二氧化碳汽提工藝在尿素生產(chǎn)中的應(yīng)用

張月濤

（中海石油華鶴煤化有限公司，黑龍江鶴崗 154100）

1 二氧化碳汽提工藝在尿素生產(chǎn)中的工作原理及操作過程 分析

1.1 二氧化碳汽提工藝在尿素生產(chǎn)中的工作原理

壓縮機出口的二氧化碳從汽提塔底部進入，與分離出來的氨、水蒸氣接觸后共同進入池式反應(yīng)器的底部。而液氨在高壓洗滌器中與高壓甲胺泵來的甲胺液混合之后，一同進入池式反應(yīng)器的冷凝段，之后通過分布管均勻到達池式反應(yīng)器中。而在反應(yīng)器中足夠的停留時間使得一部分甲胺轉(zhuǎn)化為尿素。隨后，反應(yīng)生成的尿素、未轉(zhuǎn)化的甲胺、氨和二氧化碳會一同進入池式反應(yīng)器的絕熱段，這時甲胺會進一步轉(zhuǎn)化為尿素。

1.2 二氧化碳汽提工藝的操作過程

1.2.1 加熱蒸汽量的合理調(diào)節(jié)

當尿素生產(chǎn)時蒸汽壓力過高時，便會加劇塔內(nèi)的腐蝕，給生產(chǎn)工作帶來了很多麻煩。反之，尿素生產(chǎn)時蒸汽壓力過低，就會使得氨含量在汽提液中的占比增加，就會對低壓系統(tǒng)的發(fā)展、運行造成不利的影響，增加了尿素生產(chǎn)的難度，在返回合成塔時會需要更多的水量，這就使相關(guān)單位的成本投入量有所增加。所以需要合理調(diào)節(jié)加熱蒸汽壓力，通過放緩速度、嚴格控制壓力調(diào)控區(qū)間等措施來減少系統(tǒng)的波動，使得汽提效果達到理想目標，從而為之后的生產(chǎn)環(huán)節(jié)打好基礎(chǔ)。

1.2.2 汽提塔液位的合理調(diào)節(jié)

當汽提塔液位升高或下降時，其不會影響到尿素生產(chǎn)效果，但會給該工藝造成一些損失，可能會增加縮二脲的生成量。所以為了有效控制尿素水解過程中所帶來的損失，需要適當降低汽提塔的液位，以達到工藝的生產(chǎn)需求。

1.2.3 保證汽提塔中氣液的分布均勻

當汽提塔的液體分布孔出現(xiàn)堵塞、過大等現(xiàn)象時，就會使各個汽提管出現(xiàn)液體流量增加或減少的現(xiàn)象，而汽提管中液體流量會與氣體流量發(fā)生作用，這便會影響到氣體的通過量，從而不利于汽提塔的正常生產(chǎn)工作。當汽提管中液體流量增加時，會導(dǎo)致液膜增加，從而使得氣體的流通路徑變少，流通阻力增大，導(dǎo)致氣體流量減少；反之，液體流量減少便會導(dǎo)致液膜厚度減小，汽提所受到的阻力減小，從而使其通過量有所增加，使得氨含量在出液中所占的比例增大，使得生產(chǎn)效率不高。所以應(yīng)注重汽提塔中氣液的分布量，當發(fā)現(xiàn)液體分布孔不正常時需要及時采取針對性措施，以保證塔內(nèi)氣液分布均勻，從而促進整個生產(chǎn)系統(tǒng)的高效運行。

2 二氧化碳汽提工藝應(yīng)用于尿素生產(chǎn)中所存在的問題及解決措施

2.1 腐蝕問題

在高溫狀態(tài)下，尿素的腐蝕原理為尿素異構(gòu)化生成的氰酸銨分解形成游離氰酸而致腐蝕，甲胺的腐蝕原理主要是甲胺受到了水解作用、電化學(xué)作用之后便會產(chǎn)生游離碳酸而出現(xiàn)酸腐蝕。為了更好地控制腐蝕，工作人員需要針對腐蝕現(xiàn)象產(chǎn)生的原因進行分析，而引起腐蝕的介質(zhì)主要有以下幾種：一是甲胺在高溫情況下會加劇對設(shè)備的腐蝕。二是氨，其主要起到了抑制氰酸生成、提高pH的作用，但由于合成塔出液的氨碳比指數(shù)過高，就會對設(shè)備造成一些腐蝕。三是水中的氯離子和溶解氧分別會造成應(yīng)力腐蝕和氧化腐蝕等現(xiàn)象。為了嚴格控制尿素生產(chǎn)過程中的腐蝕現(xiàn)象，工作人員需要對氨碳比、溫度、壓力等進行嚴格控制，并改造脫鹽水系統(tǒng)，有效降低水中的氧含量，同時也要做好設(shè)備的保溫防護措施，以緩解設(shè)備的腐蝕現(xiàn)象

