厂尿素装置生产原理及工艺流程技术PPT课件.ppt

尿素装置技术讲座 NIAOSU 大庆石化公司化肥厂 1 尿素装置技术讲座目录 1 装置工艺流程简述 生产方法及工艺路线 2 装置物料平衡图 3 装置关键控制点及控制方法 4 装置目前存在的问题及解决办法 5 装置进行过的技术改造及改造后装置的情况 大庆石化公司化肥厂 2 1 装置工艺流程简述 生产方法及工艺路线 1 1 1装置简介xxxx化肥厂尿素装置是上个世纪七十年代从荷兰STAMICARBON公司引进的CO2气提法尿素生产工艺技术 该装置由荷兰大陆公司总承包 国内设计院完成配套工程的设计 于1976年建成投产 生产出合格产品 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 3 尿素装置总投资2 6亿多元人民币 总占地面积24000m2 尿素装置主要由原料NH3和CO2的压缩 高压合成 低压分解和循环吸收 解吸与水解 蒸发与造粒等部分组成 以合成氨车间输送来的NH3和CO2为原料 反应生成成品尿素 设计日产尿素1620吨 年生产能力为48万吨 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 4 2005年 通过引进荷兰STAMICARBON公司的并联中压技术对尿素装置进行了扩能改造 使装置的生产能力由原设计1620吨 天提高至2300吨 天 本次扩能改造除新增一套并联中压系统外 还新增了一台CO2增压机 一台高压离心氨泵 一台高压离心甲铵泵以及一套新蒸发系统 另外还对高压洗涤器进行了更新 改造后的装置于2005年11月4日一次投料开车成功 生产出合格产品 改造后的装置不但产量有大幅度的提高 能耗物耗也有所下降 这还是国内首家利用并联中压技术对CO2气提法尿素生产工艺进行改造并取得成功的装置 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 5 1 1 2工艺原理1 尿素生产的反应原理尿素生产的化学反应主要分两步 第一步是液态NH3和CO2反应生成氨基甲酸铵 即甲铵 分子式为NH4COONH2 反应式为 2NH3 液 CO2 气 NH4COONH2 液 119 2千焦 摩尔 1 1 第二步是甲铵在液相条件下发生脱水反应生成碳酰二胺 即尿素 分子式为CO NH2 2 反应式为 NH4COONH2 液 CO NH2 2 H2O 液 15 5千焦 摩尔 1 2 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 6 式 1 1 也称为甲铵的生成反应 是强放热 体积缩小的可逆反应 在一定的工艺条件下 如能及时地移走反应热 甲铵的生成反应可以在瞬间达到平衡 式 1 2 也称为尿素的生成反应 必须在液相下才能进行 是一个吸热的可逆反应 该反应进行得很缓慢 需要很长时间才能达到平衡 因此 在实际生产中 并不是所有的甲铵都能转化为尿素 而是只有一部分 转化率大约为55 59 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 7 2 反应条件的确定 1 甲铵的生成反应甲铵的生成反应是一个体积缩小的强放热反应 根据化学反应的平衡原理 为使反应尽快地达到平衡 必须及时地移走反应生成的热 并且提高反应压力对加快反应速度有利 在实际工业生产中 根据高压甲铵泵的出口压力确定反应压力为13 5 14 5MPa 反应热是由高压甲铵冷凝器壳侧的热水及时移走生成副产品低压蒸汽 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 8 在该反应压力下 参考NH3 CO2二元气液平衡图 并综合考虑副产蒸汽量最大及满足合成塔的工艺要求 即保证有一部分NH3和CO2在合成塔内继续冷凝放热供生成尿素反应所需热量 确定反应温度为140 150 投料NH3 CO2为2 89 在这种条件下 实际上约有78 80 的NH3和CO2被冷凝成液体 冷凝后的温度为166 6 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 9 2 尿素的生成反应尿素的生成反应是一个必须在液相中进行的 吸热的可逆反应 根据化学反应的平衡原理 在反应进行的过程中必须持续地供给热量 而且该反应进行地非常缓慢 不容易达到平衡 在实际的工业生产中 尿素生成反应的反应热是由未反应的NH3和CO2在合成塔内继续冷凝所放出的热量供给的 且反应温度越高越好 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 10 根据设备材质的耐用温度不超过190 确定操作温度为180 185 再根据尿素生成过程的平衡压力图 考虑到原料中5 V 的空气及惰气 最终确定反应压力为13 