三聚氰胺環(huán)保裝置解吸水解穩(wěn)定運(yùn)行措施

王越峰，王芳

(河南中原大化有限責(zé)任公司，河南濮陽 457004)

三聚氰胺環(huán)保裝置解吸水解穩(wěn)定運(yùn)行措施

王越峰，王芳

(河南中原大化有限責(zé)任公司，河南濮陽 457004)

介紹了三套三聚氰胺裝置及一套水溶液全循環(huán)法尿素裝置的后續(xù)工藝水處理的解吸—水解系統(tǒng)的工藝流程、工藝原理、運(yùn)行狀況、運(yùn)行中出現(xiàn)的問題，針對(duì)存在問題進(jìn)行了多項(xiàng)技術(shù)改造，使系統(tǒng)達(dá)到滿負(fù)荷、長(zhǎng)周期、安全、穩(wěn)定運(yùn)行，排出的精制水達(dá)標(biāo)重新循環(huán)利用，減少了資源的浪費(fèi)，同時(shí)減少了就地排放而造成的環(huán)境污染。

解吸;技術(shù)改造;環(huán)保

中原大化公司第一套三聚氰胺裝置于2000年4月投料成功，三聚氰胺生產(chǎn)能力達(dá)1.2萬t/a，并在2002年建造了同樣能力的第二套裝置。兩套裝置的工藝?yán)淠核腿胨鼓悄钒逼岱?2萬t/a尿素裝置(大尿素)回收。2005年10月3萬t/a三聚氰胺及配套11萬t/a尿素(小尿素)投產(chǎn)，小尿素氨泵、甲胺泵填料沖洗水采用的是第三套的工藝?yán)淠?，斯那姆氨汽提尿素裝置已無法回收第三套工藝?yán)淠骸Ｈ魧⑦@一套三聚氰胺產(chǎn)生的工藝廢水排放必將造成浪費(fèi)，且污染環(huán)境。中原大化公司在2005年配套建造了工藝?yán)淠夯厥昭b置，實(shí)現(xiàn)了“零”排放。本文就解吸—水解系統(tǒng)工藝、運(yùn)行狀況及后續(xù)改造進(jìn)行簡(jiǎn)要分析研究。

1 生產(chǎn)工藝

1.1 水解生產(chǎn)工藝流程(如圖1所示)

三套三聚氰胺尿素濃縮系統(tǒng)產(chǎn)生的含尿素2%、NH36%、CO23%的工藝?yán)淠罕凰屯淠簝?chǔ)槽V8501，通過解吸塔給料泵P8501A/B送至解吸塔C8501，再進(jìn)入C8501之前先在解吸塔預(yù)熱器E8501里與C8501底部出液進(jìn)行換熱，之后加熱到120℃，流量由FIC80905控制，滿負(fù)荷時(shí)30 t/h。

圖1 解吸—水解工藝流程

解吸塔分為上下兩段，上塔頂部操作溫度為125℃，工藝?yán)淠鹤陨隙屡c底部蒸汽逆流接觸，NH3和CO2被解吸出來，從上塔底部出來的溶液被水解器給料泵P8502A/B送至水解器R8501，在水解器R8501中，通入3.65 MPa、244℃的高壓蒸汽，尿素在3.45 MPa、235℃的條件下水解成 NH3和CO2，氣相與解吸塔氣相混合后，送入塔頂冷凝器E8504中冷凝，然后被收集在碳銨液儲(chǔ)槽V8502，通過碳銨液泵P8503A/B送往大尿素裝置或小尿素裝置;另有一部分作為回流液被送往解吸塔頂部以控制塔頂溫度，水解器操作壓力由PV80955控制，溫度通過FIC80951控制。出水解器的不含尿素的溶液與水解器換熱器E8503換熱后在LV80953控制下被送往解吸塔下段進(jìn)一步被解吸，從塔底排出溫度為153℃不含氨、尿素的精制水經(jīng) E8501和E8502換熱后降至50℃送往鍋爐作為給水。

解吸塔操作壓力由PV80914控制，壓力在0.35 MPa左右，解吸塔溫度通過蒸汽調(diào)節(jié)閥FV80934，上塔液位由LV80926控制、下塔液位由LV80923控制。

