尿素生产企业

尿素生产企业（精选七篇）

尿素生产企业 篇1

尿素, 化学名称碳酰二胺, 动物蛋白质代谢后的产物, 是一种由碳、氮、氧和氢组合形成的有机化合物, 农业生产过程中通常用作植物的氮肥。煤化工装置生产的尿素是人工合成而得到的有机化合物。尿素的化学合成反应分为两步:一是液氨和二氧化碳反应生成甲铵, 二是氨基甲酸铵脱水生成尿素。目前工业上常用的尿素合成工艺主要有水溶液全循环和氨汽提两种方法。

二、煤化工企业尿素生产过程产生的危害

根据我国现阶段化工企业的基本情况分析, 多数化工企业采用的尿素合成生产装置技术落后、产量低、能耗高、设备陈旧, 存在很多令人堪忧的隐患。一方面, 且多数企业与周边的居民点、幼儿园之间的间距不符合国家现行法律、规范的规定, 存在较大的安全、环保风险;另一方面, 与工艺装置配套的公用工程、辅助及行政服务设施等对企业的生产工人可能产生和存在的职业病危害。因此, 本文从尿素生产工艺的简介入手, 分析煤化工企业生产过程中尿素装置可能产生的危害以及其对环境和周围生产工人的影响, 并针对如何实现煤化工装置尿素生产过程的节能降耗提出可行性建议。

三、尿素生产过程节能降耗分析

1、提高尿素合成塔的转化率, 选择合成塔高效的内件

通常情况下, 如果尿素合成塔的转化率过低, 会导致整个尿素装置的运行效果差, 最终影响各项消耗。因此, 降低尿素装置的消耗最常用的方法是提高尿素合成塔的转化率。而提高尿素合成塔的转化率最关键的一个环节就是合成塔内件的选择, 高效的合成塔内件能够防止气液分离, 防止生成物的返混, 起到提高物料的混合强度和混合速度的作用。

2、调整工艺参数, 提高二氧化碳的转化率

合理调整氨碳比、水碳比可以有效提高二氧化碳转化率, 水本身是尿素合成过程中的产物, 过量水的存在也阻止了合成反应向着尿素的方向移动。因此, 氨碳比高不仅能够降低系统腐蚀性, 提高合成塔二氧化碳转化率, 还可以增加未反应氨的循环量;促使甲铵水解付反应的进行, 造成二氧化碳转化率的下降, 增加未反应氨的循环吸收, 提高尿素合成压力;但氨基甲酸铵可以溶解在其中, 水的存在也降低了甲铵的熔点, 增加回收工段的回收负荷, 增加放空气体中的氨量, 增加吨尿素氨耗, 对于尿素合成反应必须在液相中进行是有利的。

3、控制好回收系统可以降低尿素装置的氨耗

要降低尿素装置的氨耗, 不但要控制好合成塔的转化率, 还要控制好回收系统, 只有中压吸收塔的吸收效果好, 带入高压圈的甲铵溶液中含氨量高, 尿素装置的氨耗才可能降低。塔底温度是控制吸收效果的关键, 回收系统要运行效果好还要求循环水水温不能太高, 循环水水温度高, 不利于甲铵、碳铵的形成。加入解吸塔的蒸汽量要适量, 蒸汽太少, 精馏不彻底, 蒸汽太多, 水份含量过多。

4、设备长周期、满负荷运行降低尿素装置电耗

控制尿素装置电耗, 减少停开设备, 杜绝同时开两台相同的设备低负荷运行, 在确保系统能长周期运行的情况下, 采用降低压缩机一入温度, 尽量增加压缩机打气量, 提高压入压力的办法增加压缩机的打气量, 增加氨泵的打量的办法, 降低尿素电耗, 提高生产负荷。

5、采取有效的措施对污染和危害进行有效防范

在生产过程中涉及巨大的物料运行, 且环节众多, 因此应定期对设备和管道进行检查与维护, 并对重点位置实行全方位监管。并严格按规章制度进行检修、维护、大修, 做好放射源的管理、放射人员的防护, 按规定进行岗前培训, 按规定进行上岗前、在岗期间、离岗时的职业性健康检查, 定期进行作业场所职业病危害因素检测与评价。建立了放射源防护管理制度、组织机构, 并拟按照有关制度、规定对其人员进行培训、健康监护和管理。

结论

综上所述, 煤化工企业尿素生产过程中, 为了实现尿素生产过程中的煤化工装置节能, 应当加大力度提高反应的转化率, 减少排放, 尽可能使大量的二氧化碳, 氨, 尿素高压甲铵的反应。同时, 需要注意铵的分解温度和液态水含量, 铵的分解温度控制不宜太高, 尿素的收缩会导致产品质量下降;铵的分解压力不能过低, 压力的分解太低, 排气量偏大, 会增加氨的消耗, 增加液体的水含量, 使合成部分转化率降低, 甲铵、碳铵、工艺冷凝液中尿素回收越完全氨耗越低。同时, 在生产过程中应当加强企业对社会责任的承担, 注意对环境和工人的影响和危害, 采取积极有效的方式防范和避免不必要的危害和损失, 在获取经济效益的同时节能降耗, 达到社会、员工等相关者利益的最大化。

摘要：识别、评价和分析某化工公司合成氨尿素装置建设项目可能产生的危害, 对减少环境污染, 减少工作环境给工人带来的职业病危害及促进煤化工企业对社会责任的承担有至关重要的作用。本文从尿素生产工艺的简介入手, 分析煤化工企业生产过程中尿素装置可能产生的危害以及其对环境和周围生产工人的影响, 并针对如何实现煤化工装置尿素生产过程的节能降耗提出可行性建议。

尿素生产工艺比较 篇2

随着工农业的高度发展, 各国对尿素的需求量逐步增大, 全世界工业尿素年产量约为十亿吨, 中国年产量约为5700万吨左右, 生产能力和建厂数都是世界首位, 因此尿素工艺技术的对比、开发及利用也越发引起人们的关注。

1 氨汽提法

氨汽提法是目前尿素生产中最具竞争力的提取工艺之一, 由意大利的Saipem公司在1967年获得专利, 1970年建成世界上第一套工业化生产装置。该生产工艺经历几十年的发展, 仍然保持了一定的生命力, 最近五年来, 世界上新增的尿素产能仍有相当大一部分采用Saipem公司的技术专利。我国自80年代开始陆续引进氨汽提法生产装置, 主要以大中型生产装置为主, 目前在我国的尿素生产工艺流程中, 氨汽提法装置也占据了相当高地位, 是支撑我国尿素产业的主要工艺之一。

