添加藥劑生產(chǎn)增值尿素工藝的研究應(yīng)用

孫云龍,徐 亮,于 鳳

（中海石油華鶴煤化有限公司，黑龍江 鶴崗154100）

中海石油華鶴煤化有限公司（簡稱華鶴公司）尿素裝置設(shè)計生產(chǎn)大顆粒尿素1 860 t/d，尿素裝置采用Stamicarbon 2000+ 工工藝，大顆粒工藝采用荷豐流化床造粒技術(shù)。華鶴公司利用原有尿素裝置，新增加一套蒸發(fā)裝置，即小蒸發(fā)裝置，用于生產(chǎn)增值尿素，通過產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整推進轉(zhuǎn)型升級，對常規(guī)尿素產(chǎn)品進行改性增值，滿足市場需求，進而提高大顆粒尿素產(chǎn)品附加值。小蒸發(fā)項目于2019年10月開工，11月完工投用，并用于生產(chǎn)不同品種的增值尿素，包括鋅腐酸增值尿素、聚氨鋅增值尿素、穩(wěn)定性增值尿素、多肽增值尿素、殼寡糖增值尿素、魚蛋白增值尿素。但由于生產(chǎn)增值尿素所用添加劑種類不同，其中含有的C l-和一些不確定的組分會對整個系統(tǒng)造成嚴重的腐蝕隱患。因此自小蒸發(fā)系統(tǒng)投用以來，華鶴公司將產(chǎn)生的含有C l-的工藝冷凝液（主要成分為稀氨水）單獨回收，通過冷凝液泵送至鍋爐，使鍋爐燃燒后產(chǎn)生的氮氧化物與工藝冷凝液中的氨反應(yīng)生成氮氣，實現(xiàn)小蒸發(fā)系統(tǒng)生產(chǎn)增值尿素并與原尿素系統(tǒng)隔離，同時實現(xiàn)鍋爐煙氣脫硝?，F(xiàn)對華鶴公司增值尿素生產(chǎn)工藝介紹如下。

1 大顆粒尿素的生產(chǎn)工藝流程

從界區(qū)來的液氨首先被高壓氨泵送往高壓洗滌器，在高壓洗滌器內(nèi)與高壓甲銨泵送來的甲銨液換熱后一起進入池式反應(yīng)器，在池式反應(yīng)器內(nèi)與二氧化碳壓縮機送來的二氧化碳接觸反應(yīng)，生成低濃度尿液進入氣提塔，尿液通過二氧化碳氣提后進入精餾塔精餾，離開精餾塔后尿液進入閃蒸罐，從閃蒸分離器出來的質(zhì)量分數(shù)約71%的尿素溶液進入尿液儲槽。尿液通過尿素溶液泵送入一段蒸發(fā)加熱器，再經(jīng)一段蒸發(fā)分離器分離氣液后，得到質(zhì)量分數(shù)95%左右的尿素溶液。一段蒸發(fā)分離器的壓力為0.033 MPa（A），溫度約130℃。離開一段蒸發(fā)分離器的尿液進入二段蒸發(fā)加熱器加熱，再經(jīng)過二段蒸發(fā)分離器分離氣液后得到進一步提濃的尿素溶液，即熔融尿素，最終通過熔融尿素泵出口的熔融尿素質(zhì)量分數(shù)是97.6%。二段蒸發(fā)分離器壓力為0.022 MPa（A），熔融尿素溫度132℃。熔融尿素通過熔融尿素泵后送至造粒工段。在流化床造粒工藝中，顆粒尿素的生產(chǎn)是通過把熔融尿素噴灑到流化狀態(tài)下的晶種上完成的，再經(jīng)過篩分系統(tǒng)將滿足指標要求的成品尿素送至包裝工序。

2 增值尿素的生產(chǎn)原理及工藝流程

2.1 增值尿素及其生產(chǎn)原理

增值尿素產(chǎn)品的特點就是產(chǎn)品的多樣化，可以根據(jù)市場需求通過調(diào)整添加劑的組分，來生產(chǎn)不同品種的增值尿素產(chǎn)品。

增值尿素的生產(chǎn)原理是將添加劑按配比配制好后，送入小蒸發(fā)系統(tǒng)與尿素溶液一起混合、提濃后送至造粒，最終生產(chǎn)出增值尿素。添加劑不與尿素溶液發(fā)生反應(yīng)。

