提高尿素產(chǎn)品質(zhì)量的措施

提高尿素產(chǎn)品質(zhì)量的措施

竇宏劍

(靈石中煤化工有限責任公司 ， 山西 靈石031300)

摘要：為提高尿素產(chǎn)品的質(zhì)量，靈石中煤化工根據(jù)裝置自身的特點，有針對性地采取了一系列產(chǎn)品質(zhì)量控制措施，提高尿素優(yōu)等品率。

關(guān)鍵詞：尿素產(chǎn)品 ； 質(zhì)量 ； 控制 ； 措施

中圖分類號：TQ441.41

收稿日期：2015-01-12

作者簡介：竇宏劍(1977-)，男，化工工藝工程師，從事化工生產(chǎn)管理工作，電話：15635448248。

靈石中煤化工廠尿素裝置是由中國五環(huán)科技股份有限公司承擔詳細設計，采用荷蘭斯塔米卡邦公司二氧化碳改良汽提法生產(chǎn)工藝，設計能力為日產(chǎn)尿素850 t裝置，公司利用中煤九鑫焦化公司年產(chǎn)200萬t/a焦炭的剩余焦爐煤氣為原料生產(chǎn)合成氨，再進一步加工為尿素。尿素市場競爭日趨激烈，只有靠最低的成本和最高的產(chǎn)品質(zhì)量才能保證企業(yè)的經(jīng)濟效益最大化，尿素生產(chǎn)過程中控制內(nèi)在質(zhì)量(總氮、水分、縮二脲)和外觀質(zhì)量(強度、粒度)尤為重要。

1尿素成品縮二脲含量生成因素及措施

由于焦化廠供氣不均衡，波動大導致我廠尿素系統(tǒng)常常維持在60%～70%負荷生產(chǎn)，在這種情況下，縮二脲含量一般都在1.5%～3%。 尿素中縮二脲含量高，會燒壞植物的葉和嫩枝，嚴重時會燒死植物，因此控制好尿素中的縮二脲含量是提高產(chǎn)品質(zhì)量，對用戶負責的重要因素。系統(tǒng)生成縮二脲主要與下列因素有關(guān)：①尿液溫度越高，縮二脲生成越快；②物料停留時間越長，縮二脲生成量越高；③尿液中氨分壓越低，縮二脲生成量越高；④縮二脲生成速度隨尿液濃度的提高而加快；⑤相同的生產(chǎn)控制條件下，系統(tǒng)生產(chǎn)負荷的大小決定尿液在系統(tǒng)中的停留時間，負荷越小，尿液停留時間越長，生成的縮二脲量越多。

其中溫度對縮二脲生成的影響最為明顯，另外系統(tǒng)負荷的大小對縮二脲的生成也有較大影響。一般來說，負荷越大，產(chǎn)品合格率與一級品率越高。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，降低產(chǎn)品中縮二脲含量，對低負荷生產(chǎn)尿素成品縮二脲的控制與操作提出了以下措施。

1.1高壓系統(tǒng)控制與操作措施

①縮短物料在系統(tǒng)中停留時間。生產(chǎn)負荷低，適當降低各設備液位，控制合成塔液位在55%～75%，汽提塔液位在25%～30%，可減小停留時間。②控制好高壓系統(tǒng)溫度，低負荷生產(chǎn)時，汽提塔出液溫度≤168 ℃。③控制稍高的氨碳比，適量的過剩氨對降低尿素水解和抑制縮二脲生成是有利的?？刂芅/C在3.0(物質(zhì)的量比)左右，可以取得好的效果。同時可減緩高壓設備的腐蝕。

1.2低壓系統(tǒng)控制與操作措施

低壓系統(tǒng)降低設備液位，降低分解溫度，保證進蒸發(fā)系統(tǒng)的尿液中有一定量的游離氨存在，以抑制縮二脲等副反應的發(fā)生，措施如下：①降低精餾塔液位在25%～30%。②適當降低低壓分解溫度，將溫度調(diào)整到130～132 ℃，保證進入尿液槽的尿液中有一定量的游離氨存在。③閃蒸槽壓力調(diào)整至-50 kPa。