6MPa 另外 根据反应方程式 降低系统中的水含量对尿素的生成有利 但水含量也不能太低 以免循环系统的甲铵液太浓 产生结晶 因此 要合理控制高压系统中的水含量 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 11 1 1 3工艺流程说明 1 原料液氨和二氧化碳加压输送系统原料液氨经高压液氨泵加压后 与高压洗涤器来的浓甲铵液一同经高压喷射器送进高压甲铵冷凝器 原料二氧化碳气体经搀入防腐用空气后 进入液滴分离器分液 有冷凝液排放 之后经压缩进入气提塔底部 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 12 2 合成和高压循环系统新鲜液氨和浓甲铵液 含有氨和二氧化碳的气提气一同送至高压甲铵冷凝器 大部分氨和二氧化碳在其中反应生成甲铵溶液 甲铵溶液与未反应的氨和二氧化碳自高压甲铵冷凝器出来进入尿素合成塔 继续进行甲铵生成反应 同时甲铵脱水转化为尿素 合成液分流一部分进入中压分解和循环系统 其余进入气提塔上部 合成气进入高压洗涤器 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 13 在气提塔 用饱和蒸汽进行加热气提 合成液与塔底进入的二氧化碳气体逆流接触 未转化为尿素的甲铵分解生成氨和二氧化碳 与原料二氧化碳混合成为气提气 进入高压甲铵冷凝器 气提液进入低压循环系统 合成气进入高压洗涤器后 用来自循环系统的高压甲铵液洗涤吸收 吸收液进入高压喷射器 气体送至吸收塔继续回收氨和二氧化碳 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 14 3 中压分解与循环系统合成反应液 二氧化碳原料气分别进入中压分解塔分离段和加热段 气提分解后的尿液进入低压分解 循环系统 分解气进入真空预浓缩器 用低压甲铵液进行冷凝吸收 部分冷凝液吸收后 再进入中压冷凝器 甲铵液经中压冷凝器分离器分离后进入高压甲铵泵循环返回高压洗涤器顶部 中压分解后的尿液进入低压循环系统 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 15 4 低压分解与循环系统气提液经减压进入精馏塔 精馏气体去低压甲铵冷凝器 生成甲铵液送入高压洗涤器顶部 来自高压洗涤器的气体进入中压吸收塔 自下而上与喷淋下来的吸收液逆流接触 使气体中剩余的氨和二氧化碳被冷凝进一步得到回收 尾气经减压 消音后放空 来自氨水槽的吸收液分两路进入吸收塔上 下两段填料层 进入上段的为来自一段和二段蒸发的含氨较低的工艺冷凝液 可使气体中的氨得以充分吸收 进入下段的为来自闪蒸槽冷凝器的含氨较高的工艺冷凝液 采用循环吸收以增加喷淋密度 提高吸收效率 循环吸收后液体送至低压洗涤器再作为吸收液 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 16 来自精馏塔的低压水解气 水解系统的回流液 低压洗涤器的循环液一同进入低压甲铵冷凝器底部 气体中的氨和二氧化碳被混合吸收液冷凝吸收 吸收后物料进入液位槽进行气液分离 气体直接进入低压洗涤器中 自下而上与来自中压吸收塔来的循环吸收液逆流接触 气体中的氨和二氧化碳被进一步冷凝吸收 吸收后液体升压后送入高压洗涤器作为吸收液 经低压洗涤器后未被吸收的气体及水解系统出气一并进入尾气吸收塔底部 与从塔顶部进入的氨水 来自氨水槽 在塔内逆向接触传质 吸收气相中的氨和二氧化碳 尾气经排气筒排入大气 吸收后的稀氨水返回氨水槽 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 17 5 尿液浓缩工序精馏液经减压后 与大颗粒尿素粉尘回收形成的稀尿液一同进入真空预浓缩器 新增 取消了原闪蒸槽 采用饱和蒸汽作热源 将尿液浓度由70 预浓缩至80 浓缩液进入尿液储槽 之后送一段蒸发器 一段蒸发器出来的浓尿液浓度达到约96 一部分 约占40 抽出直接送大颗粒尿素造粒机 其余进入二段蒸发器经进一步浓缩至99 7 送造粒塔 真空预浓缩器 一段蒸发器及二段蒸发器气液分离后 自顶部蒸发出的蒸汽经多级冷凝 形成工艺冷凝液 排入氨水槽内 不凝气与吸收塔尾气一并经排气筒排入大气 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 18 6 造粒塔造粒系统二段蒸发器出来的浓尿液经熔融泵送至旋转的造粒喷头 均匀地喷洒在造粒塔的截面上 液滴在下降过程中被冷却固化 造粒塔底生成的普通颗粒尿素产品 由刮料机送入下料槽 经尿素产品后冷器冷却后 运输至成品车间 后冷器排气进造粒塔中部 其中尿素粉尘成为尿素造粒的晶核 提高尿素产品品质 减少尿素粉尘排放 造粒过程的尿素粉尘自造粒塔顶排出 