尿素裝置蒸發系統改造總結

郭存彪　王　攀　劉銳杰

(河南心連心化肥有限公司河南新鄉453731)

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尿素裝置蒸發系統改造總結

郭存彪王攀劉銳杰

(河南心連心化肥有限公司河南新鄉453731)

河南心連心化肥有限公司450 kt/a合成氨、800 kt/a尿素原料結構調整項目的尿素裝置采用二氧化碳汽提工藝。現共有2套尿素裝置，首套裝置于2013年11月正式生產并投料成功，經過2年的裝置優化，2015年尿素產量突破1 000 kt。目前，尿素市場競爭激烈，為進一步降低生產成本、提高產品質量，于2015年3月對2套尿素裝置蒸發系統進行改造，將系統原有的尿液泵甩掉，閃蒸下液直接送入一段蒸發器，經一段時間運行后，效果良好，經濟效益顯著。

1　改造前蒸發系統工藝流程

圖1　改造前蒸發系統工藝流程

改造前蒸發系統工藝流程見圖1。由精餾塔來的溫度約130 ℃的尿液，減壓至約0.044 MPa(絕壓)后進入閃蒸槽，在此分解為氣液兩相，需要的熱量由尿液自身降溫供給。由閃蒸槽排出的溫度約90 ℃、74.0%(質量分數，下同)的尿液進入尿液槽，由尿液泵經流量計、調節閥控制流量后打入一段蒸發加熱器；在0.033 MPa(絕壓)下，尿液在一段蒸發加熱器被加熱至130 ℃，約95.0%的尿液經一段蒸發分離器分離出的尿液，然后進入二段蒸發加熱器。二段蒸發加熱器操作壓力為0.003 3 MPa(絕壓)，出二段蒸發加熱器的尿液溫度為140 ℃，濃縮至約99.5%的熔融尿素；經二段蒸發分離器分離后，熔融尿素由熔融泵送至造粒塔頂部噴頭進行造粒。

閃蒸氣進入閃蒸冷凝器進行冷凝，冷凝液排至氨水槽；閃蒸冷凝器出氣與一段蒸發氣送至一段蒸發冷凝器冷凝，冷凝液排至氨水槽，不凝氣經一段水抽噴射器進入水抽槽，由水抽槽上的放空管放空。二段蒸發出氣先進入二段蒸發冷凝器A進行冷凝，冷凝液排至氨水槽，然后不凝氣進入二段蒸發冷凝器B進行冷凝，冷凝液排至氨水槽；不凝氣經二段蒸汽噴射器匯同部分蒸汽進入中間冷凝器進行冷凝，冷凝液排至氨水槽，不凝氣經二段水抽噴射器進入水抽槽，最終由水抽槽上的放空管放空。

2　存在的問題

(1)尿液經過尿液槽有一定的停留時間，尿液從閃蒸槽經過尿液槽之后再進入一段蒸發加熱器，該過程有一定的管道距離，又增加了尿液在管道中的停留時間。評價產品質量重要的指標之一縮二脲含量與尿液的停留時間有很大關系，因此，該過程勢必會增加產品中縮二脲含量。

(2)尿液槽中的尿液必須通過尿液泵做功才能將尿液加入到一段蒸發加熱器，該過程會消耗一部分電能。

3　改造情況

經分析，閃蒸槽內尿液壓力約為0.044 MPa(絕壓)，一段蒸發加熱器壓力約為0.033 MPa(絕壓)，閃蒸槽處在高位，而一段蒸發加熱器處在低位，兩者位差約為7.0 m，即通過勢能差，閃蒸槽出來的尿液可不經過尿液槽和尿液泵直接進入一段蒸發加熱器。

改造前，閃蒸槽下液先進入尿液槽，之后通過尿液泵進入一段蒸發加熱器。該過程會延長尿液在系統的停留時間，造成產品中縮二脲含量升高，進而影響產品質量；另外，還需要尿液泵做功，消耗一部分電能，不利于節能降耗。為此，現將閃蒸槽下液直接進入一段蒸發加熱器管線，避免尿液進入尿液槽。

圖2　改造前蒸發系統工藝流程

改造后，閃蒸槽下液甩開尿液槽直接進入一段蒸發加熱器，避免了尿液在尿液槽和輸送管線內停留、降低了產品中縮二脲含量，并且不再需要尿液泵做功，節約了電能。新工藝路線更簡單，減少了倒泵次數，操作方便。當蒸發系統異常需要

短暫停止造粒時，閃蒸槽下液可暫時儲存在尿液槽中，待系統恢復后，將尿液槽內的尿液通過尿液泵補入新配管線，再進入一段蒸發器進行蒸發濃縮，生產更加靈活可控。

4　效益分析

尿素閃蒸下液直接進入一段蒸發，可省去尿液泵做功，該尿液泵額定功率為122 kW，按電價0.56元/(kW·h)、年運行時間300 d計，單套系統每年節約電費49萬元左右，則改造后2套蒸發系統每年共節約電費98萬元左右，經濟效益相當可觀。另外，改造后，縮短了尿液在系統的停留時間，降低了產品中縮二脲含量，有利于提高尿素產品的質量。

綜上所述，尿素蒸發系統將閃蒸下液直接送入一段蒸發系統，縮短了流程，有利于降低產品中縮二脲含量，提高尿素產品質量；同時，省去了尿液泵做功，節約了電能，為行業提質降本提供了一個思路。該改造措施也在河南心連心化肥有限公司其他分廠得到推廣，效益明顯。

2016-06-01)