1.3蒸發(fā)系統(tǒng)控制與操作措施

①蒸發(fā)系統(tǒng)中尿液緩沖槽液位控制在5%～10%，蒸發(fā)二段液位在保證熔融泵不抽空的情況下控制在20%左右。②蒸發(fā)溫度控制在指標低限操作(一段蒸發(fā)出液溫度126～128 ℃，二段蒸發(fā)出液溫度136～138 ℃)。③造粒管線夾套蒸汽壓力由原來的0.28 MPa降至0.25 MPa，以造粒管線頂部溫度為參考(133.5～134.5 ℃)，保證與二段出液溫度有2.0～2.5 ℃左右的溫差即可。④適當調(diào)整蒸發(fā)系統(tǒng)操作壓力，增加蒸發(fā)一、二段之間的壓差來提高尿液在蒸發(fā)系統(tǒng)的流速，降低尿液在蒸發(fā)二段內(nèi)的停留時間。將蒸發(fā)二段操作壓力調(diào)整到-85～-80 kPa(保證成品水分不超標的前提下)，一段蒸發(fā)壓力提高到-58～-52 kPa。⑤減少蒸發(fā)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)循環(huán)次數(shù)和時間，避免尿液經(jīng)兩次蒸發(fā)提濃后縮二脲超標。⑥開、停車過程中減少蒸發(fā)系統(tǒng)的走水時間，控制在15 min左右走通水即可，確保尿液槽中尿液的濃度不至下降很多，以減少蒸發(fā)開工過程中循環(huán)提濃的時間。⑦低負荷下操作中適當增加蒸發(fā)一、二段的沖洗頻次，每兩小時一次，保證蒸發(fā)系統(tǒng)真空穩(wěn)定，避免蒸發(fā)真空波動而使溫度產(chǎn)生大幅波動，甚至造成跨溫導致蒸發(fā)系統(tǒng)轉(zhuǎn)循環(huán)，增加尿液在蒸發(fā)系統(tǒng)的停留時間的事件發(fā)生。同時控制好沖洗水量，沖洗時間控制在6 min左右。⑧蒸發(fā)系統(tǒng)在轉(zhuǎn)循環(huán)后造粒時，要控制好蒸發(fā)負荷以免造成產(chǎn)品質(zhì)量不合格(大槽液位下降速度每小時不大于2%，使系統(tǒng)的新鮮尿液能及時補充進來，與原尿液中和，使Bi達到較好的水平)。⑨蒸發(fā)系統(tǒng)轉(zhuǎn)循環(huán)時間若超過30 min，則要破真空，降溫操作，避免尿液長時間加熱循環(huán)。

通過以上措施，使產(chǎn)品縮二脲的含量從原來的1.5%～3%降到1.0%左右，由不合格產(chǎn)品成為合格的農(nóng)用產(chǎn)品。

2水分含量超指標生成因素及措施

正常生產(chǎn)中，蒸發(fā)系統(tǒng)溫度、真空度對成品的水分含量影響很大。另外，若蒸發(fā)系統(tǒng)負荷過大，由于設備傳熱面積所限，即使采用上限操作指標，尿液中的水分也不易蒸出，從而造成水分超標。要防止成品中水分超標，生產(chǎn)過程中應注意以下問題。

