低压尿素水解装置运行小结.doc

低压尿素水解技术简述王永全0前言我国中、小氮肥的污染是以煤为原料固定床间歇气化、铜洗流程和水溶液全循环法尿素特殊的生产工艺决定的，目前要完全改变200套尿素生产装置的现状是不现实，只有一方面加强管理，另一方进行技术改造才是明智之举。深度水解技术是解决合成氨、尿素生产中NH3-N-H2O污染的最有效技术，70年代在世界工业化国家推广。所谓深度水解，就是将尿素生产中排放的工艺冷凝液中的尿素分解成NH3和CO2，再进行NH3和CO2的回收，使排放液中的氨氮值达标排放。水溶液全循环法工艺中每生产一吨尿素理论上需排出300kg废水，再加上蒸发、泵密封的泄漏、工艺冲洗以及合成氨工段的剩余氨水，共计每吨尿素排放废液在450-550kg之间，解吸处理后的废液设计值是NH30.07%，尿素1.15%。目前大多数尿素生产装置已大大超过设计能力，而解吸处理设备基本没有改造，因此解吸废液中的氨与尿素的含量都严重超过设计值。另外，近几年企业生产能力不断扩大，许多企业新增第二套、第三套尿素装置。而对深度水解技术来说，装置越大，回收效益越好。这就为企业上马深度水解装置提供了良好的客观条件，一个年产30万吨的尿素生产企业，上马深度水解后每年比解吸能多回收尿素2000多吨，可降低成本350多万元，而深度水解与解吸的消耗基本相同：蒸汽230kg/m3（解吸230kg/m3）；电：3.6KWh/m3(解吸1.4 KWh/m3) ；循环水12m3/m3。可以看出一年多就能收回多增加的水解装置的投资。一、 远东公司低压水解技术方案 11低压水解技术开发背景深度水解装置不仅能创造显著的经济效益而且有巨大的社会效益，但长期以来由于水解工艺所需公用工程的苛刻（25atm以上的蒸汽），且水解装置的关键设备水解塔长期被国外垄断，造成国内企业投资巨大，使这项具有重大意义的环境工程在国内中、小氮肥企业长期得不到推广，令人扼腕叹息！宁波远东化工科技有限公司是专业从事合成氨和尿素技术开发的高科技企业，拥有10多项专利技术和专利产品，致力于营造绿色化工。在成功开发、并推广了30多套中压深度水解（专利号：ZL03209775.1）装置后，根据我国广大中小氮肥企业的实际情况和需要，又开发出了适合国情并拥有2项专利技术的低压尿素水解技术 (专利号：200520013319.4 200520013036X)。目前，这一技术成功应在黑龙江倍丰农资集团宁安化工有限公司（原宁安化肥厂）12m3/h深度水解装置中，此技术不仅解决了许多氮肥企业没有中压蒸汽（25atm以上蒸汽）而无法上马深度水解装置的难题，而且大大缩短了流程，减化了操作。12低压水解工艺流程简介由尿素和合成氨装置送来的碳铵溶液（NH3：5-8%，尿素：0-1.15%）经水解给料泵送至水解换热器回收水解后的废液热量，换热后的碳铵溶液进入水解塔上部，然后溶液沿塔盘逐级下降，下降过程中与水解塔内上升的蒸汽、CO2进行热和质的交换。塔顶得到NH3-CO2-H2O的混合气体进入回流冷凝器，气体冷凝后进入回流液位槽，一部分甲铵液回流到水解塔顶部，另一部分被送往尿素系统。被水解、蒸馏后的水解塔底部的溶液氨和尿素含量都小于5ppm，此废液经水解换热器回收热量后被送往锅炉工段。由蒸汽总管子来的1.3Mpa的蒸汽从水解塔底加入，CO2气体从压缩机三工段引出与蒸汽混合后一同进入水解塔底部，CO2的加入一方面对物料有气提作用，打破、加速了尿素水解反应的进程，另一方面使尿素的水解在低温（1850C）的条件下同样能够水解彻底，达到所需的工艺指标。