1.2 工藝原理

1.2.1 解吸塔工藝條件的選擇

解吸是吸收的反過程，根據(jù)NH3、CO2在不同條件下(溫度和壓力)具有不同溶解度的原理，利用解吸塔，直接加入蒸汽進(jìn)行蒸餾，把含NH3和CO2的水中物料蒸餾出來，并返回大尿素或小尿素，以達(dá)到重新利用之目的。解吸過程基本要求是:①解吸塔排出的廢液含:NH3≤5×10－6、尿素≤5×10－6;②從塔頂排出的氣體中含水盡可能少;③前兩個(gè)達(dá)標(biāo)的情況下減少蒸汽消耗。

壓力的選擇:壓力越低，越有利于解吸，一般選擇0.35～0.40 MPa;溫度的選擇:解吸壓力確定后，解吸塔底部溫度應(yīng)是解吸操作壓力下的飽和蒸汽溫度，因此，塔底溫度只能選擇153℃。

1.2.2 水解器工藝條件的選擇

在三聚氰胺系統(tǒng)濃縮工段產(chǎn)生的工藝?yán)淠褐泻?%尿素，這些尿素需要水解成NH3和CO2，然后，在解吸塔里進(jìn)行精餾，以確保廢水排放合格。尿素的水解反應(yīng)就是尿素合成反應(yīng)的逆反應(yīng)。尿素溶液是亞穩(wěn)的，但在60℃以下，分解速度幾乎為零，至100℃左右開始提高，在145℃以上時(shí)尿素的水解速度急劇加快，如圖2所示。尿素水解率隨溫度升高而增大，隨停留時(shí)間的增加而增大，如圖3所示。

圖2 尿素水解速率與溫度的關(guān)系

圖3 尿素水解速率與停留時(shí)間的關(guān)系

因此，水解溫度選擇為235℃，以保證工藝?yán)淠褐心蛩貜氐姿?235℃所對(duì)應(yīng)的平衡壓力為3.4MPa，水解的實(shí)際操作壓力選擇為 3.3～3.4MPa。水解器R8501內(nèi)設(shè)置9塊折流板，以延長(zhǎng)工藝?yán)淠旱耐Ａ魰r(shí)間，促進(jìn)尿素的水解。

此外，尿素的水解率還與溶液中氨含量有關(guān)，氨含量高的尿素溶液較氨含量低的尿素溶液的水解率低。尿素的水解率還與尿素溶液的濃度有關(guān)，溶液中尿素濃度低，則水解率大，如圖4所示。

圖4 170℃時(shí)尿素水解率

2 試生產(chǎn)中容易出現(xiàn)的問題

對(duì)多次的試生產(chǎn)進(jìn)行總結(jié)，導(dǎo)致解吸水解系統(tǒng)無法穩(wěn)定運(yùn)行的突出問題有:①解吸塔底部出液AI80930不能達(dá)標(biāo)，對(duì)精制水造成污染;若切出就地排放，不但污染環(huán)境，還造成氨的損失。②解吸壓力低，提不起來，造成解吸塔下塔液位調(diào)節(jié)閥門全開液位仍高、碳銨液泵送不出去，且底部出液超標(biāo)，碳銨液槽持續(xù)上漲甚至滿液。③解吸壓力超，壓力控制閥泄壓慢，存在安全隱患。④水解器R8501壓力變送器的導(dǎo)壓管頻繁堵塞，指示失靈，操作困難。⑤水解器所用3.65 MPa蒸汽與水解器操作壓力3.35 MPa壓差太小，一旦蒸汽壓力向下波動(dòng)時(shí)，水解器內(nèi)尿素水解不徹底，精制水中尿素嚴(yán)重超標(biāo)，尿素含量達(dá)50×10－6～110×10－6。

3 實(shí)施技術(shù)改造

3.1 解吸系統(tǒng)增加循環(huán)管線

蒸汽流量、壓力不足及三聚氰胺濃縮系統(tǒng)熱洗或小尿素五臺(tái)大泵填料泄漏都會(huì)造成工藝?yán)淠褐心蛩亍焙可?，?dǎo)致解吸塔底部排液不能達(dá)標(biāo)。為了避免就地排放、污染精制水，解吸塔底部出液經(jīng)過兩個(gè)換熱器降溫后的管線上增加一條循環(huán)管線，在AI80930不達(dá)標(biāo)時(shí)，將一、二、三套工藝?yán)淠簳簳r(shí)切向大尿素，打開循環(huán)管線閥門，調(diào)整解吸—水解系統(tǒng)直至中心化驗(yàn)室分析達(dá)標(biāo)后，再將工藝?yán)淠哼M(jìn)行回收。

