淺談甲醛對水解系統(tǒng)的影響

宋洪衛(wèi)

摘要：自裝置試車到正常生產(chǎn)，尿素成品中粉塵較多，所以2014年7月份尿素裝置決定在蒸發(fā)系統(tǒng)增加甲醛。增加甲醛后尿素成品質(zhì)量得到了改善，后續(xù)問題是甲醛進入水解系統(tǒng)導(dǎo)致電導(dǎo)升高，氨含量上升。文章對甲醛對水解系統(tǒng)的影響進行了探討。

關(guān)鍵詞：尿素；甲醛；電導(dǎo)；氨含量；水解系統(tǒng)；成品質(zhì)量 文獻標(biāo)識碼：A

中圖分類號：X801 文章編號：1009-2374（2016）26-0075-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.26.036

1 概述

為了提高尿素成品質(zhì)量、增加成品強度與減少粉塵粒度，裝置在2014年7月開始向蒸發(fā)系統(tǒng)中添加甲醛。由于甲醛的添加位置特殊，甲醛在生產(chǎn)裝置中與工藝介質(zhì)發(fā)生各種化學(xué)反應(yīng)，從而影響解吸水解運行效果。甲醛存在于系統(tǒng)中不僅影響水解塔中尿素水解程度，同時也影響水解凈水指標(biāo)，如氨含量、pH值、電導(dǎo)率等。甲醛主要來源于蒸發(fā)U型管添加的甲醛通過抽真空冷凝進入氨水槽及水解解吸系統(tǒng)，如圖1所示：

2 水解流程

呼倫貝爾金新化工有限公司的尿素水解系統(tǒng)采用的是荷蘭Stamicarbon公司的水解、解吸系統(tǒng)。該技術(shù)特點是：水解塔為立式結(jié)構(gòu)，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、占地面積小、容積大、停留時間長，工藝?yán)淠号c蒸汽在塔內(nèi)逆向接觸，操作簡單，水解凈水指標(biāo)能達NH3≤3mg/L、Ur≤3mg/L。

尿素生產(chǎn)過程中在蒸發(fā)系統(tǒng)中會產(chǎn)生大約含7.5%NH3、5.9%CO2和1.6%Ur的工藝?yán)淠骸＿@些工藝?yán)淠簝Υ嬖诎彼踁703內(nèi)，由解吸水解系統(tǒng)處理。解吸水解系統(tǒng)中有兩個解吸塔C801A/B，它主要是在C801B底部通入0.4MPa蒸汽，對工藝?yán)淠褐械腘H3和CO2進行蒸餾。經(jīng)過這道工序后，冷凝液中的NH3和CO2基本上被蒸餾出來，但冷凝液中還有大量的尿素。水解給料泵P801A/B將含有尿素的工藝?yán)淠哼M行加壓，經(jīng)過換熱器E803A/B加熱后送入水解塔C803，在此設(shè)備中通入2.3MPa的蒸汽，使得C803內(nèi)操作條件是1.8MPa壓力205℃的溫度，在這樣的條件下，尿素發(fā)生水解反應(yīng)：

CO（NH2）2+H2O=2NH3+CO2

出水解塔C803的尿液中尿素基本上被除盡，但還有少量的NH3和CO2，因此再把水解液送至第二解吸塔C801B進行最后一次蒸餾，從C801B出來的液體稱之為凈水，其指標(biāo)為NH3≤3mg/L、Ur≤3mg/L，送至熱電的凝結(jié)水箱。若外送凈水電導(dǎo)率CI8101<30μs/cm時可以切換至循環(huán)水系統(tǒng)，凈水電導(dǎo)率CI8101大于30μs/cm時必須停止外送循環(huán)水，通過FIC8106改送至V703。水解系統(tǒng)流程圖見圖2所示：

3 蒸發(fā)系統(tǒng)對水解系統(tǒng)的影響

蒸發(fā)一、二段的真空控制過高，導(dǎo)致在蒸發(fā)分離器內(nèi)（S401、S402）閃蒸出去的甲醛、NH3、CO2和Ur就會增多，S401、S402內(nèi)的甲醛、NH3、CO2和Ur過多的被帶入蒸發(fā)冷凝系統(tǒng)中，導(dǎo)致V703內(nèi)氨、尿素、甲醛含量升高。

蒸發(fā)系統(tǒng)長時間打循環(huán)也對水解解吸的正常運行有一定的影響，甲醛一直添加到蒸發(fā)系統(tǒng)，導(dǎo)致V302甲醛含量上升，其次抽真空二次蒸汽含甲醛量升高導(dǎo)致較多甲醛進入V703。