氨汽提法工艺流程主要包括二氧化碳压缩、尿素合成、尿液保存、尿素溶液浓缩系统等多个处理阶段。氨气汽提法具备以下主要特点:首先, 合成塔中的合成原料依靠重力因素进入气提塔, 之后进行加热自气提, 主要通过高压压力蒸汽进行加热, 对甲铵分解形成的汽化热进行分解, 使之大部分分解为二氧化碳和氨气, 该流程是在气蒸塔中所提供的等压条件下发生。然后, 在第一步汽提塔中分解产生的气体从汽提塔顶部进入高压甲铵冷凝器对气体进行冷凝液化处理, 由于该反应是放热反应, 在气体冷凝过程中会释放大量热量, 为了充分利用能量, 提高生产效率, 此部分热量以副产低压蒸汽的形式供下游工艺阶段利用。最后, 由汽提塔冷凝出口释放出的工艺物料进入中低压分解系统之中, 进一步加热分解物料中剩余的甲铵和氨气, 之后进入预浓缩和两个阶段的真空系统, 最终使其浓缩成约99.7%的熔融尿素, 将其输送至造粒塔中进行造粒处理, 形成成品尿素。而在中压分解阶段产生的气体再次进行冷凝吸收, 将过剩的氨进行分离, 使其返回合成系统, 进一步回收利用, 提高物料利用效率。

氨气气体法工艺具有优良特点, 其整套装置较为先进, 操作性能较为稳定, 最为关键的是对环境较为友好, 尿素冷凝液全部加以回收处理进行再次利用, 使得污染物排放量减少, 经济效率与环保效益较原始方法有了一定提高。但同时, 氨气汽提法工艺由于采用了高氨碳比, 气提效率偏低, 且工艺流程中需要中压分解装置, 其工艺流程较长, 需要设备较多, 操作较为复杂。

2 二氧化碳汽提法

二氧化碳汽提法生产工艺由荷兰Stamicarbon公司设计, 在20世纪70年代中期, 我国开始引进该生产技术, 并先后建成了10余套大型工艺设备投入生产。到了90年代初期, Stamicarbon公司对原有二氧化碳汽提法流程进行了全面改进, 包括工艺流程、设备的整体布置和设备的结构等方面, 使得新一代改进型设备更加完善, 操作更加简洁方便, 同时提高了经济效益和环保性。

二氧化碳汽提法主要是在一定的压力之下, 用二氧化碳对甲铵溶液进行汽提, 汽提过程中分解产生的氨和二氧化碳在这种压力下冷凝, 而冷凝过程中产生的冷凝热作为副产品供一段蒸发加热和二段分解使用, 同时, 也可作为蒸汽喷射器的动力能量和整个系统的保温能量使用。二氧化碳汽提法的工艺流程包括合成塔、汽提塔、甲铵冷凝器、高压洗涤器和高压喷射器等几部分组成。

二氧化碳汽提法尿素生产工艺主要包括二氧化碳压缩、液氨的加压、高压合成与二氧化碳气提回收、低压分解与循环回收等工序。

在二氧化碳压缩工艺中, 二氧化碳气体经干燥进入CO2压缩机此为一段压缩流程, 每段压缩机进出口设置有温度、压力监测点, 以便监测运行状况, 经过四段压缩后, 二氧化碳进入脱氢系统。

液氨经电磁阀分为两路, 一路进入低压甲铵冷凝器调节循环系统摩尔比;另一路经流量计量后引入高压氨泵, 液氨在泵内加压至16.0MPa (A) 左右, 液氨的流量根据系统负荷, 通过控制氨泵的转速来调节。液氨经高压喷射泵与甲铵液增一起压并送入池式冷凝器。

高压合成圈是二氧化碳汽提工艺的核心部分, 其中包括合成塔、汽提塔、高压冷凝器和高压洗涤器这四个组成部分。从汽提塔顶部出来的含有氨的二氧化碳汽提气送入池式冷凝器, 与其中的甲胺和液氨混合, 池式冷凝器是一个卧式的合成塔。在冷凝器中80%左右的液体氨和气体二氧化碳大部分冷凝成甲铵液, 并有部分的甲铵液脱水生成尿素。生成的甲铵液和尿素混合液与未冷凝的气体进入直立式高压反应器合成塔, 塔内设有筛板将空间分为8个小室, 形成类似8个串联的反应器, 在每个小室中反应物被鼓泡通过的气体均匀混合, 塔板的作用是防止物料在塔内返混。

高压洗涤器分为三个部分:上部为防爆空腔, 中部为鼓泡吸收段, 下部为管式浸没式冷凝段。在这里将气体中的氨和二氧化碳用加压后的低压吸收段的甲铵液冷凝吸收, 然后经高压甲铵冷凝器再返回合成塔。从合成塔顶部分离出的NH3、CO2和惰性气体混合物进入高压洗涤器, 先进入上部空腔, 然后导入下部浸没式冷凝段, 与从中心管流下的甲铵液在底部混合, 在列管内并流上升并进行吸收。尿素合成反应液从塔内上升到正常液位, 经过溢流管从塔下出口排出, 经过液位控制阀进入气提塔上部, 再经塔内液体分配器均匀地分配到每根气提管中。尿液沿管壁成液膜下降, 分配器液位高低起着自动调节各管内流量的作用。由塔下部导入的二氧化碳气体, 在管内与合成反应液逆流相遇。管间以蒸汽加热, 将尿液中的NH3和CO2分离出来, 从塔顶排出, 尿液及少量未分解的甲铵从塔底排出。从气提塔顶排出的高温气体, 与新鲜氨及高压洗涤器来的甲铵液在约高压下一起进入高压甲铵冷凝器顶部。高压甲铵冷凝器是一个管壳式换热器, 物料走管内, 管间走水用以副产低压蒸汽。为了使进入高压甲铵冷凝器上部的气相和液相得到更好的混合, 增加其接触时间, 在高压甲铵冷凝器上部设有一个液体分布器。在分布器上维持一定的液位, 就可以保证气—液的良好分布。

从汽提塔底部来的尿素—甲铵溶液, 经汽提塔液位控制阀减压到0.3~0.35MPa, 减压后41.5%的二氧化碳和69%的氨从甲铵液中闪蒸出来。精馏塔分为两部分, 上部为精馏段, 起气体精馏的作用, 下部为分离段。气液混合物进入精馏塔顶部, 喷洒到上部精馏段的填料床上, 尿液从下部分离段流入循环加热器中, 进行甲胺的分解和游离NH3和CO2的解吸。循环加热后的尿液, 温度升高到135~140℃又重新返回到精馏塔下部分离段, 促使尿液中的甲铵液进一步分解。离开精馏塔的尿液在闪蒸槽内继续减压, 使甲铵再一次得到分解, 部分水、NH3和CO2从尿液中分离出来, 汽提塔出来的溶液经过两次加压和循环加热处理, 其中大部分NH3和CO2被分离出来, 闪蒸槽底部出来的尿液浓度约为72.4%左右, 进入到尿液贮槽。

尿液贮槽的尿液由尿素溶液泵送至一段蒸发加热器, 一段蒸发加热器是直立列管升膜式换热器, 尿液自下而上通过列管, 在真空抽吸下形成升膜式蒸发, 尿液中的水份大量汽化, 加热后尿液温度为124~132℃, 然后进入一段蒸发分离器中分离。浓缩到为95%的尿液经“U”型管进入二段蒸发加热器, 二段蒸发加热器是直立列管升膜式换热器, 尿液在更低压力下蒸发, 加热后再进入二段蒸发分离器中进行汽液分离, 通过两段蒸发后尿液浓度达到99.7%。离开二段蒸发分离器的熔融尿素经熔融尿素泵送至造粒塔顶部, 通过造粒机造粒成型, 最后送入仓库。

