噴頭，以保證粒度以及粒子強(qiáng)度。對(duì)服役時(shí)間較長的噴頭，及時(shí)更新。

(3) 每周定期清理回旋振動(dòng)篩一次，同時(shí)根據(jù)尿素粒子實(shí)際情況進(jìn)行臨時(shí)性清理。

(4) 繼續(xù)嚴(yán)格執(zhí)行造粒塔粉塵治理系統(tǒng)除塵絲網(wǎng)作業(yè)，防止絲網(wǎng)局部結(jié)晶，增加氣相流通阻力，以免尿素粒子換熱不充分而影響到產(chǎn)品質(zhì)量。如遇大面積絲網(wǎng)結(jié)晶堵塞時(shí)，疏通所有噴嘴，人工清理結(jié)晶物，保證絲網(wǎng)的流通[4]。

(5) 2021年5月，增加了粒子冷卻裝置，在每年夏季時(shí)啟用，對(duì)皮帶輸送過程中的高溫粒子進(jìn)行冷卻，解決大粒子易粉化和易板結(jié)的問題。

4 結(jié)語

影響產(chǎn)品質(zhì)量的因素較多，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，尋找最佳的操作思路。在運(yùn)行過程中,優(yōu)化調(diào)整,針對(duì)可能對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量造成影響的因素，及時(shí)細(xì)化操作，根據(jù)裝置情況、天氣變化、噴頭更新等變化，相應(yīng)優(yōu)化調(diào)整相關(guān)措施，并通過技改不斷提升產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量。當(dāng)然，為了提升產(chǎn)品的整個(gè)外觀質(zhì)量，滿足客戶日益嚴(yán)苛的產(chǎn)品要求，也應(yīng)不斷優(yōu)化尿素包裝，從而達(dá)到整體提高尿素產(chǎn)品質(zhì)量的目的。