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 19 2 装置物料平衡图 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 20 大庆石化公司化肥厂 21 大庆石化公司化肥厂 22 2 2工艺指标2 2 1原料指标2 2 1 1NH3 液态 来源 合成氨装置压力 2 2MPa A 温度 18 组成 NH3 99 9 wt 油 5ppm wt 水 惰性物质 0 1 wt 流量 54194 2kg h 设计 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 23 2 2 1 2CO2 气体 来源 合成氨装置压力 0 11MPa 绝 温度 40 组成 CO2 98 5 V 干基 H2 1 V 干基 惰性气 0 5 V 干基 总硫 0 5ppm wt 流量 39658Nm3 h 设计 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 24 2 2 2三剂指标1 2 2 1二氧化碳脱氢TH 1型催化剂 大庆石化公司化肥厂 25 2 2 2 2氧化铝球 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 26 2 2 3产品及副产品规格2 2 3 1产品规格尿素装置生产的昆仑牌颗粒尿素规格 GB2440 2001优级品 含氮量 46 6 wt 缩二脲 Bi 0 9 wt 水份 H2O 0 4 wt 筛分 93 wt 粒度在0 85 2 8 之间 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 27 2 2 3 2产品性质 物理及化学 纯粹的尿素为无色 无味 无臭的针状或柱状晶体 工业尿素因含有杂质常为白色 淡黄色或淡红色 纯尿素的理论含氮量为46 6 分子量为60 06 粒状尿素有不易结块 流动性好 易于使用等优点 尿素的比重为1 335kg m3 20 自然堆积的尿素每m3重0 7 0 75吨 或称堆积比重为0 7 0 75t m3 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 28 3 装置关键控制点及控制方法 3 1脱氢系统操作指南3 1 1脱氢系统操作原则对脱氢反应器入口和出口之间的温差予以监控 因为它是催化剂活性的强有力的反映 对送合成系统的CO2中氧的含量及脱氢后氢的含量用分析仪加以监控 因为这是保证高压设备不发生腐蚀的前提 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 29 在保证R101中能发生H2和O2催化燃烧且脱氢后氢含量分析AI1201不超标的前提下 可将R101进口温度控制在低值 对延长催化剂的寿命有利 为防止脱氢后CO2中的水蒸汽发生冷凝 腐蚀碳钢设备及管线 管件 E 107出口温度TI 1206应控制在115 以上 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 30 3 1 2脱氢系统氧含量控制控制范围 AIC12020 55 0 70 V 控制目标 不超过 0 05 V 相关参数 空气加入量FIC1103 CO2压缩机入口流量FI101控制方式 串级加前馈控制 AIC1202输出作为FIC1103的给定 CO2量为前馈量 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 31 正常调整 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 32 异常处理 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 33 3 1 3脱氢系统温度控制控制范围 TIC1202120 150 TT1203A TT1203B160 195 控制目标 温差不低于20 相关参数 E106A温度控制HIC1202 E106B温度控制TIC1202 催化剂活性 脱氢后氢含量分析AI1201控制方式 手动或DCS自动调节 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 34 正常调整 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 35 异常处理 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 36 3 2高压系统操作指南3 2 1高压系统操作原则高压系统的操作温度从理论上来说 越高越好 因为温度越高转化率越高 但温度越高 设备腐蚀将加剧 因此 