该工艺与氨汽提法相比, 由于采用了二氧化碳汽提, 其汽提压力偏低, 使得汽提效率升高, 因此在氨气汽提法中所必须的中压分解装置无需在此工艺中出现, 气提后残余部分只需一次减压加热即可, 流程简单, 操作方便, 节省了动力消耗减少了设备使用量并提高了生产效率。氨汽提工艺中高压圈设备、水解塔和中压分解系统容易发生腐蚀, 汽提塔使用寿命为15年左右, 二氧化碳汽提工艺汽提塔寿命为17~21年, 尿素塔使用寿命一般为19~25年。二氧化碳汽提工艺大部分设备可国产化, 除高压甲铵喷射器需从国外进口, 氨汽提工艺中高压汽提塔、高压甲铵冷凝、高压甲铵喷射器等都需要从国外进口。所以二氧化碳汽提工艺与氨汽提工艺相比投资及设备维护更新需要的投入较低。

3 ACES工艺

ACES工艺由日本东洋工程公司开发, 主要包括二氧化碳压缩、尿素合成、未反应甲铵的分解回收系统、尿素浓缩、熔融造粒系统和工艺冷凝液处理等程序。ACES工艺的特点是以二氧化碳作为汽提剂合成塔出料在等压条件下以重力作用实现, 在汽提塔内加热汽提, 然后气相在高压冷凝器中生产甲铵溶液, 最后送至造粒塔进行造粒出料, 该工艺无过剩氨回收系统。

由前两个尿素生产工艺相比, 该工艺流程前期投资较低, 能量消耗较少, 具有二氧化碳汽提法效率高的优点, 同时具备较高的转化率。由于该工艺合成塔中具有较高的氨/二氧化碳摩尔比, 可以解决合成塔的腐蚀问题, 同时, 高压圈操作问题可达190℃, 压力达17.1MPa, 合成转化率可达68%左右, 大大减少了未分解的甲铵含量, 所以ACES工艺是当今工业化尿素生产中能耗最低的工艺。虽然ACES工艺优点突出, 但缺点也较为明显, 如:高压圈设备多, 操作复杂, 控制回路系统也较为复杂, 并且对设备要求很高。

随着我国工农业的快速发展, 尿素生产形势仍然比较严峻, 对目前生产上流行的三种尿素生产工艺进行比较可知, 三种生产工艺均具有各自的优势和缺点。从目前形势来看, 二氧化碳汽提法仍然占据主导地位, 因此在生产中大力推广的同时, 应进一步改进该生产工艺和发展其他工艺。综合其工艺流程各阶段原理, 建议从深度水解技术、尿素造粒塔顶粉尘回收、尿素增设惰气精洗器改造等方面进行改造, 同时注意环保设备进一步改进, 这将是未来尿素工艺改造的趋势。

摘要：本文对主流尿素生产工艺氨汽提法、二氧化碳汽提法、ACES工艺在生产工艺, 运行过程及操作等方面做出比较, 并进行优劣分析。

关键词：尿素,生产工艺,比较

参考文献

[1]高涛, 次会玲.CO2汽提法尿素生产工艺研究[J].河北化工, 2012, 5 (6) :38-41.

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[3]叶陈.氨汽提尿素工艺工程设计[D].合肥工业大学, 2014.

尿素生产企业 篇3

1工艺流程介绍

将北京巨泰科技有限公司独家研制,富含植物养分吸收促进剂聚肽螯合钾和有机螯合锌的聚肽螯合钾含锌原液由补液泵抽入反应釜内搅拌,通过计量泵定量加入到尿素装置二段蒸发进口管线溶液中,充分混合后进入造粒工序造粒,生产出符合企业标准Q/HDJKG002-2008和国家标准GB2440-2001的聚肽螯合钾含锌尿素。流程示意如图1。

2开车前的准备工作

(1)对照设计图纸,检查装置上所有设备、管道、阀门、仪表,是否与安装图纸一致,并做好记录。

(2)检查水、气、汽等是否处于备用状态。电器专业检查电器安装情况并负责协调试车、开车期间的用电情况。

(3)对操作人员进行培训,安排好各专业值班人员,配备好通讯联络工具。

(4)吹除工作。在设备及管线安装过程中,内部有焊渣、尘土、铁屑等杂质遗留,如不清除干净,开车后不仅会堵塞管道、阀门、填料等,还会影响产品质量,因此用蒸汽将管道逐节吹扫干净,将原液槽及反应釜用脱盐水清洗干净。

(5)对技改设备、管道进行试车。通过补液泵将原液桶中的原液打入到反应釜中,使其液位处于4/5位置,开启计量泵,将压力控制在0.4 MPa,校验计量泵,并按照当前尿素生产负荷设定计量泵刻度值,检查是否有泄漏、振动等。试车合格后等待投入。

3开车

(1)关闭进料阀门,打开副线阀门,开计量泵,观察计量泵是否处于正常工作状态(初次生产时按此步骤操作,后期生产可直接从下面的步骤开始)。

(2)打开进料阀门,调节副线阀门,使进料压力维持在0.4 MPa,完全打开进二蒸U形管进料口阀门(在之前检查该阀并使其处于通的状态),开始进料,关闭副线阀门。

(3)通知包装岗位,做好聚钛螯合钾含锌尿素的包装准备。进料5至10 min后,观察产品输送带上成品外观颜色。此时,包装操作人员应严密监控尿素粒子颜色,若出现绿白相间的粒子,立即改为次品包装。符合要求后,更换正品包装。

(4)以30 min为单位观察储罐液位变动情况,根据原液消耗量适当调整计量泵刻度。

4生产过程中事故处理

(1)原则。聚肽螯合钾含锌尿素为农用合格品以上产品,因此对产品的总氮含量、缩二脲、水分及粒度范围均有要求,同时按照企业标准,对产品中聚肽螯合钾、有机螯合锌含量亦有最低规定。生产过程中,一旦任何一个指标达不到质量要求,均应判定为不合格品,作为不合格品包装。

