尿素深度水解改造运行效果分析

胡欢欢(江苏华昌化工股份有限公司， 江苏 张家港 215634)

尿素深度水解改造运行效果分析

胡欢欢(江苏华昌化工股份有限公司， 江苏 张家港 215634)

本文主要介绍了尿素车间二期深度水解改造的原因、特点、运行的效果及存在的问题。

深度水解；工艺冷凝液；解吸废液

我厂原有的尿素二期装置配套有解吸系统，但由于没有设置水解装置等多种因素，排放的解吸废液中NH3与Ur的含量分别在200ppm和0.8%(wt)左右。为提高二期解吸废液的可利用性，减少水厂含氨氮废水处理负担，公司决定对二期解吸装置进行改造。

1 解吸水解原理

解吸就是将工艺冷凝液中的CO2和氨分离出来，得到CO2和氨的混合气体和不含上述两种物质的液体。水解就是用蒸汽直接加热的方法，使溶液中的尿素分解为CO2和NH3，然后在解吸塔中进行解吸以回收分解得到的CO2和氨。

设计输入条件：①二期尿素装置能力150kt/a，按处理40m3/h尿素工艺冷凝液总能力进行设计。年操作时间8400h，连续操作。②工艺冷凝液组成：NH3：12%，Ur：1～3%。③解吸液质量要求：NH3≤5ppm，Ur≤5ppm。

2 技术改造

(1)现有设备参数 项目增加一座水解塔及配套水解给料泵、水解换热器等配套装置。两台列管式换热器串联后换热面积为430m2，可将第一解吸塔出液由136℃升至190℃进入水解塔，充分满足了系统需要。同时对解吸塔进行改造。将原有解吸塔上段分凝器等割除，改造解吸塔内件，增加填料层，使解吸塔分成第一解吸塔和第二解吸塔两部分。

(2)工艺流程 如图1所示：解吸给料泵将氨水槽的氨水加压后，含有NH3、CO2和尿素的工艺冷凝液经解吸塔预热器再送到第一解吸塔。在第一解吸塔中用水解塔和第二解吸塔来的气体把工艺冷凝液中的NH3和CO2汽提出来。出第一解吸塔底部的液体中仍含有尿素和少量NH3和CO2，用水解塔给料泵将其加压后经水解换热器升温后进入水解塔。水解塔塔底的操作压力为2.0pa(绝)，操作温度为200℃左右，采用2.45MPa过热蒸汽直接加热。水解塔顶出来的气相经过压力调节阀减压后进入解吸塔上段。水解塔底出来的液相经水解换热器后，排至第二解吸塔顶部解吸。在第二解吸塔底部加入0.35MPa的低压蒸汽，进一步除去水中的NH3和CO2，使出解吸塔下段底部的废水中尿素和NH3的含量都在5ppm以下。废液经解吸塔预热器降温后排入解吸废液槽，送气化车间。第二解吸塔出来的蒸汽进入第一解吸塔底部提供解吸所需的热量，第一解吸塔顶出来的气体进入回流冷凝器进行冷凝。

图1

3 运行效果评价

(1)运行效果总结 装置开车投用运行至今已趋于稳定。处理后得到的解吸液中，NH3的含量最低可达到2.5ppm，Ur含量最低可控制到10ppm左右。负荷达到50m3/h时，正常NH3含量控制在10ppm内，Ur含量不高于50ppm。与改造前NH3与Ur的含量分别在200ppm和0.8%(wt)的情况相比可明显看出该装置基本达到了预期使用效果。

(2)存在问题及解决方法 该装置设计解吸液质量要求：NH3≤5ppm，Ur≤5ppm，正常生产中，这一指标虽然可以达到，但操作上仍存在一定难度。具体总结如下：

①存在问题。a.尿素的水解反应为尿素合成反应的逆过程，为吸热反应，因此提高温度有利于尿素的水解。水解塔下液温度要求控制在200～205℃。由于水解塔容积较大，在调整中压蒸汽流量与塔内介质温度出现变化之间还存在着较长的反应时间，温度低则造成尿素分解率低，温度过高则使大量蒸汽进入解吸塔内，解吸塔温度过高则其气相会带水通过回流冷凝器进入氨水槽，导致氨水槽液位超标。b.夏天由于气温较高，经过解吸塔预热器冷却的解吸液温度仍高达80～90℃，不能满足送气化车间使用的温度条件，因此应进一步对其进行冷却。

②解决方法。a.参考尿素一期解吸-水解装置，作出如下工艺变更：新增一路管线，由回流泵出口接至“解吸塔给料泵-第一解吸塔”段管道上，直接用NH3含量32.55%(wt)的回流液由下自上与蒸汽换热，增加蒸汽的冷凝量，减少解气气相中的水分。b.将尿素二期拆旧设备低调水换热器重新利用做解吸液换热器，根据其原有换热面积计算，利用循环水降温后解吸液温度可低于50℃。可满足其他工段的使用条件。

4 结语

自2016年9月改造至今，二期解吸水解系统运行良好，解吸废液由原来的超标污水变为气化渣水工段冲洗水或补水使用，原有解吸塔顶冷却器循环水停用，在一定程度上节省了循环水、除盐水等。同时减少了对环境的污染，降低了生产成本，为公司创造了良好的经济效益和社会效益。

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