根据合成系统所采用的材料确定使用温度不超过190 操作上一般控制在185 以下 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 37 高压系统的操作压力不能太高 否则将增加CO2压缩及液NH3输送的能耗 设备投资也会增加 根据操作温度183 对应的最小平衡压力为12 5MPa A 计算出合成系统的操作压力应为13 6MPa A 实际生产中一般控制高压系统压力PI201在13 5MPa 14 5MPa之间 因为合成压力是系统温度 反应物组分 NH3 CO2 H2O CO2 及惰性气体含量的函数 因此 要控制好合成系统的压力 必须严格控制反应物的组分 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 38 根据反应式可知 过量的NH3对甲铵的生成有利 而且NH3在合成尿素的反应中可以降低水的活度 调节合成塔内的自然平衡 对防止物料对合成塔的腐蚀起一定的限制作用 但由于汽提过程要求合成塔的出料组成在液相顶脊线上 据此确定合成系统的投料NH3 CO2为2 89 生产中根据实际情况控制合成塔液相NH3 CO2在2 9 3 3之间 关于系统中水量的控制 根据尿素生成反应式 水是一种产物 因而H2O CO2太高不利于尿素的生成 另一方面 离开高压系统的液体中所含的NH3和CO2在低压系统分解后 需要以水溶液的形式循环回高压系统 水量太少甲铵液容易结晶 可见 要控制合理的水含量 经计算可知 202 C中的H2O CO2约为0 37 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 39 3 2 2高压系统的压力控制控制范围 PI 20113 5MPa 14 5MPa控制目标 不超过 0 5MPa相关参数 NH3 CO2 H2O CO2 高压密闭水温度TIC 207 低压蒸汽压力PIC 915 高压系统排惰气阀HV 202控制方式 手动调节 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 40 正常调整 大庆石化公司化肥厂 41 异常处理 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 42 3 2 3高压系统温度控制3 2 3 1合成塔 201D 温度 气相TI 208 液相TI 217 控制控制范围 TI 208180 185 TI 217180 185 控制目标 不超过 1 相关参数 NH3 CO2 H2O CO2 系统压力PI 201 低压蒸汽压力PIC 915 201 C加热蒸汽压力PIC 918控制方式 手动调节 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 43 正常调整 大庆石化公司化肥厂 44 异常处理 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 45 3 3中压系统操作指南3 3 1中压系统操作原则中压精馏塔C 501的压力PI 3202控制在不大于1 96MPa 出液温度TIC 3204控制在160 165 之间 E 501加热蒸汽的加入量根据TIC 3204进行调节 中压汽提塔C 502中加入的CO2是用作汽提剂 以便降低被汽提的尿素溶液的N C摩尔比 加入量要使得在C 502中形成的甲铵液N C比为2 3mol mol 一般可参考LIC 2101的开度确定CO2加入量FIC 3201的开度 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 46 中压系统的气相在浸没式中压甲铵冷凝器E 503中被冷凝 将未冷凝的氨和二氧化碳几乎完全冷凝 释放的冷凝热散发进调温冷却水系统 含水约21wt 的中压甲铵液温度被控制在大约105 C 中压甲铵液中的水含量控制是通过控制低压甲铵液中的水含量实现的 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 47 中压并联系统中的循环部分控制原理与原低压循环部分类似 操作压力也与原低压系统的操作压力一样 约为0 4MPa 由于尿素溶液从2MPa到0 4MPa的膨胀作用 闪蒸出来的氨和二氧化碳与精馏加热器E 322释放出的气体一道在精馏塔C 322中分离 通过采用低压蒸汽作为加热介质 尿素溶液被加热到135 C 新增尿素溶液闪蒸槽S314与原有闪蒸分离器3302 F的操作压力是一样的 约0 12MPa 用于将尿素溶液的浓度浓缩至71wt 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 48 3 3 2中压系统压力控制控制范围 PI 3202 1 96MPa控制目标 