三胺装置回收碳铵液工艺优化改造简

三胺装置回收碳铵液工艺优化改造

李永保

(河南能源化工集团中原大化公司 ， 河南 濮阳457004)

摘要：分析三胺装置回收稀碳铵液的现状，提出工艺优化改造方案。通过工艺优化改造后，实现三套三胺装置及小尿素装置全部回收高压废水及水解解吸产生的稀碳铵液，达到自产自消，最终转化为氨和尿素，降低系统氨耗，为同类装置提供了可参考的经验。

关键词：三胺 ； 碳铵液 ； 回收 ； 改造

中图分类号：TQ050.3文献标识码：B

收稿日期：2014-11-17

作者简介：李永保(1977-)，男，技师，从事化工工艺操作工作，电话：13619866596。

0前言

高压法三聚氰胺(简称三胺)生产装置在设计上都是与大尿素装置联产回收稀碳铵液，原始设计的初衷是将此部分稀碳铵液送往大尿素装置，没有设计回收利用的思路；另因小尿素装置回收三套尾气后的负荷已到高限(85%以上)，系统稳定性不高，客观上不具备回收这部分稀碳铵液的能力，因此一旦大尿素出现问题，这部分稀碳铵液将无法回收，这样不但对企业的经济效益造成很大的影响，而且还威胁到企业的环保达标。为了解决三胺装置稀碳铵液回收的问题，实现天然气化工装置经济效益最大化，河南省中原大化集团有限责任公司开展了回收稀碳铵液的项目攻关，成立了科技攻关小组，针对稀碳铵液的回收，确定了改造方案，改进了操作方法，旨在摸索经验、收集数据，为三胺装置节能减排、创造经济效益奠定基础。经过全体技术人员的努力协作，解决了制约回收稀碳铵液的难题，并在实际应用中取得了良好的效果。

1装置简介

公司共有4套化工生产装置，分别是两套1.2万t/a三胺装置、一套3万t/a的三胺装置和一套小尿素装置，另外附带一套高压废水装置，用来处理三胺装置产生的含副产品OAT(三聚氰酸一酰胺和三聚氰酸二酰胺)的工艺废水；小尿素装置附带了一套解吸水解装置，用来处理浓缩系统抽真空后的含少量氨及微量尿素的工艺冷凝液。2000年建成投产两套1.2万t/a三胺装置。2005年，又建成第三套三胺生产装置，生产规模扩大到年产6万t/a，三胺装置原设计是依托大尿素装置建成投产的，生产工艺中需要大尿素提供浓度80%左右的尿液作为三胺的生产原料，提供二氧化碳作为辅助生产原料，三胺装置副产的碳铵液需大尿素装置回收后重新生成尿素，随着三胺装置生产规模的扩大，考虑到大尿素回收碳铵液的能力有限，与三胺装置配套建成投产了一套11万t/a的小尿素装置，用来回收三聚氰胺装置副产的碳铵液。三套三胺装置全部采用意大利欧技公司(ETEC)高压法生产工艺，小尿素装置采用水溶液全循环法生产工艺。

1.1　ETEC的工艺流程(三胺装置)

尿素装置送来的尿素溶液(浓度80%)经浓缩系统提浓后，得到温度为145 ℃，浓度为99.8%以上的熔融尿素，通过反应器给料泵加压至8.5 MPa，与8.5 MPa、420 ℃的汽氨混合后进入三聚氰胺反应器，在压力为8.0 MPa、温度380 ℃的操作条件下，尿素发生聚合反应生成三聚氰胺，从反应器出来的含二氧化碳、氨、三聚氰胺和少量缩聚物的液相物料经减压阀减压后进入急冷工段，在急冷塔内将绝大部分的氨和二氧化碳闪蒸出来，以甲铵的形式送至尿素装置进行回收重新生成尿素，从急冷塔底部出来的三聚氰胺溶液被送到汽提塔内将残余的氨和二氧化碳彻底汽提出来，经过缩聚物分解、除杂、脱色、结晶、离心分离和干燥，得到合格的三聚氰胺产品，离心分离后产生的母液经过氨回收和废水处理，将氨和工艺水重新加以回收循环利用，达到节能降耗的目的。