2.2 增值尿素生產(chǎn)工藝流程

增值尿素生產(chǎn)工藝流程示意圖如圖1所示。

圖1 增值尿素生產(chǎn)工藝流程示意圖

尿液回收槽中含尿素質(zhì)量分數(shù)45%的稀尿素溶液由回收槽泵送入新增一段蒸發(fā)分離器，分離出的尿液去新增二段蒸發(fā)分離器，在0.018 MPa(A)、132℃下被濃縮為質(zhì)量分數(shù)約96%的熔融尿素，經(jīng)分離段分離后，由新增熔融尿素泵送往原熔融尿素泵進口。添加劑在添加劑槽中配制完成，經(jīng)添加劑泵輸送至新增一段蒸發(fā)分離器入口與尿液進行混合，完成尿液中助劑的添加。新增一段蒸發(fā)分離器氣相經(jīng)新增一段蒸發(fā)冷凝器冷凝后進行回收，未凝氣經(jīng)過新增一段蒸發(fā)噴射器增壓后送入新增最終冷凝器，新增最終冷凝器的不凝氣經(jīng)排氣筒排至大氣；新增二段蒸發(fā)分離器氣相經(jīng)新增二段蒸發(fā)冷凝器冷凝后回收，未凝氣經(jīng)新增二段蒸發(fā)噴射器與新增一段蒸發(fā)分離器頂部氣相混合后，送至新增一段蒸發(fā)冷凝器冷凝。來自各冷凝器的含氨工藝冷凝液進入新增氨水槽，再由氨水槽泵送出界區(qū)，實現(xiàn)了含C l-冷凝液與系統(tǒng)的隔離、回收。

3 增值尿素生產(chǎn)情況

3.1 鋅腐酸尿素的質(zhì)量指標

增值尿素鋅腐酸尿素執(zhí)行華鶴公司企業(yè)標準Q/HGHH 005—2019，其與GB/T2440—2017中對農(nóng)業(yè)用（肥料）尿素的要求對比見表1。

表1 華鶴公司鋅腐酸尿素企業(yè)標準Q/HGHH 005—2019與GB/T 2440—2017指標對比%

3.2 鋅腐酸尿素產(chǎn)品分析數(shù)據(jù)

鋅腐酸尿素產(chǎn)品分析數(shù)據(jù)如表2所示。對比表1、表2發(fā)現(xiàn)，小蒸發(fā)系統(tǒng)投用生產(chǎn)增值尿素鋅腐酸尿素期間，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，各指標正常，鋅腐酸尿素的縮二脲、水分、總氮、粒度、甲醛等指標滿足國標要求，鋅腐酸含量滿足企業(yè)標準要求。

表2 鋅腐酸尿素產(chǎn)品分析數(shù)據(jù)%

3.3 冷凝液系統(tǒng)運行情況

生產(chǎn)鋅腐酸尿素期間，小蒸發(fā)系統(tǒng)新增氨水槽、尿液回收槽、蒸汽冷凝液系統(tǒng)、原系統(tǒng)氨水槽、池式反應(yīng)器出液分析數(shù)據(jù)分別見表3～7。由表3～7數(shù)據(jù)可以看出，將含有C l-的工藝冷凝液回收，可有效防止含有C l-的工藝冷凝液進入原系統(tǒng)，避免造成對高壓設(shè)備的腐蝕，達到了小蒸發(fā)系統(tǒng)用于生產(chǎn)增值尿素并與原尿素系統(tǒng)隔離的目的，同時，產(chǎn)生的工藝冷凝液（主要成分為稀氨水）通過外送泵送至鍋爐煙道，與煤燃燒后產(chǎn)生的氮氧化物反應(yīng)，生成氮氣，達到尾氣凈化的目的。

表3 小蒸發(fā)系統(tǒng)新增氨水槽分析數(shù)據(jù)（質(zhì)量分數(shù)）

表4 尿液回收槽分析數(shù)據(jù)（質(zhì)量分數(shù)）

表5 蒸汽冷凝液系統(tǒng)分析數(shù)據(jù)（質(zhì)量分數(shù)）

表6 原系統(tǒng)氨水槽分析數(shù)據(jù)（質(zhì)量分數(shù)）

表7 池式反應(yīng)器出液分析數(shù)據(jù)（質(zhì)量分數(shù)）

4 存在問題及解決措施

小蒸發(fā)系統(tǒng)投用生產(chǎn)鋅腐酸尿素期間，由于鋅腐酸藥劑自身特性，在小蒸發(fā)系統(tǒng)內(nèi)介質(zhì)流動性差，尤其在新增二段蒸發(fā)分離器內(nèi)出現(xiàn)氣泡，導(dǎo)致新增蒸發(fā)系統(tǒng)負壓不穩(wěn)定，新增蒸發(fā)系統(tǒng)設(shè)備小，新增二段蒸發(fā)液位隨著負壓波動，液位嚴重超高時，氣相管線易堵塞，負壓無法維持。為確保完成鋅腐酸尿素生產(chǎn)任務(wù)，將添加劑加藥系統(tǒng)并入點由小蒸發(fā)系統(tǒng)入口改至原熔融尿素泵入口，切換后小蒸發(fā)系統(tǒng)恢復(fù)正常。添加劑直接通過原熔融尿素泵入口進入造粒工段，會導(dǎo)致成品水含量上升，但仍控制在指標范圍內(nèi)。

5 結(jié) 語

小蒸發(fā)系統(tǒng)的投用，滿足了華鶴公司生產(chǎn)不同品種增值尿素的要求，將產(chǎn)生的含有C l-的工藝冷凝液單獨回收，通過氨水槽泵送至鍋爐脫硝使用，有效防止含C l-工藝冷凝液進入原系統(tǒng)，造成高壓設(shè)備腐蝕，達到了小蒸發(fā)系統(tǒng)用于生產(chǎn)增值尿素并與原尿素系統(tǒng)隔離的目的，同時滿足鍋爐煙氣脫硝的要求。