工艺流程见附图。二、 宁安化工有限公司水解工程运行情况21低压水解技术特点宁安化工有限公司是一家年产15万吨尿素的小型氮肥企业，地处美丽富饶的三江平原。该公司由于解吸装置已远远不能适应尿素生产的需要，造成解吸废液排放严重超标（NH3：0.1%，尿素： 1.8%）,通过广泛考察和详细论证，最终选择了宁波远东化工科技有限公司的低压水解技术。宁波远东化工科技有限公司负责整套装置的工艺软件包和工程设计工作，核心设备也由我公司加工制造。水解工程是2004年11月立项，2005年3月建设，建设周期6个多月，投资300多万元。装置在2005年11月投料并一次开车成功，排放的废液中氨和尿素的含量都低于5ppm，完全达到了设计指标。与其他水解技术相比，宁波远东化工科技有限公司低压水解技术有以下技术特点：1、 水解塔内该工艺采用1.3Mpa的蒸汽和CO2对溶液进行加热、气提，与尿素生产采用同一品质的蒸汽，解决了部分厂家须上马锅炉后才能上水解工程的局面。2、 水解塔和解吸塔合二为一，占地面积小，流程短，操作简单。3、 水解塔内采用新型高效DL-IV型水解塔盘，充分吸收了中压水解塔板优良的技术特性，使尿素在低温的条件下就能水解彻底。4、 将合成系统的氨水、尿素工段的废水一并处理，解决了国外技术不能处理合成氨水的问题，装置的操作弹性大，适应能力强。5、 水解塔设计采用更为合理的材料及立式结构形式，对换热设备进行了优化设计，运转设备采用离心泵，通过以上措施使装置投资得到大幅度降低，成为我国广大中、小氮肥企业都能上得起的项目。6、 水解装置中回收的NH3、CO2以及水主要以液态返回尿素装置，与原解吸装置以气态形式相比减轻了尿素系统吸收工段的负荷。22低压水解技术主要设备宁安化工有限公司12m3/h低压水解装置主要设备一览表：序号设备名称规格型号数 量备 注1水解塔DN1200340001台2回流冷凝器DN90065001台3温水冷却器DN80068001台4回流槽DN120020001台5水解换热器板式换热器1台6水解泵离心泵2台一开一备7回流泵离心泵2台一开一备23低压水解装置运行后存在的问题低压水解装置投运初期运行很正常，各项工艺指标都达到设计值，但后来也逐渐暴露出一些问题：1、 尿素负荷低时蒸汽压力比较稳定。但由于该公司蒸汽能力偏小，尿素负荷提高后造成蒸汽压力低波动大，系统调节频繁（蒸汽压力经常在0.901.0 Mpa，最高才达1.0Mpa。一般不超过1.1Mpa）。锅炉能力须适当提高。2、 回流泵机械封泄漏，每台泵运行周期不到38小时，严重影响水解装置的长周期、稳定运行。回流泵须重新选型。三、结语实际上我国八十年代后建成的中型尿素装置（如CO2汽提法、氨汽提法）也配备了深度水解装置（效果虽然比解吸装置好，但大部分厂家废液中氨氮含量仍很高，需要进行以塔内件为核心的技术改造）；但早期建成的30套水溶液全循环法中型尿素装置和后来建成的200多套小型尿素装置没有配备深度水解装置，这部分尿素装置的产量占全国尿素总产量的60%以上，约有2600多万吨，若全部上马深度水解装置，仅此一项每年多回收尿素近18万吨，相当于捡回来一套中型尿素装置，价值3多亿元人民币。通过深度水解装置使尿素生产实现了污水零排放的目标，标志着尿素工厂进入了清洁文明生产的良性发展轨道。目前，我国有近200套小尿素装置，其中已有100多套进行“四改六”改造， 70多套进行了“六改十”改造，大约有2/3以上的小型尿素装置发展成为了中型尿素装置，部分企业甚至已赶上或超过了大氮规模，尿素的市场行情也较好，正是企业值得、有能