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摘要目前建峰化肥有限公司尿素裝置低壓系統壓力較高，氨放空量大，對系統NH3耗造成較大影響。本文從高壓合成的CO2轉化率降低，汽提塔E01工況的變化等進行分析，確定出造成低壓壓力高的原因，并提出相應對策，降低低壓系統壓力，減少氨放空。

關鍵詞低壓壓力放空控制

建峰化肥有限公司尿素裝置采用意大利斯那姆氨汽提工藝，整個生產流程分為高、中、低壓、蒸發和造粒系統。在系統運行過程中，低壓系統壓力控制一直較為困難。按照設計低壓壓力PI403為0.45Mpaabs，但實際都在0.62Mpaabs左右。低壓系統壓力高，造成低壓放空中氨含量一般都在90％以上，而為了維持系統消耗就被迫加大低壓系統的外加洗滌水以降低放空中的NH3含量，外加水增加，系統水碳比增加，高壓轉化率就進一步下降，從而造成系統惡性循環。因此，在實際操作中，控制低壓系統壓力，減少放空量顯得尤為必要。

低壓系統流程簡圖見圖1。來自中壓的物料進入低壓分離器V03，在此除去釋放出的閃蒸氣體，溶液則進入下部低壓分解器E03，利用低壓飽和蒸汽（0.35MPa，147℃）加熱分解殘余甲銨。V03頂部分離出的氣體與來自解吸塔一同首先進入氨預熱器E07，在此氣體被部分吸收和冷凝，然后進入低壓冷凝器E08，用冷卻水除去殘余吸收熱和冷凝熱，含有殘余惰性氣體的液相送往碳銨液收集器V06。

圖1低壓系統流程圖

1高壓原因分析及對策

1.1高壓系統N/C高

按照斯那姆工藝設計，合成塔NH3/CO2=3.5，H2O/CO2=0.67，轉化率65％。實際運行中，轉化率從未達到設計指標，尤其是在超負荷狀態，轉化率大大低于設計值。統計數據見表1。由于合成塔R01的容積一定，負荷高，物料在合成塔的停留時間縮短，轉化率就降低。氨碳比高，轉化率低就造成大量未反應氨及二氧化碳需要在后續工段分離、回收，從而導致后續工段壓力上漲，放空損失加大。從表1可以看出，實際的CO2轉化率在氨碳比較高的情況下比設計值低了很多，

表1R01出液組分（wt%）設計與實測對比

項目NH3CO2UrCO2轉化率（%）H2O/CO2NH3/CO2

設計值32.3613.3333.75650.673.5

實測值（負荷在28000nm3/h）

2006.8.2036.1217.9928.89540.523.46

2006.8.2134.5517.5429.04550.643.4

2006.8.2233.6618.1729.96550.563.26

2006.8.2333.5617.4630.66560.563.3

因此就有遠遠大于設計量的未反應物料需要回收。因此根據現有裝置的具體情況適當降低高壓合成塔入塔物料的氨碳比是有必要的。根據尿素的經驗公式可知，氨碳比降低0.1，則轉化率降低1％左右，水碳比提高0.1，轉化率降低1.5～2％，在目前將系統氨碳比由3.3～3.4降到3.2左右運行，降低氨碳比轉化率下降，但同時由于循環的氣氨減少，系統外加水降低，水碳比得以同步下降，由0.62下降到0.55。在綜合作用下高壓轉化率基本保持在55％左右，高壓未反應的物料得以降低。

1.2高壓E01分解效果差

按原有設計值，汽提塔的出液溫度控制在207℃，由于負荷、CO2轉化率等因素影響，汽提塔的出液溫度TI210一直不能達到設計指標，汽提效率也達不到設計值。統計數據見表2。汽提塔底部出液溫度低，則后續分解的量就大，因此，

表2E01出液組分（wt%）設計與實測對比

項目NH3CO2UrNH3汽提率（%）

設計值23.865.8544.9444.6

實測值（負荷在28000nm3/h）

2006.8.2027.058.0941.5348

2006.8.2126.847.5940.7944.7

2006.8.2226.447.6541.5643.4

2006.8.2326.537.5640.8640.7

在設備安全角度內只有盡量提高汽提塔分解溫度，才能減輕后續分解回收負荷。E01底部溫度低一方面于E01運行狀態不好有關，另一方面與高壓合成塔來物料大有關。當物料量一定的條件下，只有采取辦法盡可能保證E01處于良好工況。當E01加熱溫度提不起來時，調整措施就是通過讓列管重新受料建立良好液膜來實現。操作方法就是逐漸降低E01殼側蒸汽壓力，關小E01液位控制閥，讓工藝介質逐漸充滿整個列管，然后逐漸開大液位控制閥，殼側蒸汽逐漸提高壓力，最后將E01的工作狀況調整過來，進而將E01底部溫度提高。通過這種辦法，一般能將E01控制溫度提高2℃左右，同時殼側蒸汽壓力得到下降，及提高了汽提率，也保護了設備。在2005年E01由于列管減薄，達到外方設計掉頭的條件，在2005年大修中對E01進行掉頭。在汽提塔掉頭后，底部出液溫度通常都在202～204℃，比掉頭前有所降低，但溫度的降低幅度對后段系統的操作未造成太大影響。唯體現在汽提塔的操作彈性減小，后段系統受到因出液溫度變化帶來的波動幾率增加。

