“1830”工程尿素装置建设及运行

“18.30程尿素装置建设及运行前言200×104t/a2023202336013“18.30”(18×10tNH3

／a)Ur工程。该工程承受了目前氮肥行业成熟牢靠的多项先进技术和成果。整个工程总决算投资3.6亿元，分二12×10tNHa2023123

／a202311Ur1226422023122519.99×104t，尿素32×10t111.06106.61.435×104t0.543×10t4.531.5“18.30”30×10t/a建设和生产状况小结如下。尿素装置生产工艺的选择CO2

与氨是在合成塔中合成尿素的。实际生产中，每次反响仅有2/3左右CO2

转化为尿2

CO2

CO2

与氨从反响液中分别出来。是水溶液全循环法，二是汽提全循环法。30×104t/a衡量一个尿素生产工艺的优劣主要从以下几方面考虑。原料(CO2

(3)投资要少。(4)产品质量要好，操作便利。水溶液全循环尿素生产工艺NH3

和CO2

冷凝成液NH3

和吸取成甲铵水溶液，再用泵将上述物料全部返回尿素合成塔中循环利用。该工艺技术成熟，从工艺到设备制造以至操作治理都积存了丰富的阅历，投资相对较少，建设周期6～13)×10t/a“8.13”年投产以来生产力气及各项指标都到达了先进水平。202320.4×10t580kg、蒸汽耗1200kg。但该工艺明显缺乏的是以水溶液的方式将合成液中未转化的甲铵和氨进展降压逐级分别，逐级吸取，再返回合成塔，大量的甲铵生成热未能充分利用，反而需要大量蒸汽和冷却水。由于入尿塔液相水碳比及氨碳比高，合成转化率低，后序氨及CO2

回收量大，消耗高。其生产工艺流程框图见图1。CO2

汽提尿素生产工艺汽提全循环工艺最早消灭于20世纪60年月中期，以CO2

汽提技术和氨汽提技术为代表，我国70CO2

汽提法大型尿素装置，80年月引进氨汽提工艺。CO2步骤可分为四个阶段。原料CO2

的压缩和氨的加压；在尿素合成塔中进展尿素的合成和在高压下用CO2与氨的大局部被汽提出来，再返回合成塔重利用；

汽提合成反响液，并将反响液中未反响的CO2CO2成塔，即低压循环回收过程；尿素溶液蒸发和造粒。2)。

CO2(1)CO2

汽提是在与合成同等压力下冷凝吸取氨和CO，回收效率高，返回的水碳比和氨碳比低，合2成转化率高，抑制了水溶液全循环法低压冷凝吸取，溶液水量多，使合成转化率低的缺点。(2)由于CO2

汽提效率和NHCO3 2

回收率高，减轻了低压系统的负荷，省去了中压分解和回收，流程短、设备少、投资省，利于治理和操作，抑制了水溶液全循环工艺逐级降压分解和冷凝回收的冗长流程。(3)CO2

汽提气的冷凝温度高，能量回收利用更为完全，甲铵生成热能够做到副产蒸汽自用，既降低了消耗又节约了冷却水量。(4)CO2

汽提工艺合成转化率高，反响压力低，热量回收充分，尿素生产主要消耗氨、蒸汽、电、冷却水，均比水溶液全循环工艺低。架内，占地面积小，布置较紧凑，由于流程简化开停车时间短，操作相对稳定。氨汽提工艺N／C=3.3～3.615.0～15.5MPa14.5～15.0MPa，两者有确定的压差是氨汽提工艺的设计特点。氨汽提法的生产步骤：原料CO2

的压缩和液氨的加压；在合成塔中进展尿素的合成和在高压下用氨汽提合成反响液，并将反响液中未反响的CO2大局部汽提出来回收返回合成塔；

与氨，将汽提液降压至1.7MPa并加热，使未反响CO2

与氨分别出来，用稀溶液和液氨吸取，得到的溶液用泵加压返回合成塔，此即为中压循环。回收得到的液氨，也用泵加压返回合成塔；连续降低压力到0.35MPaCO2中压循环，此阶段称为低压循环；(5)尿素溶液蒸发和造粒。

