煤化工企業(yè)尿素生產(chǎn)過程中的節(jié)能與降耗研究

姜桂明

摘要：能源作為社會群體賴以生存和發(fā)展的重要物質基礎之一，隨著工業(yè)經(jīng)濟快速發(fā)展，能源消耗量與日俱增。煤化工作為化工行業(yè)中的重要組成部分，能源消耗量占比較高，尿素作為傳統(tǒng)煤化工產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品之一，隨著國家有關部門對能源消耗總量的控制，節(jié)能、減排、降耗將是尿素行業(yè)發(fā)展的必然選擇。

關鍵詞：尿素生產(chǎn);節(jié)能;降耗;措施

1導言

煤炭是我國重要的基礎能源，我國能源資源的基本特點是富煤、貧油、少氣，為確保我國能源供應安全，煤化工行業(yè)近十年來獲得飛速發(fā)展，尿素作為傳統(tǒng)煤化工產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品之一，尿素產(chǎn)能從2006年的3869萬噸增長至2016年的8455萬噸，因此加強尿素生產(chǎn)過程中的節(jié)能、降耗具有十分重要的意義。

2尿素生產(chǎn)工藝簡介

尿素，化學名稱碳酰二胺，動物蛋白質代謝后的產(chǎn)物，是一種由碳、氮、氧和氫組合形成的有機化合物，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中通常用作植物的氮肥。尿素生產(chǎn)過程中是將來自合成氨系統(tǒng)的液態(tài)NH和CO氣體，通過加壓，控制在一定的條件下反應生成尿素，并將未完全反應的物料分解分離并完全回收;生成的尿素溶液經(jīng)蒸發(fā)除去水分，使其含量達到99%以上，然后將熔融尿液送往造粒塔，加工成合格的固體尿素顆粒。

尿素的化學合成反應分為兩步：一是液氨和二氧化碳反應生成氨基甲酸銨，二是氨基甲酸銨脫水生成尿素。其中，第一步是強放熱的反應，加壓有水條件下反應速度很快，第二步是溫和可逆的吸熱反應，反應速度相對較慢。目前，工業(yè)上常用的尿素合成工藝主要有水溶液全循環(huán)、CO汽提法和氨氣提法三種方法。

3尿素生產(chǎn)過程中節(jié)能降耗的重要性

節(jié)能降耗是企業(yè)的生存之本，尿素生產(chǎn)企業(yè)也不例外，只有堅持節(jié)約發(fā)展、清潔發(fā)展、安全發(fā)展，才能實現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟效益又好又快發(fā)展。同時，國家節(jié)約能源法指出 “節(jié)約資源是我國的基本國策”，國家有關部門會每年對企業(yè)產(chǎn)品能耗情況進行相關節(jié)能審核。當前，我國尿素生產(chǎn)企業(yè)存在生產(chǎn)設備與技術落后、能源消耗高以及產(chǎn)出量低等狀況，導致經(jīng)濟效益低，不利于企業(yè)的長期發(fā)展，所以加強尿素生產(chǎn)的節(jié)能降耗研究是十分重要。尿素生產(chǎn)企業(yè)應當積極對裝置設施以及生產(chǎn)技術等進行創(chuàng)新研究，降低尿素產(chǎn)品能耗，助力企業(yè)實現(xiàn)良好的經(jīng)濟效益。

4尿素企業(yè)生產(chǎn)過程中能源因素辨識

尿素企業(yè)生產(chǎn)過程中能源消耗主要集中在電力和蒸汽兩方面，其中電力消耗主要集中在運轉電機設備，蒸汽消耗主要集中在尿素合成階段和蒸發(fā)造粒階段。根據(jù)我國現(xiàn)階段尿素企業(yè)現(xiàn)狀，部分尿素生產(chǎn)企業(yè)由于建廠時間早、生產(chǎn)技術落后、產(chǎn)量低、能耗高、設備陳舊等諸多方面的原因，造成電力、蒸汽等能源的浪費，導致尿素產(chǎn)品單位能耗較高，達不到國家要求的尿素產(chǎn)品單位能耗。

5尿素生產(chǎn)過程中節(jié)能降耗的措施

5.1實現(xiàn)尿素合成塔優(yōu)化，提高生產(chǎn)轉化率

對于尿素生產(chǎn)來說，合成塔的轉化過程是重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，若尿素合成塔本身存在轉化率不高的情況，則將直接造成該尿素裝置在實際生產(chǎn)過程中的運行效果較差，最終導致生產(chǎn)過程中的各項能源消耗提升。所以，要實現(xiàn)尿素生產(chǎn)過程中的能源消耗量降低，就勢必要實現(xiàn)尿素合成塔優(yōu)化，提高生產(chǎn)轉化率。第一，設備設計人員應當加強內(nèi)件的選擇工作。這是由于具有高強性能的內(nèi)件能在實際使用中避免氣液分離現(xiàn)象發(fā)生，有效阻止生成物的反混?？捎行崿F(xiàn)尿素所用的相關物料到時系混合強度與速度得到顯著的提升，在實現(xiàn)能源降低的同時提升尿素生產(chǎn)質量;第二，提高尿素合成塔的合成能力，實現(xiàn)規(guī)模效益，降低單位產(chǎn)品能耗，實現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟利益最大化。

