二氧化碳汽提工藝在尿素生產中的應用

張月濤

（中海石油華鶴煤化有限公司，黑龍江鶴崗 154100）

1 二氧化碳汽提工藝在尿素生產中的工作原理及操作過程 分析

1.1 二氧化碳汽提工藝在尿素生產中的工作原理

壓縮機出口的二氧化碳從汽提塔底部進入，與分離出來的氨、水蒸氣接觸后共同進入池式反應器的底部。而液氨在高壓洗滌器中與高壓甲胺泵來的甲胺液混合之后，一同進入池式反應器的冷凝段，之后通過分布管均勻到達池式反應器中。而在反應器中足夠的停留時間使得一部分甲胺轉化為尿素。隨后，反應生成的尿素、未轉化的甲胺、氨和二氧化碳會一同進入池式反應器的絕熱段，這時甲胺會進一步轉化為尿素。

1.2 二氧化碳汽提工藝的操作過程

1.2.1 加熱蒸汽量的合理調節

當尿素生產時蒸汽壓力過高時，便會加劇塔內的腐蝕，給生產工作帶來了很多麻煩。反之，尿素生產時蒸汽壓力過低，就會使得氨含量在汽提液中的占比增加，就會對低壓系統的發展、運行造成不利的影響，增加了尿素生產的難度，在返回合成塔時會需要更多的水量，這就使相關單位的成本投入量有所增加。所以需要合理調節加熱蒸汽壓力，通過放緩速度、嚴格控制壓力調控區間等措施來減少系統的波動，使得汽提效果達到理想目標，從而為之后的生產環節打好基礎。

1.2.2 汽提塔液位的合理調節

當汽提塔液位升高或下降時，其不會影響到尿素生產效果，但會給該工藝造成一些損失，可能會增加縮二脲的生成量。所以為了有效控制尿素水解過程中所帶來的損失，需要適當降低汽提塔的液位，以達到工藝的生產需求。

1.2.3 保證汽提塔中氣液的分布均勻

當汽提塔的液體分布孔出現堵塞、過大等現象時，就會使各個汽提管出現液體流量增加或減少的現象，而汽提管中液體流量會與氣體流量發生作用，這便會影響到氣體的通過量，從而不利于汽提塔的正常生產工作。當汽提管中液體流量增加時，會導致液膜增加，從而使得氣體的流通路徑變少，流通阻力增大，導致氣體流量減少；反之，液體流量減少便會導致液膜厚度減小，汽提所受到的阻力減小，從而使其通過量有所增加，使得氨含量在出液中所占的比例增大，使得生產效率不高。所以應注重汽提塔中氣液的分布量，當發現液體分布孔不正常時需要及時采取針對性措施，以保證塔內氣液分布均勻，從而促進整個生產系統的高效運行。

2 二氧化碳汽提工藝應用于尿素生產中所存在的問題及解決措施

2.1 腐蝕問題

在高溫狀態下，尿素的腐蝕原理為尿素異構化生成的氰酸銨分解形成游離氰酸而致腐蝕，甲胺的腐蝕原理主要是甲胺受到了水解作用、電化學作用之后便會產生游離碳酸而出現酸腐蝕。為了更好地控制腐蝕，工作人員需要針對腐蝕現象產生的原因進行分析，而引起腐蝕的介質主要有以下幾種：一是甲胺在高溫情況下會加劇對設備的腐蝕。二是氨，其主要起到了抑制氰酸生成、提高pH的作用，但由于合成塔出液的氨碳比指數過高，就會對設備造成一些腐蝕。三是水中的氯離子和溶解氧分別會造成應力腐蝕和氧化腐蝕等現象。為了嚴格控制尿素生產過程中的腐蝕現象，工作人員需要對氨碳比、溫度、壓力等進行嚴格控制，并改造脫鹽水系統，有效降低水中的氧含量，同時也要做好設備的保溫防護措施，以緩解設備的腐蝕現象