由以上生产步骤可见：氨汽提塔实质上是一台高压分解塔并无气态氨通入，实际上并不 是真正意义上的汽提，可称之为“自汽提”，由于汽提后的尿液中氨含量高达23％(CO2

8％)，在溶液回收这一步，致使流程简洁，设备增多，操作简洁波动。CO2

汽提工艺。水溶液全循环、CO2

汽提、氨汽提三种工艺技术的比较三种尿素工艺技术比较见表1。分析上表所列三种工艺的特点。转化率和氨碳比 在尿塔中CO2

汽提工艺的CO2

转化率要比氨汽提工艺低，但正由于氨汽提工艺较高的氨碳比使得其操作温度和压力都较CO2

于氨汽提工艺较高的氨碳比和氨在水中的溶解度较CO2

高致使尿素装置后工序负荷加大，高压圈内未设置热能回收装置，导致消耗高。工艺布置 CO2

修和操作。加氧量 改进后的CO2

0.35％～0.45％(V)，但氨汽提塔的腐蚀仍较严峻。燃爆的可能性 改进型的CO2

汽提工艺设置了CO2

脱氢工序，尿素装置的尾气中不再含有氢，处于爆炸区间，有产生爆炸的可能。设备和材料的腐蚀 CO2

汽提工艺最可能产生腐蚀的是高压圈设备和水解塔，而氨汽提尿素工2

汽提工艺的尿塔正常CO2

17～2015作治理等缘由造成设备腐蚀而提前检修、更换的也有其例。操作弹性 CO2

70％负荷以上，开停车时间和到达稳定的时间短，而氨易稳定，易引起停车。能耗 在系统正常运转条件下，两种汽提法的氨耗、水和蒸汽耗相当，但就电耗而言，CO汽2法工艺的蒸汽和冷却水消耗要比全循环工艺低。综上分析：以上三种尿素生产工艺各具优缺点。从投资和可行性考虑，CO2

汽提由于设备少，流程短，能节约投资(与氨汽提比)，而且氨汽提塔等设备的设计和制造还不能国产化；从消耗和生产本钱考虑，水溶液全循环工艺虽然投资比CO2

230×10t/aCO2蒸发造粒工艺确实定

汽提工艺。各具优缺点，在此不赘述。由于流化床造粒的环境效益和市场前景具有明显的优势，特别是本公司已有一15×10t/a装置的建设与运行30×104t/aCO2

汽提尿素生产装置由中国五环公司担当设计，十三化建二公司承建安装工程。设计和建设中留意承受先进牢靠的节能降耗技术，充分吸纳已投产厂的成熟阅历，坚持走国产化道路，全部316LMOD表)和材料。20236320238t33203.5t，1279.1t，1208613465CO21.3m2成品库房)，其中尿素主装置和CO2万元。

81622580CO2

汽提装置概况工艺流程CO2

汽提、高压甲铵冷凝和洗涤、以及低压分解吸取、蒸发、造4。主要设备见表2尿素装置开车运行状况30×104taCO2

汽提尿素装置投产运行一年来，受电负荷及供氨缺乏的限制，始终未能满量生产，70％～90％负荷下运行。20231167444.5t1240.75t1279.1t2台CO260％～655较富有，均有较大余量。由于高压圈设备缓冲余量大，整个装置的弹性较强，易于操作，各项工艺指标比较抱负，运行状况平稳。开车中的问题与改进常运行，经整改很快转入正常。主要有：接参与熔融泵入口。进一步取消甲醛计量泵，使甲醛重力流入熔融泵入口。加热器解决，现已更换面积较大的的雾化空气加热器。(4)洗涤器上部未设置丝网分别层，洗涤气相带液严峻，经加分别层解决了出气带液。本装置设置了CO2