1.2　水溶液全循环法生产工艺流程(小尿素装置)

在不加入新鲜二氧化碳的情况下，利用三聚氰胺装置急冷塔副产的尾气，以甲铵液的形式送回尿素装置， 通过高压甲铵泵P8302A/B/C，含水约23%、温度约105 ℃的浓甲铵液与来自高压空气压缩机K8301A/B的高压钝化空气(在PIC80206控制下，满负荷时流量FI80205为170 kg/h)以及来自高压氨泵P8301A/B的液氨(经高压液氨预热器E8309用2.25 MPa蒸汽在温度调节TIC80201控制下预热到约150 ℃)，三股物料在混合器L8301内混合，经高压甲铵预热器E8302用2.25 MPa蒸汽在TIC80209控制下加热到185 ℃左右，从底部进入尿素合成塔R8301，在高压甲铵预热器E8302中，部分甲铵分解为NH3和CO2，它们将在尿素合成塔R8301重新生成甲铵，并发生甲铵脱水的尿素生成反应。尿素合成塔R8301顶部出液中没有转化成尿素的甲铵、氨、部分水与尿素分离后用水吸收成为水溶液，再用泵送回前系统回收利用，同时使尿液浓度达到52%，进入尿素预浓缩系统。尿液浓度被提高到70%，通过尿素预浓缩泵P8137A/B送往3万t三胺装置或大尿素装置,流量由FI81461A/B测量，LIC81464控制V8136的液位。达到了将甲铵液合成尿素，供大尿素装置或三胺装置重新使用的目的。

2改造前存在问题

三胺装置所产生的稀碳铵液主要来源于高压废水装置及水解解吸装置。高压废水所产稀碳铵液浓度为：氨含量20%，二氧化碳含量15%，水含量65%；设计满负荷时流量为6 t/h，由于一、二套负荷增加到了120%，实际产生的稀碳铵液量已达10 t/h；因此原有的稀碳铵液泵P8602已无法满足实际的流量。解吸水解所产稀碳铵液浓度为：氨含量33%，二氧化碳含量18%，水含量49%；满负荷时实际流量为7.5 t/h。原设计高压废水装置所产生浓度较低的稀碳铵液，通过碳铵液泵P6202，一部分送入二套三胺的氨—二氧化碳吸收塔C6103，另一部分与水解解吸装置碳铵液泵P8503出口汇合，送往大尿素装置，合计外送大尿素装置约12.5 t/h。大尿素装置由于接受这股稀碳铵液，长期无法将自身负荷加满，造成系统工况不稳定，很难消化吸收；而三胺装置仅有第二套三胺能吸收一小部分，第一套三胺原始设计上没有回收管线，三套三胺无法实现定量回收，因此稀碳铵液常会以稀氨水形式出售，造成了巨大的经济损失和环境损失。因此，三胺装置全部回收自己所产生的稀碳铵液成为一个大课题。

3改造措施

高压废水稀碳铵液泵P6202出口增加一条至一套三胺吸收塔C3103的管线改造；增加一台高压废水稀碳铵液泵P6202及相关管线改造。

3.1　改造前稀碳铵液流程描述

三胺装置的碳铵液由不同的设备收集，分别是高压废水装置的碳铵液槽V6201和解吸水解装置的碳铵液槽V8502。

①废水装置所产碳铵液通过高压废水稀碳铵液泵P6202流向：a、P6202(约泵外送量的一半，满负荷时5 t/h)送往C6103；b、P6202(约泵外送量的一半，满负荷时5 t/h)+P8503(满负荷7.5 t/h)送往大尿素。②解吸装置所产碳铵液通过P8503流向：P8503(满负荷7.5 t/h)+P6202(约泵外送量的一半，满负荷时5 t/h)送往大尿素。