2.2 泄漏問題

由于二氧化碳汽提工藝在生產過程中涉及四臺高壓設備，若是操作過程出現問題，如開車時升溫過快、停車時降壓過猛、對閥門用力進行開關等，都會導致設備的封頭、閥門出現泄漏問題。同時，腐蝕現象也與泄漏問題相關聯。針對以上出現的問題，必須要在開車之前進行系統檢修，以保證設備的封頭、法蘭等熱緊。

2.3 產品質量問題

影響尿素產品質量的主要因素有兩種：第一，縮二脲。一般來說，溫度一定時，停留時間越長，生成縮二脲的效率越高；而停留時間一定時，溫度也與縮二脲的生成率成正比。第二，水含量。尿素中的水分含量與相對濕度等相關，若水含量過高，將會降低產品質量，影響到尿素的純度。為了解決產品質量問題，工作人員需要控制尿素在設備中的停留時間，并有效降低操作溫度。其次，需要提高合成系統的反應能力，適當調節氨碳比。最后，控制好蒸發器的壓力、溫度，保證其在規定范圍內，從而有效保證尿素質量。

3 尿素生產中二氧化碳汽提法的新工藝

3.1 升溫鈍化采用純蒸汽升溫鈍化方法

純蒸汽升溫鈍化法只需要在傳統生產裝置的合成塔大降液管處安裝一個蒸汽升溫管，要求該升溫管的壓強為0.88MPa，蒸汽不需要流入合成塔內，而是需要先經過升溫管使一部分蒸汽向上進入高壓洗滌口中，另一部分蒸汽則需要向下進入到反應池的冷凝段中，在升溫鈍化環節完成之后再進入合成塔。這一方法相較于傳統升溫鈍化法而言，其操作更為簡便，不需要專門配置二氧化碳管線等，不容易受到其他因素的制約，只需要足夠壓強的蒸汽便可以完成，同時也能夠保證尿素生產效果達到預期目標。

3.2 低壓開車工藝

低壓開車工藝與高壓開車工藝的出料方式有所區別，其能夠在降低開車壓力的同時將出料時間由4h降低到3h以內，這不僅能夠有效降低二氧化碳汽提工藝的生產能耗，還可以保證機械設備的性能不受損，有效延長其使用壽命。同時，在低壓開車時，不需要二氧化碳壓縮機來完成投、出料的任務，這就有效降低了噪聲污染及廢氣污染。而低壓開車工藝相較于高壓開車工藝的優勢在于以下幾點：一是壓力容易控制；二是開車時間縮短；三是能夠節能降耗，滿足尿素生產的環保要求。

3.3 高壓調溫水控制

通過借助低溫控制實現的高壓調溫水控制方式，在汽提工藝中能使合成塔中的尾氣得到充分回收利用。該工藝主要是借助脫氫系統中的脫氫能力而使二氧化碳中的氫氣脫出，從使得高調水溫度降低至50℃，減輕了水加溫時所造成的能源損耗現象。高調水系統的優點主要有以下幾點：一是能夠有效降低氨的損失，使氨含量在尾氣中的占比減少；二是可以減少高壓洗滌器的設備熱損面積，延長其使用壽命；三是能夠降低機泵負荷，使得設備能夠輕松運行。

3.4 選用回流冷凝水降低冷凝發生的概率

甲胺在尿素生產中的回流冷凝液當中占比很高，此時結晶溫度的標準為42℃。為了有效降低低溫結晶現象發生的概率，可以選用回流冷凝水來保證水溫達到35℃以上，有效避免了尿素生產過程中的冷凝現象。同時在選用的冷卻水管中，一般選擇使用半封閉循環水方式來合理調節溫度，這樣既能夠掌握小排水量，還能夠有效降低冷卻水所造成的不利影響。

4 結語

二氧化碳汽提工藝對于尿素生產的發展起到了非常重要的推動作用，其所擁有的諸多優點是其他生產工藝所無法比擬的。而在實際應用過程中，設備腐蝕、泄漏、產品質量等問題便會導致尿素生產質量有所降低。所以相關單位需要加強對該工藝的重視程度，嚴格控制各個條件及比例。同時，尿素生產單位也需要加強先進人才的引進與培養工作，不斷提高該團隊的綜合素養，以促進二氧化碳汽提法的正常進行。