尿素深度水解装置运行情况总结.doc

第十五届全国尿素厂年会论文资料集146尿素深度水解装置运行情况总结李永效刘昭斌 (兖矿峄山化工有限公司273500)摘要：采用立式水解塔处理尿素系统产生的工艺冷凝液，将氨氮指标降到ppm级起 到降耗扣环保的作用关键词：水解技术总结我公司现有两套水溶液全循环尿素装置。经数次扩产改造由原来的年产4万缕，扩至 现在的15万t套。在几次改造中，产量虽一扩再扩，但解吸系统仍采用原4万t规模的装 置，致使解吸负荷大、废液超标严重。既增加了尿素生产的氨耗，又污染了环境。特别是国 家南水北调工程实施后，我公司的排污形势更加严峻，装置稍有波动便会使排污严重超标。 因此为降低排污氨氮，同时也为了降低尿素消耗，公司决定新增一套尿素深度水解装置。1 水解的工艺原理水解反应是合成反应的逆过程，根据尿素合成反应平衡，由于存在大量水致使尿素浓度 降低。尽管水解塔操作温度高于合成塔操作温度，但由于水浓度高，由水、氨、C02及尿素 形成的系统压力要大大低于合成塔压力。尿素水解按下式进行：H20+CO(NH2)2一NH4COOCH22NH3+C02尿素平衡向右移动，用水蒸汽将氨和C02从溶液中汽提。整个水解、解吸过程由4个 步骤组成，第一步解吸氨及C02，第二步由水解塔水解尿素，第三步是再解吸回收第二步中 的反应成分，第四步是冷凝回收解吸气返回尿素装置。2 几种水解技术的比较目前尿素工艺冷凝液处理工艺按照水解塔的操作压力等级主要有三种，即斯塔米卡邦公 司的尿素水解、解吸技术：斯纳姆公司的尿素深度水解、解吸技术；孟山都环境化学公司的 水解汽提技术。它们不同点主要表现在水解操作压力及所用蒸汽的压力等级上。(1)斯塔米卡邦公司的尿素水解、解吸技术该技术水解采用25 MPa的蒸汽直接加热，解吸采用约O5 MPa的蒸汽直接加热。水解 解吸后的NH3510，尿素5X 10由(设计值)，国内引进C02气提尿素装置及部分水溶 液全循环法尿素装置的工艺冷凝液处理采用该技术。该技术的特点是：水解塔为立式结构，工艺冷凝液与蒸汽在塔内逆流接触，设备结构简 单，操作容易。(2)斯纳姆公司的尿素深度水解、解吸技术该技术水解采用38 MPa的蒸汽直接加热，解吸采用约O5，MPa的蒸汽直接加热。水解 解吸后的NH33106，尿素3l旷(设计值)，。国内引进的氨气提尿素装置及部分水溶 液全循环法尿素装置采用该技术处理工艺冷凝液。该技术的特点是：水解塔为卧式结构，用隔板分成9lO个小室，蒸汽分别进入每个小 室，设备结构简单，操作容易，投资较低。(3)盂山都环境化学公司的水解汽提技术第十五届全国尿素厂年会论文资料集 147该技术采用13 MPa的蒸汽和C02加热气提，水解塔和解吸塔合二为一，水解解吸后的NH33 X 10由，尿素110击(设计值)，国内已有盘锦化工有限责任公司使用此技术。该技术的特点是：采用的蒸汽压力低，水解塔和解吸塔合二为一，流程简单处理后的氨和尿素指标较低，但由于涉及到专利费，总投资较高。该工艺是配套U1I尿素装置的。 我公司采用是宁波远东化工工程科技公司的深度水解、解吸技术。该技术吸收了斯塔米卡邦公司的尿素水解、解吸技术。又对水解塔和解吸塔结构进行了改造。该技术水解采用245 MPa的蒸汽直接加热，解吸采用约O5 MPa的蒸汽直接加热。水解解吸后的NH31010由，尿素5106(设计值)。 该技术的特点是：水解塔为立式结构，对内件作了改进，使工艺冷凝液在水解塔内和蒸汽充分接触，消除了死区及沟流现象，提高了水解效率，解吸塔采用高效规整填料替代原板 式塔板，以提高传质传热效率。设备结构简单，操作容易，属于国内专利技术，投资较低。 普遍适合水溶液全循环法尿素装置进行改造。3 立式水解塔和卧式水解塔的比较立式水解塔的加热蒸汽从水解塔底部进入，直接与工艺冷凝液逆流换热和气提，在塔内 经过塔板的多次重新分配，蒸汽和工艺冷凝液的接触时间长，利用率高，工艺冷凝液中的尿 素绝大部分被分解，效果比较好。需要的蒸汽压力等级比卧式水解塔要低一些，用量要少。 卧式水解塔由910隔板分成多个小室，加热蒸汽分别进入卧式水解塔的每个小室，蒸 汽只对每个小室进行加热和气提，蒸汽与工艺冷凝液的接触形式分为两种，在工艺冷凝液上 行时为并流，在工艺冷凝液下行时为逆流。这样蒸汽的利用率比立式塔要低一些，蒸汽的压力等级也比立式塔的高，用量也多。4 我公司深度水解运行情况我公司的尿素深度水解装置由宁波远东科技有限公司设计，自行建设。采用立式水解塔， 中压蒸汽(245 MPa)加热水解，低压蒸汽(O6 MPa)D11热解吸，设计处理碳铵液量为20 m3h。(1)流程简述 尿素来碳铵液及两气回收氨水，经废液换热器后进入第一解吸塔进行解吸，解吸后液相经水解给料泵加压后送水解换热器与水解后废液进行换热，然后进入水解塔顶部，水解塔底 部通入245 MPa饱和蒸汽，水解塔中绝大部分尿素分解为NH3和C02，水解塔气相减压后 进入第一解吸塔底，液相与水解泵出口液体换热后，减压进入第二解吸塔顶部，第二解吸塔 底部通入O6 MPa低压蒸汽对水解液进行汽提，第二解吸塔汽相进入第一解吸塔底部，液相 经废液换热器与进系统碳铵液换热后排地沟(我厂未回收)，第一解吸塔出口气相经冷凝后 气相入尿素尾吸塔，液相经回流泵部分回流至第一解吸塔顶部，部分送尿素二循一冷。