造粒塔粉塵回收裝置運行總結

鄭海勝

(潞安豐喜肥業(集團)有限責任公司臨猗分公司， 山西運城 044100)

潞安豐喜肥業(集團)有限責任公司臨猗分公司現擁有4套尿素裝置，其中3套生產工藝為水溶液全循環法、1套生產工藝為CO2汽提法。目前，公司尿素總產量已達100萬t/a。2017年，2#尿素裝置拆除三胺裝置，1#尿素裝置生產的尿液直接送到三聚氰胺裝置。經過歷年的改造，3#、4#尿素裝置的生產能力得到很大提高，與原有造粒塔設計能力已嚴重不匹配，導致造粒塔塔頂粉塵帶出量多，造粒塔周圍散落尿素微粒較多，對環境造成污染。這部分浪費的尿素，導致企業生產成本升高，降低了市場競爭力，限制了企業的發展。

近幾年國家環境治理政策相繼出臺，且氮肥企業之間競爭日益激烈，尿素造粒塔頂粉塵回收成為必然。

1 造粒塔頂粉塵回收工藝

目前，尿素造粒塔頂粉塵回收工藝分為濕法除塵和干法除塵[1]。通過調研，公司采用由鎮江恒升達化工科技有限公司、江西省化學工業設計院開發的除塵工藝。該工藝采用濕式噴淋吸收原理，尿素裝置的解吸廢液經循環吸收液泵加壓霧化后，與尿素粉塵充分接觸。吸收了尿素粉塵的液滴經氣液分離器后進入循環液，當循環液中尿素質量分數為10%后回收到尿液槽，再通過尿液泵送入蒸發系統。解吸廢液通過補液泵間斷補入循環液收集槽，以補充系統蒸發的液體[2-3]。

1.1 工藝技術方案

(1) 尿素造粒塔內粉塵氣體在塔頂出風口與循環吸收液充分接觸，依次經過錯流噴射霧化吸收、多次氣體分離后，粉塵被回收。此時，排放氣體中粉塵含量達標。

(2) 主箱體內安裝有3層噴頭、兩層填料的錯流噴射吸收裝置，其中最下層噴頭噴射方向向上，第二層、第三層噴頭噴射方向向下，分別噴射在填料上。第二層噴頭用洗滌循環泵液體噴射吸收。第三層噴頭用解吸廢液通過補液泵加壓后直接噴射吸收，主要起清洗填料作用，避免各級分離、填料吸收裝置被尿素粉塵堵塞，影響造粒塔正常生產。

(3) 為了避免循環吸收液濺入塔內和帶出塔外，在下降的循環液進入收集槽之前，在造粒塔出氣口下部增加液體收集器，塔頂增加氣液分離裝置。吸收粉塵后的尿液進入液體收集槽，當尿液質量分數達到10%后定期排入尿液槽，然后通過尿液泵送到尿素蒸發系統進行回收。造粒塔塔頂洗滌后的氣體經軸流風機排入大氣中 。

(4) 尿素粉塵回收裝置的循環液通過洗滌循環泵分別輸送到洗滌裝置的3層噴頭；補充液利用解吸水解后的廢液，經過補液泵加壓后，送至塔頂噴射洗滌第三層噴頭或直接加到液體收集槽，起到洗滌清洗填料和系統加液作用。

(5) 為了保證循環液在冬天不會因溫度降低出現結晶現象，在液體收集槽內設置了循環液調溫蒸汽盤管加熱器。

1.2 主要特點

(1) 該裝置整體布局合理，除了補液泵放在一樓外，其余全部在造粒塔頂上部；塔頂采用軸流風機強行通風，造粒塔內阻力低；利用原造粒塔，工程投資少。

(2) 該裝置采用三級分離、3層噴頭、2層填料霧化吸收，確保排放氣體中粉塵質量濃度小于30 mg/m3。

(3) 采用先進霧化噴嘴，保證洗滌效果，減少裝置投入。

(4) 液體循環泵進口安裝過濾器裝置，塔頂安裝填料清洗裝置，保證了粉塵回收系統的長周期穩定運行。

(5) 所有材料和型材全部采用304不銹鋼，增加了裝置的抗腐蝕強度，保證了裝置的安全運行。

(6) 該裝置回收了造粒塔頂排放氣中的尿素粉塵，保證排放氣中粉塵含量符合國家環保要求[4]。

2 主箱體內構件方案

主箱體內設計有2層填料，頂層填料型號為HSD150，第二層填料型號為HSD280。設計有2層霧化噴頭和1層沖洗噴頭。下層霧化噴頭往上噴，第二層霧化噴頭往下噴；沖洗噴頭往下噴。3#尿素裝置主箱體每層有105個噴頭，4#尿素裝置主箱體每層有145個噴頭。噴霧噴頭的體積流量為0.3 m3/h，型號為HSD-GG，120°實心錐，材質為316L。沖洗噴頭的體積流量為0.5 m3/h，型號為HSD-HH，120°實心錐，材質為316L。

3 工藝流程及設備

工藝流程方框圖見圖1。

圖1 工藝流程方框圖

其中，主要設備一覽表(3#、4#尿素)見表1。

表1 主要設備一覽表

尿素造粒塔頂粉塵回收裝置的操作溫度為30～40 ℃， 回收尿液質量分數為10%～15%， 循環收集槽液位為40%～60%， 尿液每隔8～10 h回收一次， 噴頭每班沖洗2次。

3.1 氣體流程

3#、4#尿素造粒塔內含尿素粉塵的氣體經出氣口，先經過洗滌回收裝置最下一層噴頭向上噴射霧化吸收，然后經過氣液分離后進入第一層填料層；經第二層噴頭向下噴射霧化吸收后再經過氣液分離，分離后的氣體再次進入第二層填料層吸收；經第三層噴頭向下噴射霧化沖洗洗滌吸收后，進入氣霧收集捕水器；去除霧狀尿素液滴后的氣體，其中粉塵質量濃度小于30 mg/m3時，通過軸流風機排出塔外放空。

3.2 液體流程

來自3#、4#尿素解吸水解來的解吸廢液，通過補液泵進入收集液槽或第三層噴射裝置，與循環液體一起經過循環泵送至兩級錯流噴射霧化裝置吸收，與上部下來的三級噴射錯流霧化吸收和清洗液一起進入液體收集裝置，經循環降液管進入循環液收集槽；出循環液收集槽的循環液體，經過泵進口濾器進入循環吸收泵加壓，分別進入頂部錯流噴射霧化吸收裝置循環吸收。

4 存在問題及應對措施

3#尿素造粒塔頂粉塵回收裝置于2018年11月5日一次開車成功。11月21日，偉華監測對3#尿素造粒塔頂排放氣進行檢測，結果顯示：顆粒物質量濃度為9.13 mg/m3， NH3質量濃度為20 mg/m3,兩者均符合設計指標。4#尿素造粒塔頂粉塵回收裝置于2018年12月5日一次開車成功。12月21日偉華監測對4#尿素造粒塔頂排放氣進行檢測，結果顯示：顆粒物質量濃度為7.9 mg/m3， NH3質量濃度為26 mg/m3,符合設計指標。

5 結語

3#、4#尿素造粒塔粉塵回收裝置自2018年投運后，造粒塔頂粉塵排放降至30 mg/m3以下，減少了環境危害，具有極大的環保效益，助推了企業可持續發展。