2中壓分解溫度提不起來

中壓分解器E02設計操作溫度在158～160℃，壓力在1.8MPaabs,出液組分（％wt）：Ur62.08，NH36.39，CO21.37，H2O30.6。從相圖可以看出，在壓力一定時，提高分解溫度，總NH3的蒸出率及甲銨分解率都增加，出液組分中NH3含量會降低，但當溫度高于160℃時，上升曲線趨于平坦，溫度再高，雖然可進一步提高甲銨分解率，但尿素的副反應將加快，同時腐蝕也加劇。，相圖見圖2、圖3。

圖2總氨蒸出率和甲銨分解率與分解溫度的關系

圖3液相的NH3/Ur和氣相的含水量與分解溫度的關系

實際中，中壓溫度一般只能控制在149～152℃，造成殘余NH3較設計值偏高。中壓溫度低，一方面是高壓來的負荷高，同時從V01過來的氣相組分大，另一方面就是E02本身換熱能力不足。在實際運行過程中，通過對氨管線進行擴孔，有效增大高壓噴射器J01的抽吸能力，減少從V01過來的氣相量，改善E02的換熱效果。在2005年大修對E02進行檢查，發現列管下部結垢單邊達到5mm，經過對列管結垢進行徹底處理后，中壓溫度上漲到152～155℃。另外如果中壓溫度加熱不起來還可以采用開大E02B加熱蒸汽HV303來補充熱源。

目前，中壓溫度一般能控制在152～155℃，雖較設計值低，但已經能滿足中壓系統分解回收要求，對后段系統的影響不是太大。

3低壓系統的控制

作為氨和二氧化碳的最后工序分解回收工段，低壓必須盡可能的分解未反應的甲銨，以降低真空系統負荷，保證一、二段真空度，保證產品質量。因此在低壓系統工段內，控制壓力的辦法只能是增強冷凝、回收分離出來的氣體的能力，降低。

3.1增強低壓冷凝器效果

由流程圖可知，低壓分解出來的氣相經E07、E08冷凝吸收后匯集于V06，由于氨和二氧化碳吸收反應是一個放熱反應，因此降低溫度就能夠增加氣體的溶解度。為了保證E08良好的冷卻能力，對E08進行改造，在E08循環水出口增加反沖洗裝置，定期消除列管循環水側的結垢。

3.2改變低壓外加水的方法

3.2.1通過改變解吸塔T02頂部溫度來控制低壓外加水

T02為水解解吸塔，頂部為含氨、二氧化碳、水的混合氣體。根據混合氣體分壓定律和亨利定律可知，T02頂部溫度越高，氣體中含水量就越大。因此采用提高T02頂部溫度，增加返回系統水量的辦法來吸收過剩NH3，使低壓放空減小，同時，通過頂部加入的回流碳銨液（FV701）來控制溫度就可以方便調節低壓外加入的水量，從而方便的調節低壓壓力。另外由于T02的水蒸氣可以很好的和分解出來的氨氣等接觸吸收，因此該方法吸收效果好于外加蒸汽冷凝液。

3.2.2系統外加水改造。

對于低壓壓力控制，如果壓力高系統加水通過在中壓碳銨液溶液泵P03出口付線加入一定量的125℃的中壓沖洗水，由于溫度高不利于吸收，將加水改成30℃的來自E10的冷凝蒸汽液，由于水溫降低吸收效果增加，因此收到較好效果。

3.3低壓惰氣的處理

3.3.1惰氣洗滌

根據設計條件，低壓系統有5.22m3/h的惰氣需要放空，因此，低壓系統壓力再低，放空閥（FV403）都應有一定開度，以保證惰氣排出，即使全關放空閥，過了一段時間，壓力也會上升。為了減少惰氣排放時的NH3量，通常是打開FV401，控制一定流量，洗滌一段時間后，視壓力的變化情況，關小FV401，同時盡量關小放空閥，保持低壓系統壓力穩定。

3.3.2低壓惰氣回收的改造

系統運行監測數據表明，低壓放空尾氣中含有的氨達到90％以上，日浪費氨達到5～7t。現場探測低壓惰氣洗滌塔T04出氣溫度在夏季達到120℃，因此表明在T04吸收塔板上氣液都處于一個較高的溫度環境，查閱相圖，在100℃下，氨水最大的飽和濃度在20％左右。因此降低T04的工作溫度，就能提高氨氣在T04的吸收量，從而降低低壓壓力，減少放空量。計劃在T04上再增設一冷凝器和板式吸收塔，以提高吸收效果，降低低壓系統壓力。

4結束語

通過操作方法的改進，低壓系統壓力得到了有效控制，目前低壓壓力控制開度一直穩定在10～30％，低壓氨含量也穩定在70％，最低時不到10％，收到較好效果。

參考文獻尿素袁一