(2)在生产过程中包装岗位操作人员应密切关注尿素粒子颜色,一旦发现异常,立即更换为次品包装,同时通知总控岗位。

(3)泵操操作人员必须按时巡查原液储罐液位及计量泵的运行情况,发现异常立即调整或倒泵处理,同时通知总控岗位。

(4)生产过程中出现总氮含量偏低或水分、缩二脲超标,应暂时停止聚肽螯合钾含锌尿素生产,待生产正常后,再恢复聚肽螯合钾含锌尿素生产。

(5)如产品生产过程中出现原液输送管线堵塞、计量泵非正常工作等意外情况,应暂时停止聚肽螯合钾含锌尿素生产,待排除故障后,再恢复聚肽螯合钾含锌尿素生产。

5总结

反刍动物生产中尿素的利用 篇4

的危害

尿素虽然可以作为氮源供

反刍动物利用, 但同时它也具有适口性差、氨释放速度快、利用率低、储存不便、使用不当易中毒等缺点。通常在动物采食尿素日粮2h后, 即几乎完全被水解成氨, 当瘤胃微生物来不及完全利用并超过肝脏代谢能力范围时, 就会发生氨中毒。此外, 当饲喂过量, 其在瘤胃中产生的氨和二氧化碳可部分结合生成毒性更强的物质———氨基甲酸铵, 对动物毒害加重。临床上典型尿素中毒症状可分为急性和慢性两种, 急性表现为呼吸麻痹痉挛, 在短时间内死亡;慢性表现为诱发肾功能障碍, 低血镁症并阻碍钙的吸收。

3提高尿素利用效率的措施

针对以上尿素利用过程中产生的各种不利因素, 在实际生产中我们要采取相应的措施来防止对动物的毒害。

3.1减缓尿素的降解速度

3.1.1制作颗粒凝胶淀粉尿素将15%尿素+85%谷物淀粉混匀, 在湿热和加压下制成凝胶颗粒, 淀粉降解速度加快, 尿素形成双缩脲, 降解变慢, 二者达到同步, 效果较好。

3.1.2添加尿素衍生物一些尿素的衍生物或具有含氮量高或适口性好等特点, 生产实践中可以选择替代, 例如磷酸脲、羟甲基尿素、异丁基二脲、双缩脲等都可以使尿素的降解减慢。

3.1.3添加脲酶抑制剂瘤胃内脲酶活性高, 会加快尿素的降解, 因此可以通过添加脲酶抑制剂来解决。常用的脲酶抑制剂有:支链脂肪酸 (异丁酸、异戊酸、异己酸) , 重金属离子 (锰、锌、铜离子等) , 天然类固醇萨洒皂角苷, 甲醛、多聚甲醛和氧肟酸盐。3.1.4制成尿素舔砖将尿素、糖蜜、矿物质按一定比例混合制成舔砖, 供反刍动物舔食, 可使尿素食入速度下降, 达到NH3缓慢释放, 利用率提高的目的。3.1.5使用尿素包被技术用FA, CMC, PE或Pr (血粉) 等, 将尿素包裹制成颗粒, 可降低尿素的分解速度。3.2添加适当的微量元素在瘤胃微生物利用氨合成菌体蛋白的过程中, 还有一些微量元素是尿素所不含有的, 为了最大限度地合成菌体蛋白, 需要以氮素的比例为依据在日粮中添加合适种类和比例的微量元素, 尤其注重硫和磷的添加, 一般来讲要满足N:S=10~14:1, N:P=8:1的比例。

3.3控制喂量、注重喂法尿素在添加的过程中, 需要控制饲喂剂量并辅以合理的饲喂方式, 才能达到理想的饲喂成绩。

3.3.1控制喂量尿素的喂量可控制在干物质的1%~1.5%左右或日粮粗蛋白的20%~30%, 一头成年奶牛的喂量控制在150~180g/d, 最多不超过300g。对瘤胃微生物区系尚未完全形成幼龄反刍动物, 不能饲喂尿素。

3.3.2注重喂法

(1) 饲喂过渡期尿素供给要逐渐增加, 一般需要2~3周过渡期, 并分次饲喂。

(2) 注意水的供给不能将尿素溶于水喂饮或饲喂尿素日粮后立即饮水。

(3) 混合要均匀先用湿饲料或精饲料将尿素混拌后, 再和粗饲料混合;另外也可将尿素溶于水后, 喷洒到饲料上混拌均匀。

(4) 其他事项切忌将尿素与脲酶含量高的原料如生豆类、苜蓿草籽等混合饲喂。

大量的试验数据表明, 尿素在反刍动物生产中的应用确有积极效果, 既可以节省蛋白质饲料又能提高生产成绩, 加之其价格低, 含氮量高, 是反刍动物生产中必不可少的氮素来源。

参考文献

[1]朱秀高, 等.尿素的营养与毒性研究进展[J].饲料工业, 2010, 31 (17) .

[2]黄宝金.尿素喂奶牛须注意[J].农村新技术, 2005, 6.

尿素生产企业 篇5

中海石油化学股份有限公司富岛一期尿素装置采用的是意大利SNAM氨汽提和海德鲁流化床造粒工艺, 生产能力为1 765 t/d, 于1996年10月建成投产, 主要生产颗粒大小在2.0～4.75 mm的尿素。投产至今十多年来, 装置运行稳定, 产品质量优良。该装置所在地属热带季风海洋性气候区, 旱湿两季分明, 在夏季多雨的季节, 随着环境和循环水温度升高, 空气湿度加大, 尿素装置蒸发系统真空度下降, 造成蒸发系统出液浓度下降, 最终导致造粒后的颗粒尿素水分增多。本装置的水分控制指标为0.2%～0.4%, 目前产品水分为0.37%, 接近指标上限。产品中小颗粒的含量增大, 这不但降低了产品质量, 而且在造粒工序固体物料循环中, 小颗粒和粉尘比重增大。由于小颗粒和粉尘的比表面积比正常颗粒的比表面积大很多, 所以整个固体物料在雨季容易吸潮结疤。吸潮后的小颗粒和粉尘附着在设备内壁或者固体管路中, 不但造成设备处理能力下降、能耗增加、造粒机运行周期变短, 而且造成振动筛和破碎机堵料, 影响正常生产。为此需要加强尿素生产的工艺控制, 保证水分和粉尘含量达标。

1水分控制

尿素生产中影响最终产品水分的因素很多, 主要体现在如下几个方面。

1.1熔融尿素泵出口尿液浓度

熔融尿素泵出口尿液浓度直接影响流化床造粒机的造粒效果和处理能力, 在流化床造粒机中, 压力为0.15～0.20 MPa的微小尿素溶液喷射到悬浮在流化层的晶种 (小颗粒尿素) 表面进行连续蒸发和固化。在此过程中, 微小尿素溶液中的水分被流化空气带走, 尿素则固化在晶种表面。在造粒过程的全部停留时间内 (其他工艺操作条件不变) , 造粒机喷嘴处的尿液浓度下降会造成晶种出造粒机时表面固化物减少, 从而造成造粒机出料颗粒变小。同时造成流化空气湿度增大, 干燥效果变差, 出料水分亦增加。