不高于2 0MPa相关参数 NH3 CO2 H2O CO2 中压密闭水温度TIC 3209 E 501加热蒸汽压力PIC 3203 C 502液位LIC 3202 V 501出气阀HIC 3201控制方式 DCS自动调节或手动调节 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 49 正常调整 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 50 异常处理 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 51 3 3 3中压系统温度控制3 3 3 1中压分解塔出液温度控制控制范围 TIC 3204160 165 控制目标 不超过 1 相关参数 进口物料量LIC 2101 加热蒸汽压力PIC 3203 进口物料温度TI 3202控制方式 DCS自动调节 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 52 正常调整 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 53 异常处理 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 54 3 4低压系统操作指南3 4 1低压系统操作原则汽提后进低压系统的尿素溶液中仍含有一定数量的NH3和CO2 需要对其进行分离和吸收后返回高压系统 这两个过程都在低压分解和吸收系统完成 根据分解原理可知 分解应在减压和加热的条件下完成 温度越高 甲铵分解率及氨的蒸出率越大 压力越高则相反 但在实际生产中 温度太高的话 分解后的气相含水也太多 使得返回水有所增加 而压力又与分解气的吸收压力有关 压力太低 吸收困难 因此 分解压力和温度应综合考虑确定 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 55 实验表明 0 5MPa A 以下 120 以上分解后的液相组成在温度 压力一定时几乎为定值 与原始进料无关 但过高温度会导致缩二脲生成 加剧尿素水解 再考虑到分解所采用的加热介质为低压蒸汽 所以选择分解温度为135 分解压力取决于吸收压力 分解压力稍大于吸收压力 以克服设备位差及管路阻力 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 56 吸收要考虑两个问题 一是尽可能的把气体都吸收下来以减少消耗 二是在保证不发生结晶的前提下尽量提高浓度减少返回的水量 根据NH3 H2O CO2三元系固液平衡饱和溶液相图 熔点图 及三元系气液平衡不饱和溶液相图 沸点图 参考CO2汽提法设计的甲铵液组分 一般NH3 31 1 CO2 34 3 熔点约为51 52 确定分解操作压力为0 25 0 3MPa A 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 57 而吸收从工作原理来说 操作压力越高 操作温度越低 越有利于吸收 但考虑到吸收液面上的平衡压力的限制以及甲铵液的结晶等因素 一般选择吸收操作压力为0 25MPa 温度为50 左右 又由于水解系统使得返回低压的水量增加 所以实际生产中低压系统得操作温度可以控制在46 55 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 58 总之 在不超指标的前提下 低压分解的压力越低越好 低压分解的温度尽量严格控制在135 左右 而吸收的压力越高越好 但不能超过分解压力 为减少系统中的水分 在不发生结晶的前提下 温度应尽量往低控制 3 4 2低压精馏塔出液温度控制控制范围 TIC 301130 135 控制目标 不超过 1 相关参数 进口物料量LIC 203 加热蒸汽压力PIC 350 PIC 3103 进口物料温度TI 304控制方式 DCS自动调节或手动调节 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 59 正常调整 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 60 异常处理 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 61 3 4 3低压系统压力控制控制范围 PIC 304 0 31MPa控制目标 不高于0 35MPa相关参数 NH3 CO2 H2O CO2 低压密闭水温度TIC 302 302 EA循环液温度TIC 337 201 C加热蒸汽压力PIC 918 低压密闭水流量FIC 303 V 501出气阀HIC 3201 901 C不正常控制方式 