①蒸汽預熱噴頭時間不宜過長，否則，會造成造粒塔內(nèi)太潮，使產(chǎn)品含水量增加。②開始造粒與停止造粒階段， 由于要用蒸汽預熱噴頭，物料中伴有蒸汽冷凝液，會造成局部成品水分增加。為防止這種現(xiàn)象發(fā)生，可以在蒸汽管線低點增加導淋，預熱之前，先將冷凝液排掉即可。③正確沖洗二段蒸發(fā)分離器結(jié)晶，否則易造成熔融物短期含水量過高。如蒸發(fā)器因縮二脲結(jié)晶析出而結(jié)疤，使汽道阻塞，影響真空，應及時熱煮清洗。④防止冷凝液或冷卻水漏入系統(tǒng)。熔融泵入口蒸汽冷凝液閥如未關(guān)死，會漏入造粒管線，使尿素含水量過高，嚴重時造成“拉稀”。另外，有些熔融泵采用的密封填料失效，也會使冷卻水漏入。總控室里如有大屏幕監(jiān)測設備， 總控操作人員應注意觀察尿素成品顆粒的情況以及熔融泵出口至噴頭的溫度，若該溫度低于136 ℃，則應及時檢查?，F(xiàn)場人員應定時巡檢輸送皮帶上尿素成品顆粒的情況。⑤控制好一段蒸發(fā)器的溫度和真空度，使尿液濃度在95%左右，濃度高了，尿素會結(jié)晶析出，影響正常生產(chǎn)；濃度低了，后續(xù)工序負荷過重?？刂坪枚握舭l(fā)溫度和真空度，溫度高則水分低，但會促進縮二脲的生成。所以，在控制好溫度的同時，主要是保持良好的真空度。⑥氣候影響主要發(fā)生在高溫、高濕季節(jié)和陰雨天氣，造粒塔內(nèi)成品因吸濕而含水量過高。當尿素顆粒表面水蒸氣分壓低于空氣中水蒸氣分壓時，尿素吸濕造成產(chǎn)品水分增加。尤其在雨季，空氣相對濕度≥90 ，使成品尿素水分含量升高的可能性較大，甚至超標，影響尿素的優(yōu)等品率。根據(jù)季節(jié)及空氣的溫度、濕度大小與風向，及時調(diào)節(jié)造粒塔風窗進風量。

3影響尿素成品外觀質(zhì)量因素及措施

我廠生產(chǎn)的尿素粒度符合國標要求，大部分都在95%以上，但整體粒度存在不均勻，微粒、粉塵多現(xiàn)象。通過分布測試得知尿素粒度在0.85～2.8 mm的組成約97%，而0.85以下的顆粒占2%～5%，與原設計的<1%有較大差距。尿素顆粒有互相黏連現(xiàn)象易形成結(jié)塊；尿素抗壓強度低，在儲存、運輸過程中易破碎，產(chǎn)生微粒及粉塵，影響尿素外觀質(zhì)量。

3.1尿素成品粒度問題

尿素產(chǎn)品粒度問題通常表現(xiàn)為顆粒不規(guī)則、不均勻、機械強度低、粉塵含量高或結(jié)塊，主要原因是噴頭轉(zhuǎn)速與生產(chǎn)負荷不相對應，噴頭小孔不潔凈或毛刺引起的。尿素粉塵大多是由于顆粒的機械強度不夠造成的。

①由于雜物及縮二脲的沉積造成噴頭、噴孔堵塞，每月倒換清理噴頭，噴頭采用竹簽清孔，保持噴頭清潔暢通。②更換新噴頭，利用更換噴頭機會，徹底清理噴頭及下料口外邊緣附著的尿素結(jié)塊，保證尿素有均勻粒度。③噴頭轉(zhuǎn)速與尿素顆粒成反比，轉(zhuǎn)速越高，粒度越小，反之轉(zhuǎn)速越低，粒度越大，如轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)不當會造成尿素粒度不均勻及強度下降。所以在不同的季節(jié)、不同的負荷采用不同的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速的確定通過篩分分析確定，這樣可以保證生產(chǎn)出粒度均勻、高強度的尿素產(chǎn)品。④尿液中游離氨含量也影響產(chǎn)品粒度。游離氨在液滴冷卻和結(jié)晶過程中不斷蒸發(fā)，在顆粒中形成裂隙和氣孔，易形成空心尿素和開口的尿素顆粒，使產(chǎn)品強度降低，粉塵量增加。⑤可采用電除塵和旋風除塵等除塵設備來降低粉塵含量。