1.1.1 蒸发前系统的控制

1.1.1.1 NH3/CO2和H2O/CO2的影响

SNAM氨汽提工艺设计合成塔NH3/CO2为3.3～3.6, H2O/CO2为0.6～1.0。过剩NH3的存在能够提高CO2的转化率。在通常工艺条件下, 氨碳比每增加0.1, 转化率提高0.5～1.0个百分点。但随过剩NH3的进一步增加, 转化率增长幅度渐趋平缓, 其效果将降低。氨碳比的提高增加了未反应氨的循环量, 增大了后系统的负荷和能耗。高压系统中水的来源有二:一是甲铵脱水本身有水生成, 二是返回高压系统的甲铵带有水。水碳比增加, 可降低平衡压力, 即可在较低压力下操作, 但H2O/CO2过高同样会造成中低压系统负荷增大, 中低压易超压, 蒸发系统水含量达不到要求。目前该装置的NH3/CO2控制在3.4, H2O/CO2控制在0.5左右, 通过取样分析合成塔出口物料组成为NH3 33.25%, CO2 15.42%, H2O 18.05%, Ur 33.28%;NH3/CO2 3.39, H2O/CO2 0.49, 尿素含量和水含量均优于设计值。正常生产时水解解吸系统解吸塔气相水含量会影响到系统的水平衡。气相水含量由压力和温度决定, 解吸操作压力由低压系统确定, 低压系统的压力为0.35 MPa, 而解吸压力稍高于低压系统压力。解吸塔的气相总压是一定的, 而解吸塔气相中的水又是饱和的, 所以要使气相中的水含量低, 必须使水的分压尽量低, 这就要求气相温度尽量低。那么在解吸塔顶不超过0.40 MPa总压条件下, 根据物料平衡, 要使气相中水含量不超过50% (体积分率) , H2O的分压必须低于0.20 MPa, 此压力下饱和水蒸气温度为125 ℃, 解吸塔气相温度不应超过125 ℃。若温度过高, 气相中水含量增加, 系统水平衡不易维持;若温度过低, 气相中水含量减少, 气相中氨、二氧化碳不能在低压系统充分吸收, 使低压系统超压。目前该温度控制在120 ℃左右, 较好的控制了系统水量。

1.1.1.2 甲铵分离器和汽提塔的控制

尽量控制甲铵分离器在低液位, 防止甲铵分离器中的液相由中压分解塔贮槽漫至中压分解塔, 使整个中、低压系统的温度大幅下降。中压分解温度从160 ℃下降到153 ℃, 低压分解温度从145 ℃降到140 ℃, 大大增加了蒸发系统的负荷, 因此应做到精心操作, 保持系统稳定运行。高压汽提塔运行的好坏直接影响后续系统的好坏, 在操作中要将出液温度控制在207～210 ℃, 出气温度190 ℃。在夏季要保证高压汽提塔的蒸汽用量, 使其分解能力良好。在系统开车时, 尽量将汽提塔控制在低液位, 使其出液温度尽快达到设计值, 减轻后续工段的负荷。

1.1.1.3 中低压系统的控制

甲铵的分解量随着分解温度的上升而上升, 所以要将分解温度控制在较高值。但当分解温度上升到一定程度时, 甲铵的分解率变化逐渐趋向平缓。对于中压系统而言, 中压分解温度的厂控指标是158～160 ℃。为了进一步降低后续工段的负荷, 可以把中压分解温度控制在高限。低压系统压力控制在0.34 MPa, 温度控制在143 ℃以上时能保证低压分解塔贮槽出口尿素浓度在71%以上, 这十分有利蒸发工序的操作。

1.1.2 蒸发系统控制

真空蒸发有利于溶液的浓缩, 随着蒸发压力的降低, 蒸发温度也相应降低, 能减少缩二脲的生成;采用真空蒸发, 换热管内的尿液和水蒸气流速加快, 缩短了蒸发时间, 有效地减少了副反应的发生。根据尿素水溶液蒸汽压图 (图1) , 要得到浓度96%的尿素溶液, 需要将85%的尿液由102 ℃加热到130 ℃, 压力降到0.034 MPa (绝压, 即258 mmHg) , 如图1中A点到B点, 即可达到要求。在该温度、真空条件下, 尿液不会进入饱和区而发生结晶危险。

离开低压分解器底部浓度约70%的尿液首先进入V104 (预浓缩器上部分离器) , 减压释放出的闪蒸气在此进行气液分离, 溶液进入预浓缩器的加热段, 溶液中的残存甲铵被壳侧的甲铵冷凝热加热分解, 分离出来的气体由V104进入真空系统, 在那里冷凝回收。由L104 (预浓缩器底部集液槽) 出来浓度约85%的尿液经泵P106送到E114 (蒸发加热器) , 加热蒸发尿液中的水分。E114是升膜式加热器。气液混合物在V107 (蒸发分离器) 中进行气液分离, 气体与V104来的气体汇合, 在E128 (蒸发冷凝器) 冷凝, 冷凝液流入T102 (工艺冷凝液贮槽) , 见图2。蒸发真空控制范围为-68～-73 kPa。V107中分离后的液体收集在L107 (蒸发分离器集液槽) 中, 用尿液泵P108送去造粒系统。但是在夏季, 冷却水温度上升, 使得真空系统E128冷凝效果变差, 真空系统真空度下降, 通常只能维持在-60 kPa (310 mmHg) , 虽然L107底部温度能控制在132 ℃左右。由图1可知L107底部的尿液浓度只能达到95%。

1.1.3 UF系统的影响

UF系统中的物料自熔融尿素泵入口并入造粒系统, 在装置满负荷的情况下, 37%的甲醛水溶液以1 000 kg/h左右的流量由UF系统进入造粒系统, 进一步增加了造粒机入口物料的水含量, 所以在生产中要严格控制好UF系统的运行。一方面要控制好进入UF反应器R158中的尿液和甲醛溶液的比例, 尿液浓度宜控制在15%～20%。若物系中甲醛溶液配比过高, 会直接增加造粒机入口物料中水含量。相反, 若物系中尿素溶液配比较高, 由于UF反应器R158进出口管道无保温, 溶液流经这些管道时有发生放热结晶阻塞管道的危险。当堵塞发生时又不得不采用冲洗水来冲洗管道, 这也会增加造粒机入口物料的水含量。另一方面要控制好UF系统的反应温度, 防止在反应器中生成不溶性高聚物, 堵塞管道。

1.2造粒过程水分控制

该装置采用的是海德鲁流化床造粒工艺, 造粒机温度和料位, 喷头吹扫时间以及造粒厂房环境均会对尿素成品水分造成影响。

1.2.1 造粒机温度

衡量造粒机温度的指标主要是第二室的温度, 厂控值为105～108 ℃。温度太高, 带来以下不良后果:由于造粒机内部温度过高, 使得很多被雾化的尿素液滴在遇到晶种之前就已蒸发凝固成为细尘。大量粉尘会加大洗涤和蒸发系统的负荷, 增加尿素单产能耗。另外温度过高会使部分尿素颗粒在多孔板上熔融, 形成片状尿素, 会堵塞喷头和多孔板, 造成造粒机流化风量下降和尿素颗粒流化不均匀。温度过低则会使雾化的尿素液滴冷凝过早, 这些液滴对于晶种的粘附效果不好, 造成产品易破碎。低温也使尿素液滴中水分的蒸发量不够, 产品水分超标。