2015年5月14號蒸發(fā)多次打循環(huán)，蒸發(fā)系統(tǒng)添加甲醛量無變化，水解電導(dǎo)上漲至26μs/cm，水解壓力PI8102為1.86MPa，解吸壓力PI8101為0.27MPa。這就說明：蒸發(fā)大量甲醛、游離氨、二氧化碳進入水解解吸系統(tǒng)，導(dǎo)致濃度升高。

4 裝置運行情況

4.1 添加甲醛前的系統(tǒng)狀態(tài)

添加甲醛前水解凈水電導(dǎo)率為10μs/cm以下，加入甲醛后電導(dǎo)率升高到15μs/cm，凈水中氨含量分析結(jié)果由原來的0.5mg/kg升高到3mg/kg左右，氨的含量上升比較明顯，尿素含量變化不是很大。

4.2 甲醛對尿素水解程度的影響

尿素溶液在80℃就能水解，溫度越高，水解越徹底，在溫度達到190℃以上時，基本就能完全水解。由于尿素中含有微量甲醛，系統(tǒng)長時間運行，甲醛被氧化成甲酸。尿素水解反應(yīng)第一步CO（NH2）2+H2O→NH2COONH4能夠完全反應(yīng)，第二步的NH2COONH4+H2O→（NH4）2CO3或NH2COONH4+H2O→NH4HCO3不能夠完全進行水解，直接影響第三步：（NH4）2CO3→2NH3+CO2+H2O或NH4HCO3→NH3+CO2+H2O的分解，從而導(dǎo)致水解凈水當(dāng)中氨的含量較高。

5 甲醛進入系統(tǒng)的處理

由于甲醛進入水解解吸系統(tǒng)，不好分離出去，使之水解反應(yīng)不完全，可采取以下措施來降低甲醛對水解解吸系統(tǒng)的影響：（1）增加反應(yīng)液在設(shè)備的停留時間，使反應(yīng)進行時間延長，能使尿素水解完全，使NH2COONH4進行完全分解，使酸性溶液減少，更好地控制水解電導(dǎo)；（2）對水解塔的設(shè)備結(jié)構(gòu)進行改造，可以相應(yīng)增加塔板數(shù)量，增加反應(yīng)時間，使NH2COONH4能完全分解，從而控制電導(dǎo)；（3）車間通過技改S402膨脹節(jié)處增加檢修人孔和環(huán)狀噴淋裝置，每班進行兩次沖洗減少設(shè)備內(nèi)部縮二脲的積存；（4）嚴(yán)格控制蒸發(fā)添加甲醛含量，在加減負(fù)荷過程中盡量控制甲醛量，防止進入到水解系統(tǒng)中的甲醛含量過多導(dǎo)致水解系統(tǒng)的波動；（5）蒸發(fā)的真空度盡量與負(fù)荷相匹配，過度抽真空也會增加游離的甲醛通過抽真空進入到水解解吸系統(tǒng)。蒸發(fā)在打循環(huán)過程中，將甲醛切除系統(tǒng)，等系統(tǒng)恢復(fù)正常后再投入甲醛進系統(tǒng)，也可以破掉真空，防止二次蒸汽進入V703導(dǎo)致甲醛濃度升高；（6）通過對工藝上的優(yōu)化操作，盡量控制甲醛對水解解吸的影響。提高水解塔塔底溫度TI8107，溫度高能使水解更徹底，同時也提高水解塔壓力PI8102，控制解吸塔溫度TI8109在130℃～140℃之間，盡量提高解吸塔壓力PIC8101。注意對TI8111溫度點的控制，水含量的控制也很重要，它反映了V801里面的濃度。由于解吸塔的蒸汽量加得過多會導(dǎo)致解吸塔液泛，電導(dǎo)也會隨之

上漲。

6 結(jié)語

由于尿素粉塵含量多，尿素添加甲醛，粉塵量有明顯的改善，但由于添加的甲醛進入到水解解吸系統(tǒng)，使其反應(yīng)受影響，導(dǎo)致水解凈水電導(dǎo)率上升，氨含量升高，希望通過對系統(tǒng)的調(diào)整處理好水解解吸系統(tǒng)中甲醛帶來的影響。

參考文獻

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[4] 袁一.化肥工學(xué)叢書：尿素[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1997.

（責(zé)任編輯：王 波）