三聚氰胺环保装置解吸水解稳定运行措施

王越峰，王芳

(河南中原大化有限责任公司，河南濮阳 457004)

三聚氰胺环保装置解吸水解稳定运行措施

王越峰，王芳

(河南中原大化有限责任公司，河南濮阳 457004)

介绍了三套三聚氰胺装置及一套水溶液全循环法尿素装置的后续工艺水处理的解吸—水解系统的工艺流程、工艺原理、运行状况、运行中出现的问题，针对存在问题进行了多项技术改造，使系统达到满负荷、长周期、安全、稳定运行，排出的精制水达标重新循环利用，减少了资源的浪费，同时减少了就地排放而造成的环境污染。

解吸;技术改造;环保

中原大化公司第一套三聚氰胺装置于2000年4月投料成功，三聚氰胺生产能力达1.2万t/a，并在2002年建造了同样能力的第二套装置。两套装置的工艺冷凝液送入斯那姆氨汽提法52万t/a尿素装置(大尿素)回收。2005年10月3万t/a三聚氰胺及配套11万t/a尿素(小尿素)投产，小尿素氨泵、甲胺泵填料冲洗水采用的是第三套的工艺冷凝液，斯那姆氨汽提尿素装置已无法回收第三套工艺冷凝液。若将这一套三聚氰胺产生的工艺废水排放必将造成浪费，且污染环境。中原大化公司在2005年配套建造了工艺冷凝液回收装置，实现了“零”排放。本文就解吸—水解系统工艺、运行状况及后续改造进行简要分析研究。

1 生产工艺

1.1 水解生产工艺流程(如图1所示)

三套三聚氰胺尿素浓缩系统产生的含尿素2%、NH36%、CO23%的工艺冷凝液被送往冷凝液储槽V8501，通过解吸塔给料泵P8501A/B送至解吸塔C8501，再进入C8501之前先在解吸塔预热器E8501里与C8501底部出液进行换热，之后加热到120℃，流量由FIC80905控制，满负荷时30 t/h。

图1 解吸—水解工艺流程

解吸塔分为上下两段，上塔顶部操作温度为125℃，工艺冷凝液自上而下与底部蒸汽逆流接触，NH3和CO2被解吸出来，从上塔底部出来的溶液被水解器给料泵P8502A/B送至水解器R8501，在水解器R8501中，通入3.65 MPa、244℃的高压蒸汽，尿素在3.45 MPa、235℃的条件下水解成 NH3和CO2，气相与解吸塔气相混合后，送入塔顶冷凝器E8504中冷凝，然后被收集在碳铵液储槽V8502，通过碳铵液泵P8503A/B送往大尿素装置或小尿素装置;另有一部分作为回流液被送往解吸塔顶部以控制塔顶温度，水解器操作压力由PV80955控制，温度通过FIC80951控制。出水解器的不含尿素的溶液与水解器换热器E8503换热后在LV80953控制下被送往解吸塔下段进一步被解吸，从塔底排出温度为153℃不含氨、尿素的精制水经 E8501和E8502换热后降至50℃送往锅炉作为给水。

解吸塔操作压力由PV80914控制，压力在0.35 MPa左右，解吸塔温度通过蒸汽调节阀FV80934，上塔液位由LV80926控制、下塔液位由LV80923控制。

1.2 工艺原理

1.2.1 解吸塔工艺条件的选择

解吸是吸收的反过程，根据NH3、CO2在不同条件下(温度和压力)具有不同溶解度的原理，利用解吸塔，直接加入蒸汽进行蒸馏，把含NH3和CO2的水中物料蒸馏出来，并返回大尿素或小尿素，以达到重新利用之目的。解吸过程基本要求是:①解吸塔排出的废液含:NH3≤5×10－6、尿素≤5×10－6;②从塔顶排出的气体中含水尽可能少;③前两个达标的情况下减少蒸汽消耗。

压力的选择:压力越低，越有利于解吸，一般选择0.35～0.40 MPa;温度的选择:解吸压力确定后，解吸塔底部温度应是解吸操作压力下的饱和蒸汽温度，因此，塔底温度只能选择153℃。

1.2.2 水解器工艺条件的选择

在三聚氰胺系统浓缩工段产生的工艺冷凝液中含有6%尿素，这些尿素需要水解成NH3和CO2，然后，在解吸塔里进行精馏，以确保废水排放合格。尿素的水解反应就是尿素合成反应的逆反应。尿素溶液是亚稳的，但在60℃以下，分解速度几乎为零，至100℃左右开始提高，在145℃以上时尿素的水解速度急剧加快，如图2所示。尿素水解率随温度升高而增大，随停留时间的增加而增大，如图3所示。

图2 尿素水解速率与温度的关系

图3 尿素水解速率与停留时间的关系

因此，水解温度选择为235℃，以保证工艺冷凝液中尿素彻底水解;235℃所对应的平衡压力为3.4MPa，水解的实际操作压力选择为 3.3～3.4MPa。水解器R8501内设置9块折流板，以延长工艺冷凝液的停留时间，促进尿素的水解。