1.2.2 造粒机料位

造粒机的料位高低对于造粒出料水分也有一定的影响。造粒机的料位过低, 会导致造粒机内晶种过少, 在一定的喷头负荷下, 需要每个晶种粘附的液滴就多, 加上晶种在造粒机内停留时间缩短, 水分在造粒机内蒸发不够即出料水分增多。反之, 造粒机维持在较高的料位能使每个颗粒仅需粘附较少的液滴, 并且颗粒有充分时间被干燥, 干燥效果较好。

1.2.3 喷头吹扫

造粒系统开车时喷头投用方式、切换喷头时对喷头的吹扫时间均会影响到出料的水含量。投用喷头之前需要对喷头进行吹扫, 吹扫的主要目的是疏通和预热喷头, 所采用的介质为低压蒸汽, 吹扫时低压蒸汽通过喷嘴进入造粒机, 会加大造粒机内流化空气中水蒸气分压, 使得出料水分增大。所以吹扫喷头时要保证将吹扫蒸汽冷凝液排尽, 尽量缩短吹扫时间。另外在切换喷头的操作过程中要先将喷头中的尿液排尽后再吹扫, 缩短吹扫所需时间。尽量改善造粒机的运行工况, 减少喷头吹扫次数。

1.2.4 造粒厂房环境控制

造粒厂房的生产环境对产品水分也有较大影响。造粒厂房内动设备较多, 加上造粒机本体在生产时散热量大, 为了保证设备散热良好, 自建厂伊始造粒厂房就开了一些百叶窗以加强厂房内空气对外流通。这在天气晴好的季节能够保证设备的良好运转和产品水分达标。但是在雨季, 由于该地区雨季台风频繁, 大量的雨水通过百叶窗进入造粒厂房, 厂房内温度较高, 常年维持在40 ℃左右, 雨水蒸发后造成厂房内空气湿度增大, 在空气中暴露的固体物料回路中的尿素颗粒容易吸潮, 使得产品水分超标。为了保证产品水含量在台风季节不超标, 2009年底封住了造粒厂房中部的所有百叶窗, 仅在顶部和底部保留部分百叶窗。同时在对散热要求较高的设备旁边加装了专用空气管, 当设备温度较高时可以开启空气阀门对其进行降温。

2粉尘控制

众所周知, 尿素中的粉尘主要是在造粒过程中产生的。造粒机中产生含有装置产量3.5%的尿素粉尘 (平均粒径3 μm) , 虽然这些粉尘大部分被送入洗涤塔洗涤, 但是仍有部分粉尘会随着出料进入固体物料循环系统, 造粒机中粉尘增多会加速造粒机内壁结疤。疤掉落以后会造成造粒机内晶种颗粒流化不均匀, 影响喷嘴雾化效果, 加速造粒机工况恶化。固体物料循环中的粉尘吸潮后, 容易附着在固体管路中, 造成设备处理能力下降, 能耗增加。

2.1甲醛

甲醛在造粒过程中具有凝结作用, 能加速雾化的尿素液滴在晶种表面凝结, 降低尿素液滴脱离晶种直接被干燥成粉尘的可能。尿素溶液加入甲醛之后, 其表面张力发生改变, 造粒后粒子表面光滑, 摩擦系数小, 流动性好;同时抗压强度有所提高, 降低了输送过程中破碎粉化的可能。甲醛中断或者流量减小必然会造成造粒机内粉尘增多、工况变差, 所以要保证良好的造粒效果, 必须保持甲醛的平稳输送, 防止甲醛流量出现大幅度波动。

2.2造粒机温度

前面已经分析过造粒机内部温度过高会造成粉尘增加, 加大洗涤和蒸发系统的负荷, 所以要兼顾产品水分指标, 合理控制造粒机温度, 不宜超过110 ℃。

2.3振动筛和破碎机

振动筛和破碎机主要是控制晶种颗粒的大小, 振动筛将尿素按颗粒大小分成三级:小颗粒, 正常颗粒和超大颗粒。小颗粒直接进入造粒机作为晶种, 正常颗粒作为产品被输送到散库, 超大颗粒经过破碎机破碎后也进入造粒机作为晶种。若振动筛下层筛网网孔过细以及破碎机辊间距过小, 则返回到造粒机内的晶种粒度减小, 粉尘增多, 易在造粒机内部结块, 出料中小颗粒和粉尘相应增多。反之, 如果晶种过大, 出料中的超大颗粒就会增多, 一部分会通过安全筛直接溢流到循环尿素溶液贮槽, 增加蒸发系统负荷。另一部分则被振动筛筛出后进入破碎机, 经破碎机破碎后再次作为晶种进入造粒机, 如此一来增大了固体循环比, 加大了动设备运行负荷和电力消耗。所以要将晶种平均直径控制在0.9～1.3 mm之间, 并要定期清理破碎机上下辊滚筒, 防止滚筒结疤后经破碎机进入造粒机内的晶种直径变小。

2.4除尘系统

造粒厂房内多数动设备的上盖或者上部均安装了除尘管线, 这些除尘管线最终都集中到一根管径较大的除尘总管上, 除尘总管通过风机与洗涤系统相连。当除尘风机运行时就能将上述动设备内的部分粉尘送入洗涤系统以达到减少粉尘之目的。为了进一步降低成品皮带栈桥所在区域粉尘含量, 2008年初在成品皮带栈桥两端加装了除尘管线, 并且将除尘风机整体更换成功率更大的风机。该风机投用后, 皮带栈桥除尘效果得到进一步改善。

3结语

在雨季, 尿素产品的水分及粉尘含量会受到诸多不利因素影响而加大。生产人员更应加强工艺、设备管理, 把握好每个操作环节, 优化装置性能, 保证产品质量, 降低能耗。

参考文献

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[2]贺华, 丁文捷.尿素粉尘产生的原因及解决方法[J].化工生产与技术, 2001, 8 (6) :40~41.

[3]解明志, 常仲乐.夏季提高尿素成品粒度的途径[J].大氮肥, 1991, 22 (4) :56~57.

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[5]喜英.尿素颗粒强度低粉尘含量高的原因及控制措施[J].化工设计, 2008, 18 (3) :33~35.

