许 正
（安徽六国化工股份有限公司，安徽 铜陵244023）
［摘 要］安徽六国化工股份有限公司300 kt/a CO2汽提法尿素装置于2013年建成投产。长期以来，蒸发系统停车置换用水（蒸汽冷凝液）大量进入尿液槽，导致尿液含水量高，蒸发系统重启后，尿液需长时间（3 h左右）循环加热提浓（消耗大量蒸汽），导致迟迟不能造粒、尿液槽液位迅速上涨，尿素产品中缩二脲含量高。经分析与探讨，2020年年中对蒸发系统循环管线进行技改，将蒸发系统停车置换后期10～15 min的蒸汽冷凝液（尿素含量很低）切换至氨水槽内由解吸水解系统处理。技改后，蒸发系统重启时无需将尿液在蒸发系统长时间打循环加热提浓，蒸发系统温度和真空度能较快提升起来，蒸发系统从开车到造粒总耗时控制在1 h之内，造粒后尿素产品质量稳定在优等品，取得了良好的效果。
［关键词］尿素装置；蒸发系统；停车置换；尿液槽尿液含水量高；循环管线技改；操作要点；效益分析
［中图分类号］TQ441.41 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2021）05-0033-04
安徽六国化工股份有限公司（简称六国化工）300 kt/a尿素装置采用荷兰斯塔米卡邦CO2汽提工艺，于2013年建成投产。长期以来，每当蒸发系统停车时，用于蒸发系统置换的大量的水进入尿液槽导致尿液含水量高（尿液浓度低），蒸发系统重启时因尿液含水量高，需长时间循环加热提浓，耗时、耗能、耗力且尿素产品质量下降。为此，通过对蒸发系统循环管线进行技改，将蒸发系统停车加水置换前期的蒸汽冷凝液（尿素含量较高）送入尿液槽、置换后期的蒸汽冷凝液（尿素含量很低）送入氨水槽，取得了良好的效果。以下对有关情况作一简介。
1 蒸发系统概况
1.1 蒸发系统工艺流程简介
蒸发系统尿液槽内尿液组分（质量分数）为CO(NH2)2 68%、H2O 32%，温度100 ℃，尿液由尿液泵输送到一段蒸发加热器加热至125～135 ℃后，以切线方向进入一段蒸发分离器，一段蒸发分离器内压力为45～55 kPa（A），尿液中的水分瞬间闪蒸出来，气相从一段蒸发分离器顶部出去进入一段蒸发表冷器进行冷凝；出一段蒸发分离器的尿液组分为CO(NH2)2 95%、H2O 5%，温度130 ℃，依靠压差和位差进入二段蒸发加热器，于此被加热至135～145 ℃后，以切线方向进入二段蒸发分离器，二段蒸发分离器内压力为8～15 kPa（A），尿液中的水分进一步闪蒸出来，气相从二段蒸发分离器顶部出去进入二段蒸发表冷器进行冷凝；出二段蒸发分离器的尿液组分为CO(NH2)2 99.7%、H2O 0.3%，温度140 ℃，通过尿素熔融泵加压输送到造粒塔顶部的造粒机，熔融尿液在造粒机旋转喷头离心力的作用下形成小液滴散落在造粒塔顶部截面上，与自下而上的空气逆流接触进行传质传热，小液滴温度低于132.7 ℃时开始凝固，最终冷却成尿素颗粒散落在造粒塔底部的“锅底”上，再由刮料机送入皮带输送至包装岗位。
1.2 蒸发系统循环管线的作用
当蒸发系统需要停车时，首先将输送到造粒塔顶部造粒机的熔融尿液通过造粒三通阀切换至循环管线，进入尿液槽进行短时储存；其次，全破一段、二段蒸发真空度至常压；再者，因正常生产中出一段蒸发系统尿液熔点为117 ℃、出二段蒸发系统尿液熔点为132.7 ℃，尿液停止流动后容易结晶堵塞管道等，故需对蒸发系统进行加水（蒸汽冷凝液）置换。
蒸发系统加水(蒸汽冷凝液)置换步骤：① 确认蒸发系统尿液打循环进入尿液槽；② 确认蒸发系统破负压（真空度）至常压；③ 打开尿液泵进口加蒸汽冷凝液阀、关闭尿液阀，让蒸汽冷凝液依次通过尿液泵、一段蒸发加热器和分离器、一二段蒸发间U形管、二段蒸发加热器和分离器、尿素熔融泵、造粒三通阀、循环管线，最后蒸汽冷凝液（及置换出的尿液）返回尿液槽，尿液置换完全以尿液槽上方的循环管线温度降至100 ℃为准，再继续加蒸汽冷凝液10～15 min，查看尿素熔融泵导淋排水及尿液槽液位上涨情况，判断置换合格与否；④ 确认置换合格后，停尿素熔融泵、尿液泵，关闭尿液泵进口加蒸汽冷凝液阀，蒸发系统停车置换完毕。
2 当前蒸发系统停车置换方式存在的不足
蒸发系统停车置换方式可简述为：从尿液泵进口加蒸汽冷凝液，一般控制进入蒸发系统的置换蒸汽冷凝液量在36 t/h，蒸汽冷凝液依次将尿液泵及其所属管道内尿液、一段蒸发及其所属管道内尿液、二段蒸发及其所属管道内尿液、上造粒塔管线内尿液、造粒三通阀内尿液“赶”入循环管线而进入尿液槽，其后继续加蒸汽冷凝液对蒸发系统置换10～15 min。
当前蒸发系统停车置换方式存在如下不足：置换过程中，当尿液槽上方循环管线温度低于100 ℃时（常压下水的沸点为100 ℃），可以判定整个蒸发系统内尿液已全部进入尿液槽，后期继续加入的10～15 min的置换蒸汽冷凝液（尿素含量很低）进入尿液槽，大大增加了尿液槽内尿液含水量和尿液槽的存储负担。此外，蒸发系统重启时，因尿液含水量过高，会导致如下后果：① 蒸发系统温度和真空度提不上来，尿液需在蒸发系统内循环加热提浓，时间长达3 h左右；② 尿液长时间循环加热提浓，缩二脲大量生成，尿素产品中缩二脲含量高达1.2%；③ 尿液循环加热提浓需消耗大量加热蒸汽；④ 循环加热提浓尿液时间长达3 h左右，迟迟不能造粒，尿液槽液位迅速上涨。
3 蒸发系统循环管线改造方案及操作要点
3.1 改造方案
更多内容详见《中氮肥》2021年第5期