浅谈甲醛对水解系统的影响

宋洪卫

摘要：自装置试车到正常生产，尿素成品中粉尘较多，所以2014年7月份尿素装置决定在蒸发系统增加甲醛。增加甲醛后尿素成品质量得到了改善，后续问题是甲醛进入水解系统导致电导升高，氨含量上升。文章对甲醛对水解系统的影响进行了探讨。

关键词：尿素；甲醛；电导；氨含量；水解系统；成品质量 文献标识码：A

中图分类号：X801 文章编号：1009-2374（2016）26-0075-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.26.036

1 概述

为了提高尿素成品质量、增加成品强度与减少粉尘粒度，装置在2014年7月开始向蒸发系统中添加甲醛。由于甲醛的添加位置特殊，甲醛在生产装置中与工艺介质发生各种化学反应，从而影响解吸水解运行效果。甲醛存在于系统中不仅影响水解塔中尿素水解程度，同时也影响水解净水指标，如氨含量、pH值、电导率等。甲醛主要来源于蒸发U型管添加的甲醛通过抽真空冷凝进入氨水槽及水解解吸系统，如图1所示：

2 水解流程

呼伦贝尔金新化工有限公司的尿素水解系统采用的是荷兰Stamicarbon公司的水解、解吸系统。该技术特点是：水解塔为立式结构，设备结构简单、占地面积小、容积大、停留时间长，工艺冷凝液与蒸汽在塔内逆向接触，操作简单，水解净水指标能达NH3≤3mg/L、Ur≤3mg/L。

尿素生产过程中在蒸发系统中会产生大约含7.5%NH3、5.9%CO2和1.6%Ur的工艺冷凝液。这些工艺冷凝液储存在氨水槽V703内，由解吸水解系统处理。解吸水解系统中有两个解吸塔C801A/B，它主要是在C801B底部通入0.4MPa蒸汽，对工艺冷凝液中的NH3和CO2进行蒸馏。经过这道工序后，冷凝液中的NH3和CO2基本上被蒸馏出来，但冷凝液中还有大量的尿素。水解给料泵P801A/B将含有尿素的工艺冷凝液进行加压，经过换热器E803A/B加热后送入水解塔C803，在此设备中通入2.3MPa的蒸汽，使得C803内操作条件是1.8MPa压力205℃的温度，在这样的条件下，尿素发生水解反应：

CO（NH2）2+H2O=2NH3+CO2

出水解塔C803的尿液中尿素基本上被除尽，但还有少量的NH3和CO2，因此再把水解液送至第二解吸塔C801B进行最后一次蒸馏，从C801B出来的液体称之为净水，其指标为NH3≤3mg/L、Ur≤3mg/L，送至热电的凝结水箱。若外送净水电导率CI8101<30μs/cm时可以切换至循环水系统，净水电导率CI8101大于30μs/cm时必须停止外送循环水，通过FIC8106改送至V703。水解系统流程图见图2所示：

3 蒸发系统对水解系统的影响

蒸发一、二段的真空控制过高，导致在蒸发分离器内（S401、S402）闪蒸出去的甲醛、NH3、CO2和Ur就会增多，S401、S402内的甲醛、NH3、CO2和Ur过多的被带入蒸发冷凝系统中，导致V703内氨、尿素、甲醛含量升高。

蒸发系统长时间打循环也对水解解吸的正常运行有一定的影响，甲醛一直添加到蒸发系统，导致V302甲醛含量上升，其次抽真空二次蒸汽含甲醛量升高导致较多甲醛进入V703。

2015年5月14号蒸发多次打循环，蒸发系统添加甲醛量无变化，水解电导上涨至26μs/cm，水解压力PI8102为1.86MPa，解吸压力PI8101为0.27MPa。这就说明：蒸发大量甲醛、游离氨、二氧化碳进入水解解吸系统，导致浓度升高。

4 装置运行情况

4.1 添加甲醛前的系统状态

添加甲醛前水解净水电导率为10μs/cm以下，加入甲醛后电导率升高到15μs/cm，净水中氨含量分析结果由原来的0.5mg/kg升高到3mg/kg左右，氨的含量上升比较明显，尿素含量变化不是很大。

4.2 甲醛对尿素水解程度的影响

尿素溶液在80℃就能水解，温度越高，水解越彻底，在温度达到190℃以上时，基本就能完全水解。由于尿素中含有微量甲醛，系统长时间运行，甲醛被氧化成甲酸。尿素水解反应第一步CO（NH2）2+H2O→NH2COONH4能够完全反应，第二步的NH2COONH4+H2O→（NH4）2CO3或NH2COONH4+H2O→NH4HCO3不能够完全进行水解，直接影响第三步：（NH4）2CO3→2NH3+CO2+H2O或NH4HCO3→NH3+CO2+H2O的分解，从而导致水解净水当中氨的含量较高。

5 甲醛进入系统的处理

由于甲醛进入水解解吸系统，不好分离出去，使之水解反应不完全，可采取以下措施来降低甲醛对水解解吸系统的影响：（1）增加反应液在设备的停留时间，使反应进行时间延长，能使尿素水解完全，使NH2COONH4进行完全分解，使酸性溶液减少，更好地控制水解电导；（2）对水解塔的设备结构进行改造，可以相应增加塔板数量，增加反应时间，使NH2COONH4能完全分解，从而控制电导；（3）车间通过技改S402膨胀节处增加检修人孔和环状喷淋装置，每班进行两次冲洗减少设备内部缩二脲的积存；（4）严格控制蒸发添加甲醛含量，在加减负荷过程中尽量控制甲醛量，防止进入到水解系统中的甲醛含量过多导致水解系统的波动；（5）蒸发的真空度尽量与负荷相匹配，过度抽真空也会增加游离的甲醛通过抽真空进入到水解解吸系统。蒸发在打循环过程中，将甲醛切除系统，等系统恢复正常后再投入甲醛进系统，也可以破掉真空，防止二次蒸汽进入V703导致甲醛浓度升高；（6）通过对工艺上的优化操作，尽量控制甲醛对水解解吸的影响。提高水解塔塔底温度TI8107，温度高能使水解更彻底，同时也提高水解塔压力PI8102，控制解吸塔温度TI8109在130℃～140℃之间，尽量提高解吸塔压力PIC8101。注意对TI8111温度点的控制，水含量的控制也很重要，它反映了V801里面的浓度。由于解吸塔的蒸汽量加得过多会导致解吸塔液泛，电导也会随之

上涨。

6 结语

由于尿素粉尘含量多，尿素添加甲醛，粉尘量有明显的改善，但由于添加的甲醛进入到水解解吸系统，使其反应受影响，导致水解净水电导率上升，氨含量升高，希望通过对系统的调整处理好水解解吸系统中甲醛带来的影响。

参考文献

[1] 呼伦贝尔金新化工有限公司尿素车间.日产2860吨尿素装置工艺手册[S].2010.

[2] 中国石油化工集团公司.尿素装置操作工[M].北京：中国石化出版社，2007.

[3] 白素萍.尿素装置操作工[M].北京：中国石化出版社，2007.

[4] 袁一.化肥工学丛书：尿素[M].北京：化学工业出版社，1997.

（责任编辑：王 波）