浅析三聚氰胺运行对尿素生产的影响 篇6

关键词：尿素,三聚氰胺,尾气

0 引 言

河南煤业化工集团有限责任公司中原大化分公司尿素装置1990年建成投产, 采用意大利斯那姆氨汽提工艺, 设计能力1 760t/d。三聚氰氨装置共有三套, 生产工艺均采用意大利欧洲工程技术公司的高压法 (即欧技高压法) , 是以尿素作为原材料并通过无催化剂热反应工艺线路来生产三聚氰胺, 年设计生产能力总共为60kt。自第一套三聚氰胺投产, 特别是这三套同时生产以来, 由于返回大尿素的产物比较多, 使大尿素的操作难度加大, 从而产生了诸多问题。

1 产生的主要问题

高压下尿素转化为三聚氰胺的反应式为:

3 (NH2) 2CO→3HOCN+3NH3

3HOCN→C3N3 (OH) 3

C3N3 (OH) 3+3NH3→C3N3 (NH2) 3+3H2O

3 (NH2) 2CO+3H2O→6NH3+3CO2

6 (NH2) 2CO→C3N3 (NH2) 3+6NH3+3CO2

由以上反应式可知, 6个分子尿素只有一半转化为三聚氰胺, 而另一半尿素则由于三聚氰酸转化为三聚氰胺时产生水, 而被水解成氨和二氧化碳。按照三聚氰胺装置设计, 三聚氰胺反应过程中产生的尾气 (氨和二氧化碳) , 在三聚氰胺装置被分离后进入配套的小尿素装置, 进行尿素合成、尿液提浓, 未反应物分离回收。最后以比较稀的尿液送回到化肥尿素装置。第一二两套三聚氰胺装置由于没有配套小尿素装置, 其产生的尾气以及工艺冷凝液需要排放到第三套三聚氰胺配套的小尿素装置。但由于第三套三聚氰胺配套的小尿素装置运行不稳定, 经常需要将这三套三聚氰胺装置产生的尾气冷凝形成的甲胺液和工艺冷凝液, 以及小尿素合成的稀尿液送到大尿素装置, 对大尿素系统运行产生较大的影响。

1.1 对高压系统的影响

(1) 高压圈水碳比上升。由于三套三聚氰胺装置返回的甲胺液平均浓度低, 水含量高, 且返回量大, 致使大尿素装置回收负荷加大, 为了减少中低压放空氨损失, 增大系统外加水量, 从而破坏高压圈原有的水平衡, 系统水碳比升高, 分析最高达到1.7, 系统蒸汽消耗大大增大。

(2) 对大尿素转化率的影响。尿素控制反应步骤是甲胺脱水反应, 因回收三聚氰胺返回甲胺液, 造成高压系统水碳比上升, 降低了系统的转化率。根据资料介绍, 物料中水碳比增加0.1, 尿素的转化率则降低1%左右。

(3) 回收三聚氰胺副产物, 大尿素负荷加大, 必将加大高压设备和管线的冲刷等腐蚀。

1.2 对中压系统的影响

(1) 三聚氰胺配套小尿素冷凝回收的液氨直接进入尿素液氨贮槽, 对大尿素装置安全运行影响很大。因为第一二两套三聚氰胺没有配套小尿素装置, 有时把三套产生的尾气全送到第三套三聚氰胺配套小尿素装置, 导致小尿素装置分解、吸收负荷高, 三聚氰胺负荷越高, 小尿素操作弹性越窄, 存在中压冷凝氨携带甲胺的风险越大。自从小尿素装置建成投产以来, 因三聚氰胺小尿素中压吸收塔泛液, 甲胺进入氨收集槽, 并通过三聚氰胺返大尿素的液氨管线进入尿素液氨储槽, 使大尿素增压泵和高压液氨泵机封损坏甚至汽化跳车, 从而导致事故的发生, 已有三次。

(2) 第一二两套三聚氰胺装置产生的尾气通过甲胺冷凝器进入中压吸收塔, 对中压也产生很大的影响。由于这两套产生的尾气量比较大且气相含量比较高, 增加了中压甲胺冷凝器的冷凝负荷和中压吸收塔的吸收负荷。

1.3 对低压系统的影响

(1) 对低压系统压力的影响。

三聚氰胺生产过程中产生的氨和二氧化碳尾气经冷凝、吸收后, 以甲胺液的形式返回大尿素低压系统, 甲胺液浓度对大尿素系统影响很大, 如果浓度太高, 冷凝吸收不好, 将引起大尿素低压系统超压, 造成氨的放空损失;如皋浓度太低, 水量增加, 流量加大。进而引起低压压力下降, 碳酸盐溶液槽液位上涨, 影响系统稳定运行。

(2) 对碳酸盐溶液泵的影响。

三聚氰胺小尿素非设计工况运行, 冷凝回收的甲胺液需返回大尿素装置, 返回大尿素装置的甲胺液经碳酸盐溶液泵送往中压系统, 再经高压甲胺泵送至高压圈形成循环, 从而导致尿素动设备输送循环回收物料加大, 泵电流增大, 电机超负荷运行, 给泵及电机的安全运行带来很大威胁。

为满足碳酸盐溶液贮槽的液位平衡, 中压碳酸盐溶液泵一直超负荷运行, 为了满足三套三聚氰胺运行, 防止中压碳酸盐溶液泵电机长期超负荷运行发生故障, 中压碳酸盐溶液泵两台并联运行, 从而降低一台泵运行负荷, 这样造成了一个很大的隐患:双泵运行无备用泵, 一旦单泵发生故障进行检修, 大尿素装置或三聚氰胺装置负荷就会受到极大的影响, 两台同时出现故障将造成不可估量的损失。

1.4 对蒸发造粒系统的影响

对蒸发造粒系统的影响, 主要是第三套三聚氰胺配套小尿素生成的稀尿液直接送到大尿素蒸发系统造成的。自从小尿素建成投产以来, 其送至大尿素蒸发系统的尿液一直都比较稀, 且过料不稳, 经常造成大尿素蒸发系统一二段温度突降, 甚至造成蒸发系统转循环, 影响尿素产量;还有就是小尿素来的尿液混有杂物, 经常造成造粒喷头堵塞, 致使喷头拉稀, 造粒有结块, 影响尿素产品质量。

1.5 对水解解析系统的影响

正常情况下, 如果大尿素工艺冷凝液槽只接受本装置的工艺冷凝液, 水解解析系统负荷只要有40m3/h就已经足够。但是一旦小尿素水解解析系统出问题, 不能正常运行, 这三套三聚氰胺产生的大量工艺冷凝液全排至大尿素工艺冷凝液储槽, 大尿素水解解析系统负荷就必须大量提高其负荷, 甚至加至60m3/h, 水解解析系统超负荷运行, 还维持不了工艺冷凝液储槽的液位。而且由于水解解析系统负荷增加, 影响低压系统稳定运行。

1.6 对氨平衡的影响

自从三套三聚氰胺试车投产以来, 合成氨氨球液位持续下降, 如此方式运行, 氨平衡将制约大尿素装置和三套三聚氰胺装置的正常生产。一旦合成氨氨球液位比较低, 就需要大尿素装置减负荷运行, 多余的二氧化碳就必须放空, 不但造成环境污染, 也浪费了资源, 还影响了尿素产量。另外, 三聚氰胺返甲胺后, 大尿素系统回收负荷加大, 系统放空势必增大, 造成放空氨损失加大。

2 技术改造

2.1 尿素对三聚氰胺返液氨管线改造

针对三聚氰胺返回的液氨存在带甲胺引起大尿素跳车的风险, 2006年3月对三聚氰胺返回液氨管线进行改造, 在大尿素界区三聚氰胺来液氨管线至大尿素液氨贮槽V105切断阀前增加一条去中压吸收塔的管线, 见图1, 实线为原设计管线, 虚线为改造管线。