3.2 解吸系統(tǒng)的壓力控制

盡快把解吸壓力提至正常操作值，先是在碳銨液槽V8502氣相管線增加一股 N2氣，壓力0.40 MPa以上，壓力有效升高?？墒且坏㎞2管網(wǎng)壓力下降，含有NH3和CO2的氣體就會(huì)倒入氮?dú)夤芫€，污染氮管網(wǎng)，得不償失?，F(xiàn)把解吸塔C8501與水解器R8501的混合氣體管線上增設(shè)一條管線，不經(jīng)過冷凝器E8504直接進(jìn)入碳銨液槽V8502中，達(dá)到了快速、有效調(diào)節(jié)解吸壓力的目的;解吸系統(tǒng)超壓時(shí)，必須盡快查找原因及時(shí)處理，除減小解吸系統(tǒng)生產(chǎn)負(fù)荷等調(diào)節(jié)手段外，必須把壓力先降下來，解吸壓力控制閥PV80914已全開，而副線經(jīng)常出現(xiàn)堵塞。因此，在碳銨液槽V8502上增加一條放空管線直接排放泄壓至工藝?yán)淠簝?chǔ)槽V8501，避免了超壓，同時(shí)回收放空中大量的NH3、CO2。

3.3 水解器

R8501壓力變送器PT80955的導(dǎo)壓管吹掃蒸汽原來設(shè)計(jì)位置不合適，吹掃蒸汽沒有對(duì)準(zhǔn)導(dǎo)壓管根部閥，造成此處極易堵塞，指示失靈影響操作?，F(xiàn)已對(duì)此處改造，在導(dǎo)壓管根部閥后增加一路吹掃蒸汽。

3.4 水解器蒸汽改造

水解器R8501原用3.65 MPa所用蒸汽改為從大尿素界區(qū)引過來壓力為5.2MPa高高壓蒸汽，精制水中尿素含量大幅度減少，尿素含量≤5×10－6?？紤]到大尿素裝置一旦停車，必將影響到解吸—水解系統(tǒng)的正常運(yùn)行。為了保證水解器的5.2MPa正常供應(yīng)，從合成裝置3號(hào)鍋爐引出一條12.5MPa蒸汽管線，經(jīng)減壓成5.2MPa后與現(xiàn)有的水解器蒸汽管線流量調(diào)節(jié)閥FV80951相連接，有效地保證了水解穩(wěn)定。

3.5 解吸塔底部出液改造

經(jīng)處理過的解吸出液，正常作為鍋爐給水，現(xiàn)增加一條去三聚氰胺裝置氨洗滌塔C8105管線，在解吸出液達(dá)標(biāo)情況下，可以代替脫鹽水作為洗滌液，減少了脫鹽水的消耗，實(shí)現(xiàn)了資源的循環(huán)利用。

3.6 E8504 改造

換熱器E8504原來設(shè)計(jì)換熱面積太大，且出口沒有熱電偶，溫度低時(shí)換熱器出現(xiàn)堵塞，此時(shí)調(diào)節(jié)循環(huán)水流量已太晚。在換熱器出液管增加一熱電偶，監(jiān)視溫度變化，及時(shí)調(diào)節(jié)循環(huán)水流量，并在換熱器入口增加快裝接頭，便于換熱器堵塞時(shí)加水沖洗。

3.7 液位計(jì)更換

水解器R8501、解吸塔C8501上下塔、碳銨液槽V8502，現(xiàn)場(chǎng)翻板液位計(jì)由于浮子無磁性，操作比較困難，液位不好控制，后來更換液位計(jì)浮子，液位指示正常。

4 總結(jié)

解吸—水解系統(tǒng)通過多項(xiàng)改造，運(yùn)行相當(dāng)穩(wěn)定，各項(xiàng)參數(shù)均達(dá)到指標(biāo)要求，見表1。處理工藝?yán)淠耗芰τ?0 t/h提至33 t/h，工藝?yán)淠航?jīng)過處理后，不但能夠達(dá)到零排放，而且還能使有用物質(zhì)和熱能得以回收利用，節(jié)約了能源，保護(hù)了環(huán)境。

TQ050.7

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1003－3467(2012)07－0054－03

2012－01－14

王越峰(1974－)，男，工程師，從事化工操作，電話:15093623909。