尿素结块的原因分析及对策

中原大化集团有限责任公司尿素装置采用意大利斯纳姆汽提工艺，投产以来，始终存在尿素结块现象，影响尿素的质量，其具体表现为：①两粒尿素相互粘连形成像葫芦一样的尿素粒子；②多粒尿素相互粘连形成一个超大颗粒尿素；③多粒尿素相互粘连形成小块(一般至少几十粒)；④由喷头溢流、粘连在塔壁上的尿素下落等原因形成的小块。

1 原因分析

1.1 喷头连接波纹管

造粒喷头连接波纹管设计较长，在与造粒喷头连接的活卡前形成了一个较大的U型管段。由于该管段的存在，系统因故循环后，此段U型管内的尿液必须靠蒸汽吹扫排出，否则将造成U型波纹管线的堵塞。另一方面按操作法要求，系统工艺达标后必须预热喷头后再造粒。这样就使得吹扫U管和预热喷头所用蒸汽的冷凝液大量喷洒于塔底，造成尿素的粘连和结块。喷头连接U型管见图1。

图1 喷头连接U型管示意图

1.2 喷头转速

喷头转速过高容易引起粘塔，形成挂壁尿素。一旦挂壁尿素脱落，尿素结块就会随产品一起被送往包装系统，影响产品质量。如果转速太低，将导致尿素颗粒过分集中在较小的喷洒半径范围内，不能充分冷却，引起颗粒粘连和结块，甚至造成溢流。

1.3 尿液温度

一般将二段温度控制在136～138℃才能保证缩二脲优级品率，系统造粒前，造粒塔内空气未形成对流，造粒喷头预热温度过低，如造粒尿液温度较低，送料量过大，很容易造成喷头溢流产生结块。

1.4 造粒喷头振动

生产中喷头运行常处于不同程度的振动状态，如喷头驱动轴承振动过大，会在造粒过程中形成的抛物面外沿约有400mm的振幅，极易造成尿素颗粒相互碰撞产生粘连和结块。造粒喷洒抛物面见图2。

图2 造粒喷洒抛物面示意图

1.5 分离器真空度

正常生产中常有大量的缩二脲沉积在一、二段分离器喉管口(缩二脲在尿素生产中不可避免地存在，特别是低负荷状态下)，时间长了会部分堵塞喉管口的环形冲洗喷孔，使一、二段的真空度下降，尿液流动不畅引起粒度不均匀，强度下降，尿素结块。

1.6 杂物及缩二脲堵塞喷孔

蒸发长时间运行后，特别是在冲洗蒸发二段时，常有大块的缩二脲落下，经P108送至造粒喷头，堵塞喷头小孔，造成喷头溢流，尿素结块。另外喷头使用一段时间后，小孔上经常会滞留一些填料纤维、铁屑等杂质，导致尿素粒度减小并产生小结块现象。

1.7 造粒塔

造粒塔顶部百叶窗易被尿素粉尘堵塞。由于气体排除不畅，塔底进气量受到限制，出塔尿素温度高，加之喷头振动较大，极易产生尿素粒子相互碰撞粘连和结块。

1.8 尿液水含量高

系统工艺指标控制不当，尿液水含量高，致使尿液浓度下降也是造成尿素结块的一个重要原因。

1.9 三通阀内漏

蒸发系统循环升温和抽真空过程中，尿液浓度较低，如三通阀内漏就会造成漏出尿液下落后粘连和结块。

2 措施与对策

2.1 改喷头U型波纹管为直管连接

改U型连接波纹管为直管连接，减少喷头预热时间，避免预热喷头的蒸汽冷凝液下落后产生粘连和结块。

2.2 喷头转速

根据负荷选择合适的喷头转速，通过分析，对喷头转速进行标定，作出转速与负荷的关系见图3。

图3 喷头转速与负荷的关系图

在控制室内很容易根据负荷及时调整喷头转速，保持系统造粒送料量的平稳运行。

2.3 提高一、二段真空度

利用停车或各种停蒸发系统的机会，对蒸发系统进行热煮，将沉积在挡液板及喉管的缩二脲清除，以保证蒸发一、二段保持较高的真空度。再则蒸发系统运行时长期保持用工艺冷凝液小流量冲洗喉管口，可将喉管口产生的缩二脲随时带走，保证每班两次用冲洗水及工艺冷凝液冲洗喉管口及一、二段表面冷凝器10～15min，直到表面冷凝器试镜口无尿素附着，保证蒸发系统一、二段真空度分别控制在0.05～0.035MPa，0.006～0.003MPa正常指标范围内。

2.4 加装过滤网

在二段真空分离器下锥形上方加栅板型粗滤网，尿液储槽加装锥形过滤网，将大块缩二脲挡住，分割成小块并逐步溶解于尿液再送造粒喷头。投入使用后，运行效果良好，蒸发热洗的时间间隔大大延长，喷头堵塞、尿素结块现象明显减少。

2.5 改造三通阀

原三通阀三个密封面的四氟O形环槽设计过浅，O形环装上后，高温下密封面上的O形环圈常常被球阀阀口拉坏或咬断，致使密封作用完全丧失，造成三通阀内漏。将O形环槽加深至3.5mm后，完全解决了阀的内漏问题。

2.6 清理喷头及塔顶风窗

定期清洗造粒喷头，正常生产时，每旬清洗一次，如有杂质堵塞喷孔，要用软性工具捅掉孔内堵塞物，并用空气吹除。如发现粒度不合格，应立即倒换喷头。定期清理造粒塔上风窗沉积的尿素粉尘。根据出塔尿素温度，严格控制造粒塔底部风窗开度，特别是高温雨季由专人负责监控。

2.7 减小喷头振动

加强造粒喷头驱动轴承的维修，减小和消除喷头振动，避免尿素颗粒相互碰撞产生粘连和结块现象的发生。严格控制工艺指标，稳定装置运行。

3 结语

通过技术改造和优化工艺操作，尿素结块现象得到明显控制，尿素外观质量得到提高，达到农用尿素优级品的指标。