3.2防止尿素結(jié)塊

由造粒塔輸送到成品庫房的尿素受質(zhì)量(含水率)、環(huán)境條件(溫度、濕度)及堆料積壓的影響，容易結(jié)塊。一些結(jié)塊后的尿素在包裝及運輸過程中會破碎，破碎使粉塵增多更容易結(jié)塊，這不僅損害了企業(yè)的信譽，也會給企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟損失。尿素結(jié)塊的原因主要有以下幾點：①成品尿素水含量大于0.4%時，會產(chǎn)生不同程度的結(jié)塊。尿素的熔點和強度隨著所含水量的增加而下降，當達到一定程度后便逐漸溶解，互相黏連形成結(jié)塊。②控制好塔內(nèi)尿素粒子溫度。在尿素粒子從造粒塔頂落至塔底過程中，溫度過高容易造成輸送過程結(jié)塊。粒子在降溫時，部分水蒸氣冷凝于顆粒表面，并使表層溶解，從而互相黏結(jié)。所以，尿素包裝前溫度必須冷卻至60 ℃以下。

生產(chǎn)過程中可采用降低產(chǎn)品含水量、改進包裝和改善儲存環(huán)境條件等措施來緩解產(chǎn)品結(jié)塊。同時可在造粒塔底部的輸送帶上噴防結(jié)塊劑的方法解決尿素的結(jié)塊問題，可以達到防止結(jié)塊和提高產(chǎn)品松散度的效果。

4總結(jié)

提高尿素產(chǎn)品質(zhì)量，關(guān)鍵要控制縮二脲的生成量，防止水分超標，降低尿素產(chǎn)品的粉塵含量，有效避免尿素結(jié)塊。在平時的工作中要加強監(jiān)控，及時進行優(yōu)化調(diào)整，同時將操作經(jīng)驗和化驗分析數(shù)據(jù)相結(jié)合，對各種影響因素綜合考慮，尋找出最佳的操作方法，從而達到提高尿素產(chǎn)品質(zhì)量的目的。

中國將引領(lǐng)世界清潔煤炭利用

中華能源基金委員會近日發(fā)布的一份報告稱，中國未來進一步城鎮(zhèn)化、工業(yè)化的龐大規(guī)模所引發(fā)的能源需求，將為世界提供不可多得的清潔煤炭技術(shù)開發(fā)及應用所需的寶貴市場空間，中國將引領(lǐng)世界清潔煤炭利用。

《CEFC中國能源焦點2014：清潔煤炭利用》的英文報告收集、整理、翻譯了中國多位學界、業(yè)界專家對中國發(fā)展煤炭清潔高效利用的意見和看法，就清潔煤炭技術(shù)未來在中國的推廣及其將面臨的挑戰(zhàn)進行詳細分析，并通過大量一手材料，系統(tǒng)介紹了清潔煤炭利用在中國的最新發(fā)展及趨勢。

該報告提到，中國經(jīng)歷近30年的快速發(fā)展，以煤為主的能源消費結(jié)構(gòu)亟須調(diào)整，以應對來自環(huán)境污染以及氣候變化等多方面的挑戰(zhàn)。嚴格控制煤炭消費總量，大力發(fā)展煤炭替代能源，成為了中國政府及民間共同的目標。

報告指出，作為傳統(tǒng)的煤炭生產(chǎn)及消費大國，中國30多年來高度依賴煤炭生產(chǎn)與消費的發(fā)展慣性，非一朝一夕所能改變。截至2013年底，煤炭占中國一次能源消費比重，雖較往年略有降低，卻仍占到超過65%的比重。根據(jù)國務院最新發(fā)布的“能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃(2014-2020年)”，2020年煤炭占中國一次能源消費比重的目標仍將占62%左右。

該報告內(nèi)容涵蓋清潔煤炭政策分析、先進煤電技術(shù)、先進煤轉(zhuǎn)化技術(shù)、煤炭多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)等，以嚴謹?shù)馁Y料分析作基礎(chǔ)，希望對關(guān)注中國能源發(fā)展的機構(gòu)與個人，特別是海外讀者，提供有價值的參考。同時，也希望為西方讀者打開一道了解中國學者及專家如何看待未來中國發(fā)展清潔煤炭利用的大門，將中國在清潔煤炭利用領(lǐng)域的發(fā)展最新成果分享給世界，促進中外能源界交流協(xié)作。

中華能源基金委員會為民間智庫，注冊于香港，致力于促進全球能源合作和文化交流。