DCS自动调节或手动调节 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 62 正常调整 大庆石化公司化肥厂 63 异常处理 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 64 3 5蒸发系统操作指南3 5 1蒸发系统操作原则尿素装置共有两套蒸发系统 一套为上个世纪70年代装置新建时成套引进的 一套为2005年进行扩能改造时新增的 另外 2005年扩能改造还新上一台预蒸发器 预蒸发加热器分两段 一段用中压系统出气加热 一段用低压蒸汽加热 预蒸发分离器的真空度由新蒸发一段的喷射器保持 预蒸发的作用是将新 老两个闪蒸槽来的70 wt 浓度的尿素溶液增浓至78 wt 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 65 与老蒸发相比 新蒸发系统除了处理能力较小外 唯一与老蒸发不同的是升压器J 713及升压冷凝器E 713的形式不同 新蒸发系统升压器为垂直安装的 出口在下 升压冷凝器为卧式的 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 66 蒸发系统的控制主要在于一 二段温度的控制以及一 二段真空度的控制 因为这在很大程度上直接关系到产品质量的优劣 尿素装置所生产的昆仑牌尿素均为优级品 产品质量如下 含氮量 46 4 wt 缩二脲 Bi 0 9 wt 水含量 H2O 0 4 wt 筛分 93 wt 粒度在0 85 2 8 之间 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 67 3 5 2产品质量的控制3 5 2 1水含量的控制根据历年运行的经验 产品水含量每年5月上旬到9月下旬期间 大部分时间超过0 3 具体来说 当空气中水分压超过20毫巴 相对湿度100 时 产品中水含量就超过0 3 或相对湿度为80 空气中水分压25毫巴时水含量也超过0 3 这是由于尿素液滴离开造粒喷头下落时 由于存在过冷现象 熔融尿素的结晶温度在132 7 由于结晶时缺少晶种 实际上在80 左右才会结晶 即称为过冷现象 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 68 使得尿素液滴在塔内有相当长的时间未能固化 加之空气中水蒸汽分压大于结晶时尿素液滴表面的水分压 因而水份就往尿素中转移 这个过程直到尿素液滴表面固化才停止 夏天空气湿度大 气温又高 冷却困难 成品水含量也就高了 经验证明 401J JS出口熔融尿素中水含量一直低于0 3 一般在0 09 0 24 之间 但一经造粒 水含量就随大气湿度变化而变化了 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 69 在生产控制中 限于条件一般不容易降低成品水含量 但要尽量控制好二段蒸发温度和压力 使401J JS出口熔融尿素中水含量尽可能低 同时造粒塔风窗应开大开完 喷头转速要控制得当 一般不超过250r min 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 70 为降低水含量 应确保二段蒸发温度在指标 138 140 范围内 真空度越高越好 但夏天循环水温度高 真空度不易提高 而且即使二段压力达到2kPa 绝 产品中水含量仍然超出0 3 wt 效果不大 但在雨天 因为相对湿度接近100 应适当关小造粒塔风窗 加强造粒塔维护 防止漏雨 同时调节好喷头转速 转速过高 产品中小颗粒增多 吸水加剧 同时有粘塔的危险 转速过低 则冷却效果不好 易粘结刮料机刮臂 而清理刮料机刮臂又是一件极不安全的工作 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 71 2 5 2 2缩二脲 Bi 的控制缩二脲在系统的生成情况如下 合成系统 0 3 左右 循环系统 0 4 左右 尿液储槽 0 5 0 6 左右 蒸发一段 0 8 左右 蒸发二段 0 9 左右 缩二脲的生成与游离氨含量 操作温度 停留时间三个因素有关 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 72 在合成系统 因游离氨含量高 主要是温度和停留时间影响 故系统应尽量在高负荷下运行 同时201 C壳侧压力PIC 918应严格控制在与负荷相对应的压力下 LIC203在不窜气的前提下尽可能低液位操作 在循环系统 因游离氨含量降低 缩二脲也有增加 但要兼顾高的分解率 故在循环系统只考虑降低LIC302液位的方法 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 73 