2.2 泄漏問題

由于二氧化碳汽提工藝在生產(chǎn)過程中涉及四臺高壓設(shè)備，若是操作過程出現(xiàn)問題，如開車時升溫過快、停車時降壓過猛、對閥門用力進行開關(guān)等，都會導(dǎo)致設(shè)備的封頭、閥門出現(xiàn)泄漏問題。同時，腐蝕現(xiàn)象也與泄漏問題相關(guān)聯(lián)。針對以上出現(xiàn)的問題，必須要在開車之前進行系統(tǒng)檢修，以保證設(shè)備的封頭、法蘭等熱緊。

2.3 產(chǎn)品質(zhì)量問題

影響尿素產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素有兩種：第一，縮二脲。一般來說，溫度一定時，停留時間越長，生成縮二脲的效率越高；而停留時間一定時，溫度也與縮二脲的生成率成正比。第二，水含量。尿素中的水分含量與相對濕度等相關(guān)，若水含量過高，將會降低產(chǎn)品質(zhì)量，影響到尿素的純度。為了解決產(chǎn)品質(zhì)量問題，工作人員需要控制尿素在設(shè)備中的停留時間，并有效降低操作溫度。其次，需要提高合成系統(tǒng)的反應(yīng)能力，適當調(diào)節(jié)氨碳比。最后，控制好蒸發(fā)器的壓力、溫度，保證其在規(guī)定范圍內(nèi)，從而有效保證尿素質(zhì)量。

3 尿素生產(chǎn)中二氧化碳汽提法的新工藝

3.1 升溫鈍化采用純蒸汽升溫鈍化方法

純蒸汽升溫鈍化法只需要在傳統(tǒng)生產(chǎn)裝置的合成塔大降液管處安裝一個蒸汽升溫管，要求該升溫管的壓強為0.88MPa，蒸汽不需要流入合成塔內(nèi)，而是需要先經(jīng)過升溫管使一部分蒸汽向上進入高壓洗滌口中，另一部分蒸汽則需要向下進入到反應(yīng)池的冷凝段中，在升溫鈍化環(huán)節(jié)完成之后再進入合成塔。這一方法相較于傳統(tǒng)升溫鈍化法而言，其操作更為簡便，不需要專門配置二氧化碳管線等，不容易受到其他因素的制約，只需要足夠壓強的蒸汽便可以完成，同時也能夠保證尿素生產(chǎn)效果達到預(yù)期目標。

3.2 低壓開車工藝

低壓開車工藝與高壓開車工藝的出料方式有所區(qū)別，其能夠在降低開車壓力的同時將出料時間由4h降低到3h以內(nèi)，這不僅能夠有效降低二氧化碳汽提工藝的生產(chǎn)能耗，還可以保證機械設(shè)備的性能不受損，有效延長其使用壽命。同時，在低壓開車時，不需要二氧化碳壓縮機來完成投、出料的任務(wù)，這就有效降低了噪聲污染及廢氣污染。而低壓開車工藝相較于高壓開車工藝的優(yōu)勢在于以下幾點：一是壓力容易控制；二是開車時間縮短；三是能夠節(jié)能降耗，滿足尿素生產(chǎn)的環(huán)保要求。

3.3 高壓調(diào)溫水控制

通過借助低溫控制實現(xiàn)的高壓調(diào)溫水控制方式，在汽提工藝中能使合成塔中的尾氣得到充分回收利用。該工藝主要是借助脫氫系統(tǒng)中的脫氫能力而使二氧化碳中的氫氣脫出，從使得高調(diào)水溫度降低至50℃，減輕了水加溫時所造成的能源損耗現(xiàn)象。高調(diào)水系統(tǒng)的優(yōu)點主要有以下幾點：一是能夠有效降低氨的損失，使氨含量在尾氣中的占比減少；二是可以減少高壓洗滌器的設(shè)備熱損面積，延長其使用壽命；三是能夠降低機泵負荷，使得設(shè)備能夠輕松運行。

3.4 選用回流冷凝水降低冷凝發(fā)生的概率

甲胺在尿素生產(chǎn)中的回流冷凝液當中占比很高，此時結(jié)晶溫度的標準為42℃。為了有效降低低溫結(jié)晶現(xiàn)象發(fā)生的概率，可以選用回流冷凝水來保證水溫達到35℃以上，有效避免了尿素生產(chǎn)過程中的冷凝現(xiàn)象。同時在選用的冷卻水管中，一般選擇使用半封閉循環(huán)水方式來合理調(diào)節(jié)溫度，這樣既能夠掌握小排水量，還能夠有效降低冷卻水所造成的不利影響。

4 結(jié)語

二氧化碳汽提工藝對于尿素生產(chǎn)的發(fā)展起到了非常重要的推動作用，其所擁有的諸多優(yōu)點是其他生產(chǎn)工藝所無法比擬的。而在實際應(yīng)用過程中，設(shè)備腐蝕、泄漏、產(chǎn)品質(zhì)量等問題便會導(dǎo)致尿素生產(chǎn)質(zhì)量有所降低。所以相關(guān)單位需要加強對該工藝的重視程度，嚴格控制各個條件及比例。同時，尿素生產(chǎn)單位也需要加強先進人才的引進與培養(yǎng)工作，不斷提高該團隊的綜合素養(yǎng)，以促進二氧化碳汽提法的正常進行。