压缩机三段出口的中压脱氢系统，但未投运。缘由是设计中未考虑CO2

气有机HSCO＜0.1×1－6的要求，因2 2此脱氢装置尚未使用。统波动。正常生产主要工艺指标(1)CO2

CO纯度(％)(V) 96.5～96.82O含量(％)(V) 0.7～0.82HS2

0.03～0.05(2)高压圈压力(MPa) (3)尿素合成塔出气温度(℃) 181～183出液温度(℃) 181～183NH/CO(摩尔比) 3.0～3.33 2(摩尔比) 0.50～0.652 2出液成份(W)(％) ：30.5～31.83Ur： 33.5～34.5CO转化率(％) 59.5～61.52(4)汽提塔CO气进塔温度(℃) 108～1122出气温度(℃) 184～187出液温度(℃) 167～169出液成分(W)(％) NH3： Ur： 56.9～57.9汽提效率(％) 80.9～82.2壳侧蒸汽压力(MPa) (5)高压甲铵冷凝器出液温度(℃) 167～168壳侧蒸汽压力(MPa) (6)高压洗涤器出液温度(℃) 162～165出气温度(℃) 131～135调温水进口温度(℃) 118～123调温水出口温度(℃) 135～140(7)精馏塔出塔尿液温度(℃) 130～135出液成分(W)(％) NH：1.5～1.93Ur： 67.5～68.5精馏塔气相压力(MPa) (8)甲铵冷凝器甲铵液出液温度(℃) 75～78甲铵液出液组份(％)NH：27.5～29.53CO：36.5～38.12低压吸取塔放空(V)(％)NH 0.09～0.143常压吸取塔放空(V)(％)NH 0.243(11(mg/L)Cl－0(12)一蒸加热器尿液温度(℃) 126～130真空度(MPa) 0.06～0.07(13)解吸与水解解吸塔排出液成分(106)NH：3.018.03Ur： 120～400进解吸塔液量(m3/h) 5(14)产品质量(W)(％)含N： 46.5HO 0.35～0.412Bi： 0.65～0.83(15)主要消耗氨耗(kg/tUr) 575～585汽耗(kg/tUr) 1000～1100电耗(kW·h／tUr) 120～125装置的正常生产和问题争论

(CO2

防腐问题Cr严格把握加O2

量，确保CO2

气中O2

0.8％～0.9％，正常生产空吸入，由脱碳把握，脱碳分析、尿素分析通过氧自动和手动分析进展监控，自动分析数据接尿素DCS。坚持执行有关的防腐检测工程，按规定分析产品中的Ni含量。布器小孔堵塞使汽提管中液体分布不均匀而超温。不断提高操作治理水平，优化全系统工艺指标CO2

汽提工艺操作主要是把握好N／C、H／C、温度和压力，以获得高的CO2

转化率和汽提效率。量尽量少；所得到的低压甲铵液浓度不能太低；送到蒸发的尿液浓度与氨含量达标。性较大，因此投产初期H／C低压循环系统却暴露出一些问题。初期由于H／C～0.7)，导致合成转化率低，未反响物增多，汽提效率低，造成循环系统水35m3/h(目前25m3/h)。100130℃(指标133～137℃)，塔构造也存在问题，分解效率低，出精镏塔液相NH3＜1.20.5)，而尿素含量低，加重了蒸发负荷。

2

＞1.60.6，指标为由于低压系统负荷重，水量大，以及设备构造上的缺陷，低压甲铵冷凝器液位槽分别不好，气相带液，气相管易堵，且吸取不完全，造成甲铵液稀，氨水浓度高，常压吸取塔排放气中CO2

含量高。解吸、水解不能达标排放，排放废液中NH3

和Ur＞100×10－6和＞1000×1－(指标为＜5×10－NH3

和Ur2～3m3/h针对以上问题我们对系统进展了全面分析争论，首先认真查堵系统外来水源，适当调节防结晶及吹堵用蒸汽、蒸汽冷凝液、冲洗水、密封水、大颗粒洗涤水；调整