(2)主要设备规格 (3)工艺指标温度 第一解吸塔顶部温度：114117 第二解吸塔底部温度：142-145 水解塔进料温度：189191 水解塔顶部温度：179-181 水解塔底部温度：204-206第十五届全国尿素厂年会论文资料集148_-_-_-_-_-一一回流冷凝器温度：55。C序号 名称规格参数材质 备注l水解塔 中150024650 塔板25块3 16L16敞填料：上层：64003 16U1882第一、第二解吸塔 o 1200829492下层：75003 回流冷凝器 o 12007355F-260m2316L4回流冷凝器液位槽 中12002935V-23 m3316L5水解换热器 05506819F=175m2 316L6 解吸换热器 板式 F-120m2 3047回流泵 IN5032250Q=125 m3 h=85 nl 316L 15 kW8 水解泵 3DA-25，35 Q=25 m3 P=-35 MPa 316L37 kW压力一 解吸塔顶部压力：O35 MPa 解吸塔底部压力：040 MPa 水解塔压力：17 MPa液位 解吸塔液位：50 水解塔液位：50 回流冷凝器液位：50 (4)运行状况我公司从设备进厂到安装调试完毕，历时两个多月，于5月19日开始水联动试车至5 月26日化工投料，各项运行指标均在设计范围之内。5月27日水解进料量加至20 m3h各 项指标均接近设计要求。装置投运后尿素的氨耗有了较大幅度的降低，由原来的593 kgtur 降至585 kgtur以下，取得了较好的经济效益。同时在环保上，降低废水中的氨氮含量。 下表是6月6日至6月16日每天上午8点深度水解装置运行情况：水解塔 解吸塔 废液时间 碳铵液量压力 温度 蒸汽流量 压力 温度 蒸汽流量 氨尿素(日)(th)(MPa) ()(th)(MPa) ()(th)(ppm) (ppm)620 168190 112038145 24217656719 168189 124O39145 235167458 19 16819012003914523616138918 168189120O39145 2351725610 2l 168189 118039143 235123 5711201正8 188 109039143 238153581220 168190120O38143 2421635913 19 168189 123O39143 250136461419 16818812503914423115；35015 20168190130038144Z52 1345，3， 1，618 1681901：09+ 039145235 15：6485，投资及效益估算1深度水解装置回收了尿素装置排放的工艺废液中的NH3和C02，这部分NH3和C02返 回尿素装置，可降低尿素装置氨的消耗，吨尿素氨耗可降低8埏。本项内容增加电耗为100 kWh，全年可增加电耗10024310=744万kW，多耗蒸汽29 th，全年耗汽2924310=216万t，开工期按310 d。第十五届全国尿素厂年会论文资料集 (1)总投资435万元，其中固定资产355万元。(2)折旧：3556舷=227万元(3)利息：以5850月息计，投资中60自筹、40资金贷款435O45859(o12=12万元 (4)人工工资：需4人415=6万元(5)该项目投产后，全年可回收NH3 3000000008=2400 t，以吨氨2000元计：24002000=480万元增加电费：全年耗电744万Wh，以03l 10h计744031=23万元多用蒸汽：216万t，以80动计216x 80=1728万元(6)维修费用：35525=9万元 (7)全年利润：4802271262317289=2435万元6 存在的问题及解决建议(1)废液中氨的指标超标 通过上表可以看出废液中的氨含量超出了设计指标，通过对碳铵液的分析发现，进解吸塔的碳铵液中的氨含量超出设计指标，同时由于水解泵进口易气化，控制的进解吸塔韵加热蒸汽量少。需要改进水解泵后提高进解吸塔的蒸汽量同时控制碳铵液量不能过大。(2)原设计中回流泵偏大 根据我们目前的操作情况，回流泵主要是扬程选择偏高，流量较大，比较适宜的是选择8 m3h左右，扬程32 rnH20就足够。 (3)单台水解泵振动大水解泵在设计中要求单泵流量20 rn3h，但运行中发现单泵加至20 m3h的运行周期短， 组合阀排液量明显不足，介质在高温下易汽化，打液量差，管线震动大，所以水解泵在选型 时宜适当加大。现在双泵运行可以防止振动，但增加电耗。(4)对回流槽气相入尿素装置部位的改进原设工艺设计中回流冷却器液位槽气相出口接入尿素装置尾吸塔，由于排出尾气NH3 含量高达90以上，不仅加重了尿素尾吸塔的负荷，还使得部分NH3在水解系统内循环， 不仅降低了水解量，而且增加了水解系统的能耗，因此我们将气相接入尿素二循一冷，节能 降耗效果非常明显。(5)对水解塔和解吸塔的入塔蒸汽分布器的改造原设计中水解塔和解吸塔的入塔蒸汽分布器均相对偏小，在安装过程中对其进行了改 造，改管式分布为耙式分布，使塔底部截面温度分布更均匀，从而提高全塔的效率。(上接第150页)，2004年底，完成了全套处理设备安装，2005年2月3日开始处理回用试验，厂拿