在蒸发系统中 影响较大的是温度及停留时间 温度对缩二脲的生成极为敏感 故在保证水含量合格的前提下二段温度应低些 经验证明 在136 操作也是安全的 资料表明 二段温度每增加1 产品中缩二脲含量增加0 043 wt 此外 要使303 F尽量在低液位操作 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 74 3 5 2 3筛分的控制调节好喷头转速 可合理控制产品筛分 转速过高 产品中小颗粒增多 吸水加剧 同时有粘塔的危险 转速过低 粒度增加 但冷却效果不好 易粘结刮料机刮臂 而清理刮料机刮臂又是一件极不安全的工作 故正常生产时 喷头转速要控制得当 一般不超过250r min 要根据生产负荷确定转速 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 75 3 6水解解吸系统操作指南3 6 1水解解吸系统操作原则水解解吸系统主要由三个解吸塔和一个水解塔组成 作用是把701 F中的氨 二氧化碳和尿素回收利用 在解吸塔中利用低压蒸汽将工艺冷凝液中的NH3和CO2解吸出来 再把物料送水解塔 利用3 8MPa蒸汽把其中的尿素水解 以NH3和CO2的形式送冷凝器中冷凝 最终使得水解解吸系统的排液中尿素和氨含量都低于5mg L 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 76 对于解吸操作 一般要达到四点要求 1 解吸排液中尽可能不含NH3和CO2以保证不污染环境和减少损失 2 解吸出气中尽可能减少水的含量 3 解吸压力必须高于吸收系统压力以保证解吸气能畅通导入 4 在满足1 2条件前提下尽量节约蒸汽 第三点要求决定了解吸操作的压力 目前控制在0 4MPa A 塔底温度应该是该操作压力下水的沸点温度 即143 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 77 为满足第二点要求 需要塔顶温度越低越好 但为了回收解吸排水的余热 也不能降的太低 一般为使气相中含水不超过50 V 要求气相中水的分压必须低于0 2MPa A 对应的饱和水汽的温度为120 所以解吸塔出气温度不应超过120 又因为进解吸塔的氨水中 NH3 CO2 已达7 因此控制解吸塔出气温度为116 6 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 78 为满足第4点要求 就要控制进塔物料的温度 温度低则需多加蒸汽 而温度太高进塔后会发生闪蒸 使气相含水增加 一般使进塔温度低于出气温度 控制在111 7 水解塔的操作参数分别为 进料温度TI 8103为190 出气温度TI 810为187 出液温度TIC 811为200 水解塔压力PIC 804为1 54MPa 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 79 3 6 2水解解吸系统的控制3 6 2 1解吸塔出气温度的控制控制范围 TI 805113 117 控制目标 不超过120 相关参数 加热蒸汽量FIC 8102 氨水槽701 F浓度 进口物料温度TIC 803控制方式 DCS自动调节或手动调节 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 80 正常调整 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 81 异常处理 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 82 3 6 2 2水解塔出液温度的控制控制范围 TIC 811200 205 控制目标 不超过 5 相关参数 加热蒸汽量FIC 809 水解塔压力PIC 804 水解塔液位LIC 803控制方式 DCS自动调节或手动调节 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 83 正常调整 大庆石化公司化肥厂 84 异常处理 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 85 4 装置目前存在的问题及解决办法 4 1水解系统LIC803手动控制 解决办法 仪表车间制定控制方案 大修进行检查 4 2新蒸发系统BI高 解决办法 考察同类装置 大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座 大庆石化公司化肥厂 86 5 装置进行过的技术改造及改造后装置的情况 大庆石化公司化肥装置是七十年代引进的大型化肥装置 合成氨装置为KELLOGG型 原设计日产1000吨 原料为油田伴生气 尿素装置为荷兰Stamicarbo