3.2　改造后稀碳铵液的流程描述

废水汽提塔回流泵P6202单独送入一、二套三胺NH3-CO2吸收塔C3/6103，在吸收塔内同工艺循环水泵P3/6126送来的工艺循环水混合，以急冷水的形式送入急冷塔C3/6101，最终以尾气形式送入小尿素生成尿素与氨。即P6202流向：①P6202送往C3103，约泵外送量的一半，满负荷时5 t/h。②P6202送往C6103，约泵外送量的一半，满负荷时5 t/h。

水解解吸碳铵液泵P8503单独送入三套三胺装置NH3-CO2吸收塔C8103，在吸收塔内同工艺循环水泵P8126送来的工艺循环水混合，以急冷水的形式送入急冷塔C8101，最终以尾气形式进入甲铵液槽V8130，增加的碳铵液量送入小尿素生成尿素与氨。即P8503流向：P8503送往C8103，满负荷时7.5 t/h，见图1。

图1　改造后工艺流程图

3.3　操作改进

提高了小尿素的负荷，由85%增至了100%。由于回收后急冷尾气量增加，送入小尿素装置后，增加了尿素的负荷，增加了小尿素装置的产尿液量及副产液氨量。打通高压废水分解塔至三套三胺的管线，在减轻二套三胺急冷塔负荷的同时提高三套三胺急冷塔底部温度，消除了三套三胺因氨含量过高引起的急冷塔温度不达标的状况。废水汽提塔回流泵P6202单独送入一、二套三胺NH3-CO2吸收塔，在吸收塔内同工艺循环水泵P3/6126送来的工艺循环水混合，以急冷水的形式送入急冷塔C3/6101，最终以尾气形式送入小尿素，生产出尿素，并副产了液氨。水解解吸碳铵液泵P8503单独送入三套三胺装置NH3-CO2吸收塔，在吸收塔内同工艺循环水泵P8126送来的工艺循环水混合，以急冷水的形式送入急冷塔C8101，最终以尾气形式送入小尿素，生产出尿素，并副产液氨。

4改造意义

4.1　技术创新点

①实现三聚氰胺装置碳铵液自产自消，转化为氨和尿素，降低消耗，避免低价出售碳铵液，减少经济损失。 ②在大尿素装置出现停车、减负荷等情况时，三胺装置能够自己回收碳铵液，不受大尿素装置的限制，保证高负荷生产，减少企业损失，为企业增加经济效益。③将碳铵液进行回收转化，减少不必要的排放，减轻环保压力。

4.2　实施效果

实现了一二套三胺装置回收高压废水装置所产稀碳铵液，三套三胺回收了小水解所产稀碳铵液，系统运行平稳。回收稀碳氨液之后，MⅠ、MⅡ、MⅢ的急冷塔的气相组分中的氨含量大量增加，水含量下降，尾气冷凝的负荷增大。

4.3　回收后效益

改进后，小尿素负荷由80%加至满负荷100%，一、二套三胺由118%均加至120%，三胺装置实现了碳铵液全部吸收。

三胺装置回收后，日节省蒸汽量60 t，单日效益9 600元，年效益288万元。

三胺装置回收稀碳铵液的耗蒸汽量要比大尿素装置回收的耗蒸汽量经济，回收效益显著。

5结论

通过优化改造后，公司实现了一、二、三套三胺及小尿素装置全部回收高压废水及水解解吸产生的稀碳铵液，达到自产自消，最终转化为氨和尿素，降低系统氨耗，增加尿素产量，减少排放，降低环保排放压力。从效益分析评估来看，回收这股稀碳铵液，保证了天然气化工主装置的高负荷生产，减少了企业损失，为企业增加了效益。

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