此外，尿素的水解率还与溶液中氨含量有关，氨含量高的尿素溶液较氨含量低的尿素溶液的水解率低。尿素的水解率还与尿素溶液的浓度有关，溶液中尿素浓度低，则水解率大，如图4所示。

图4 170℃时尿素水解率

2 试生产中容易出现的问题

对多次的试生产进行总结，导致解吸水解系统无法稳定运行的突出问题有:①解吸塔底部出液AI80930不能达标，对精制水造成污染;若切出就地排放，不但污染环境，还造成氨的损失。②解吸压力低，提不起来，造成解吸塔下塔液位调节阀门全开液位仍高、碳铵液泵送不出去，且底部出液超标，碳铵液槽持续上涨甚至满液。③解吸压力超，压力控制阀泄压慢，存在安全隐患。④水解器R8501压力变送器的导压管频繁堵塞，指示失灵，操作困难。⑤水解器所用3.65 MPa蒸汽与水解器操作压力3.35 MPa压差太小，一旦蒸汽压力向下波动时，水解器内尿素水解不彻底，精制水中尿素严重超标，尿素含量达50×10－6～110×10－6。

3 实施技术改造

3.1 解吸系统增加循环管线

蒸汽流量、压力不足及三聚氰胺浓缩系统热洗或小尿素五台大泵填料泄漏都会造成工艺冷凝液中尿素、氨含量升高，导致解吸塔底部排液不能达标。为了避免就地排放、污染精制水，解吸塔底部出液经过两个换热器降温后的管线上增加一条循环管线，在AI80930不达标时，将一、二、三套工艺冷凝液暂时切向大尿素，打开循环管线阀门，调整解吸—水解系统直至中心化验室分析达标后，再将工艺冷凝液进行回收。

3.2 解吸系统的压力控制

尽快把解吸压力提至正常操作值，先是在碳铵液槽V8502气相管线增加一股 N2气，压力0.40 MPa以上，压力有效升高。可是一旦N2管网压力下降，含有NH3和CO2的气体就会倒入氮气管线，污染氮管网，得不偿失。现把解吸塔C8501与水解器R8501的混合气体管线上增设一条管线，不经过冷凝器E8504直接进入碳铵液槽V8502中，达到了快速、有效调节解吸压力的目的;解吸系统超压时，必须尽快查找原因及时处理，除减小解吸系统生产负荷等调节手段外，必须把压力先降下来，解吸压力控制阀PV80914已全开，而副线经常出现堵塞。因此，在碳铵液槽V8502上增加一条放空管线直接排放泄压至工艺冷凝液储槽V8501，避免了超压，同时回收放空中大量的NH3、CO2。

3.3 水解器

R8501压力变送器PT80955的导压管吹扫蒸汽原来设计位置不合适，吹扫蒸汽没有对准导压管根部阀，造成此处极易堵塞，指示失灵影响操作。现已对此处改造，在导压管根部阀后增加一路吹扫蒸汽。

3.4 水解器蒸汽改造

水解器R8501原用3.65 MPa所用蒸汽改为从大尿素界区引过来压力为5.2MPa高高压蒸汽，精制水中尿素含量大幅度减少，尿素含量≤5×10－6。考虑到大尿素装置一旦停车，必将影响到解吸—水解系统的正常运行。为了保证水解器的5.2MPa正常供应，从合成装置3号锅炉引出一条12.5MPa蒸汽管线，经减压成5.2MPa后与现有的水解器蒸汽管线流量调节阀FV80951相连接，有效地保证了水解稳定。

3.5 解吸塔底部出液改造

经处理过的解吸出液，正常作为锅炉给水，现增加一条去三聚氰胺装置氨洗涤塔C8105管线，在解吸出液达标情况下，可以代替脱盐水作为洗涤液，减少了脱盐水的消耗，实现了资源的循环利用。

3.6 E8504 改造

换热器E8504原来设计换热面积太大，且出口没有热电偶，温度低时换热器出现堵塞，此时调节循环水流量已太晚。在换热器出液管增加一热电偶，监视温度变化，及时调节循环水流量，并在换热器入口增加快装接头，便于换热器堵塞时加水冲洗。

3.7 液位计更换

水解器R8501、解吸塔C8501上下塔、碳铵液槽V8502，现场翻板液位计由于浮子无磁性，操作比较困难，液位不好控制，后来更换液位计浮子，液位指示正常。

4 总结

解吸—水解系统通过多项改造，运行相当稳定，各项参数均达到指标要求，见表1。处理工艺冷凝液能力由30 t/h提至33 t/h，工艺冷凝液经过处理后，不但能够达到零排放，而且还能使有用物质和热能得以回收利用，节约了能源，保护了环境。

TQ050.7

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1003－3467(2012)07－0054－03

2012－01－14

王越峰(1974－)，男，工程师，从事化工操作，电话:15093623909。