第三套三聚氰胺配套的小尿素装置有时运行不稳定, 其中压吸收塔发生满液或二氧化碳上窜就可能导致甲胺进入其液氨贮槽, 经返回液氨管线进入大尿素装置, 直接经改造管线进入中压吸收塔, 有效防止三聚氰胺来夹带甲胺的液氨进入大尿素液氨贮槽, 污染大尿素氨系统, 同时有助于吸收C101内气相中的二氧化碳。改造管线投用以来, 从未因三聚氰胺来液氨夹带甲胺导致大尿素发生事故。

2.2 三聚氰胺返甲胺管线改造

自三套三聚氰胺投产以来, 由于这三套三聚氰胺装置产生大量的甲胺返回大尿素装置, 对大尿素装置的稳定、经济运行造成了非常大的影响, 为此, 2005年4月对该管线进行改造, 在三聚氰胺甲胺液至大尿素中压碳酸盐贮槽切断阀前增加一条去中压的管线, 如图2虚线所示。

三聚氰胺返甲胺液进入中压系统后, 与中压碳酸盐溶液泵过来的碳酸盐溶液一起吸收中压分解的气氨和二氧化碳, 产生的热量加以利用来提高预浓缩尿液的温度, 降低中压甲胺冷凝器的换热负荷。若三聚氰胺返回的甲胺液温度、压力出现波动, 也可通过预浓缩器换热来减弱对中压甲胺冷凝器和中压吸收塔的影响。

2.3 三聚氰胺返稀尿液管线改造

第三套三聚氰胺配套小尿素生成的稀尿液直接送到大尿素蒸发系统, 由于其一直都比较稀, 且过料不稳, 经常造成大尿素蒸发系统一二段温度突降, 甚至造成蒸发系统转循环, 影响尿素产量;还有就是小尿素来的尿液混有杂物, 经常造成造粒喷头堵塞, 致使喷头拉稀, 造粒有结块, 影响尿素产品质量。为此, 2008年月对此管线进行改造, 由原来稀尿液直接送入系统改为直接送入尿液贮槽, 再经尿液泵送入蒸发系统。改造后, 很少因三聚氰胺过来的稀尿液原因导致大尿素蒸发系统出现问题。

3 总 结

尿素生产企业 篇7

河南心连心化肥有限公司是全国重要的尿素生产企业,年产尿素120万t。公司采用水溶液全循环工艺,整个过程可分为尿素的合成、未反物料的分解回收、尿液的造粒。

由于尿素生产要求的控制系统比较复杂,因此公司决定采用浙大中控WebField ECS100系统,于2009年4月投用。

1 系统配置

尿素岗位共有4个DCS机柜,命名为SC1、SC2;另配置电源柜1个,命名为AC1;一个继电器柜,命名为AC2;系统中设置4台操作员站,命名为OS141、OS142、OS143;1台工程师站,命名为ES144。系统接地图如图1所示。

开关量输入和输出接入继电器柜,然后转接入DCS机柜;模拟量直接接入DCS机柜。开关量输入(DI)用转接端子转接,开关输出(DO)用继电器隔离。开关量输入为无源干触点,DCS系统提供24VDC电压;两线制仪表的24VDC电源由DCS系统提供。按照尿素测点,信号分布如表1所示。

2 控制方案

2.1 保护装置

尿素合成塔正常工作压力为19.6MPa左右,合成塔出口尿液经P4调节阀减压至1.77MPa左右送入中压系统,分别在进塔液氨总管、CO2压缩机出口总管、一甲液泵出口总管上加装3台压力变送器,把信号点送入DCS系统。合成塔超压停车报警的依据:当合成塔压力和液氨泵出口压力同时超出规定的工艺指标时,视为合成塔超压。目的是为了预防单测点的误报,增大正确报警停车的保险系数,减小误报率。工艺指标暂设定合成塔压力PICA-324为20.5MPa,液氨泵出口压力PI-322为20.5MPa,程序根据压力预设的报警值和跳车值,让装置进行相应的动作。

2.2 联锁实现的主要功能

(1)当压力达到或超过20.5MPa,声光报警打开,提醒操作工注意,让其进行警惕操作,通过改变操作方法来进行调节,达到稳定工艺的目的。

(2)当压力达到或超过21MPa,根据运行的设备状况,CO2压缩机、液氨泵、一甲泵部分停运(1#尿塔对应的3号氨泵、1号压缩机、3号甲泵跳,2#尿塔对应的1号氨泵、2号压缩机、1号一甲泵跳)。这样可以减慢合成塔压力上升速度,给故障排查和检修提供尽可能多的时间,从而有效减少停车损失,同时在操作站的控制画面上有合成塔第一次超压提示信息,还伴有声光报警功能。

(3)当压力达到或超过23MPa时,所有运行的CO2压缩机、液氨泵、一甲泵全部停运(1#尿塔对应4号氨泵4号压缩机4号一甲泵跳,2#尿塔对应2号氨泵、3号压缩机、2号一甲泵跳),在操作站上监控画面上有合成塔第二次超压等信息。

2.3 P4阀检报警反馈装置

根据P4阀关闭及合成塔超压的先后顺序关系,将原定的P4全关报警改为P4阀在未完成全关闭(约为阀位的10%左右)时开始报警(该装置检测P4阀阀杆的物理位置,而非计算机显示的阀位),以协助操作工在正常生产情况下,提前发现P4阀可能非正常状态引起的尿塔超压,起到预警的作用。

具体实施是在P4阀位10%处安装接近开关,电源由DCS内部提供,当阀门落下或者低于10%时,阀检信号作为DI点进入DCS系统,控制站根据阀检信号通过中间继电器控制声光报警装置。

3 程序设计

(1)利用ECS-100图形化组态LD梯形图编辑器进行编程,先对模拟量输入的质量码进行报警分析判断,目的是防止在检修时信号短路或者断路引起联锁误动作,如图2所示。

(2)对设定值变量的大小进行比较,设定值变量量程和变送器的量程一致,设定值变量的权限由工程师给予,这样可以减少下载次数,减少误动作机率,同样还可以根据工艺要求随时进行设定值的修改。当两个压力同时满足要求时进行声光报警DO1输出;满足一次跳车要求时DO2输出;满足二次跳车要求时DO3输出。联锁编程如图3所示。

变量(LSKG1)表示联锁开关,LSSD1、LSSD2、LSSD3为联锁设定变量,RJ3表示输出继电器。

(3)控制站的DO开出点由继电器输出卡件完成主要控制中间继电器24VDC的负端,利用中间继电器的触点来控制现场要动作的继电器。

4 软件调试

各程序设计好以后,先进行语言编译,程序变成了控制站可以识别的语言,然后利用ECS-100组态软件把编译生成的语言传送给控制站的寄存器,这个过程叫做下载。下载成功后,就可以进入联机调试状态。集成环境中的当前程序与控制站实际连接后,程序中的开关量和开关链路根据实际数据显示通断状态。程序中的调试文本显示实际数值,也可以通过文本设置控制站的数据。调试效果图如图4所示。

5 结语