5.2優(yōu)化穩(wěn)定生產(chǎn)工藝條件，實現(xiàn)二氧化碳轉化率提升

在尿素生產(chǎn)過程中，要嚴格穩(wěn)定工藝生產(chǎn)條件，優(yōu)化合成工藝指標。合成反應的CO轉化率受壓力、溫度、進料的氨碳比、水碳比以及物料在合成塔內(nèi)的停留時間等諸多因素的影響。這就需要操作人員嚴格執(zhí)行工藝指標進行操作，尤其是嚴格把控氨碳比與水碳比，可有效實現(xiàn)二氧化碳實際轉化率的提升。提高生產(chǎn)中的氨碳比例可有效避免系統(tǒng)腐蝕，還能進一步促進未反應氨的循環(huán)進行;尿素合成過程中會產(chǎn)生一定量的水，而過量的水存在，將可能造成甲氨水解反應，降低轉化率，造成轉化率降低等不利的影響因素。

5.3加強尿素生產(chǎn)中氨的回收系統(tǒng)優(yōu)化，實現(xiàn)氨耗量的降低

尿素在生產(chǎn)過程中要實現(xiàn)氨耗量的最大程度降低，除了要提升合成塔的轉化率，還應加強對該設備中回收系統(tǒng)的優(yōu)化。這是由于在尿素生產(chǎn)過程中只有保證中壓吸收塔具有良好的吸收性能，使得之后進入高壓圈的甲銨溶液具有較高的氨含量，才能最大程度實現(xiàn)氨耗量的降低。就中壓吸收塔的吸收性能來說，吸收塔塔底的溫度控制是保證良好吸收效果的重要部分。同時，為保證回收系統(tǒng)具有良好的運行效果，還應嚴格把控循環(huán)水的水溫，若溫度過高，將對甲銨、碳氨的生成造成限制。此外還應注重蒸汽向解析塔中的輸入，蒸汽注入過多或過少都將造成吸收效果的降低。

5.4降低尿素生產(chǎn)設備的用電消耗量

尿素生產(chǎn)的相關設備往往面臨著長周期滿負荷的運行條件，在這個過程中會造成過量的用電消耗量。生產(chǎn)企業(yè)應加強對相關設備的用電消耗量的控制。首先，在生產(chǎn)過程中應當盡量減少停開設備，避免兩臺同類型設備在低負荷情況下同時運行。其次，在保證該系統(tǒng)能夠長時間進行運行工作的基礎上，可通過降低壓縮機進入溫度，提升大氣量以及提高氨泵的打量方式來實現(xiàn)尿素生產(chǎn)過程中的設備用電消耗量降低，不斷提升生產(chǎn)負荷。再次，淘汰高耗能的用電設備，更換為先進高效的設備可有效提高設備能效。同時，對大型用電設備如氨泵、一甲泵及CO壓縮機等設備加裝變頻器，通過改變電機的運轉速度、軟啟動等技術手段，達到節(jié)電目的。還有，加強設備巡檢維護，通過采用更先進科學的維護設備和技術，減少用能設備損耗，降低用能設備的維護成本，從而有效地減少企業(yè)的能源消耗支出。然后，加強生產(chǎn)設備儀表管理，重視儀表顯示數(shù)值和實際值的對應，保障儀表的準確性。還要考慮到，CO壓縮機拖動方式的選擇，是選擇使用蒸汽為能源的汽輪機拖動壓縮機還是電動機拖動壓縮機。最后，對尿素生產(chǎn)過程中的換熱器進行定期清洗，提高換熱器的換熱效果。

6結論

實現(xiàn)尿素生產(chǎn)過程中的節(jié)能降耗對于煤化工企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)濟效益提升有著重要的意義，同時也有助于環(huán)境保護。在實際生產(chǎn)環(huán)節(jié)中應當就當前的生產(chǎn)環(huán)節(jié)進行能耗探討，抓住當前高能耗現(xiàn)象的根本原因，并積極進行節(jié)能裝置的設置以及節(jié)能技術的應用。從而實現(xiàn)尿素企業(yè)生產(chǎn)過程中的節(jié)能減耗，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。

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