王付生
（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2022年5月出现实际耗氨量和尿素产量与以CO2压缩机出口CO2气流量为基准测算的耗氨量和尿素产量存在较大偏差。基于2022年5月与2021年5月相同负荷下尿素装置工况的对比及汽提塔工作原理，经分析与排查，确认上述问题及高压系统、低压系统、蒸发系统、解吸水解系统工况异常的原因是汽提塔出液窜气，并确认汽提塔液位示数为81%但仍存在出液窜气为汽提塔液位指示不准所致——汽提塔液位计信号接收器被保温棉与约180 ℃的高温汽提塔包在了一起而被烫伤损坏。找到症结后，尿素装置经过24 h的调整逐渐恢复了稳定、优质运行。并通过本次事件总结了汽提塔出液窜气的预防措施。
［关键词］尿素装置；CO2汽提塔；出液窜气；工况对比；原因分析；处理措施；预防措施
［中图分类号］TQ441.41 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2023）03-0030-04
0 引 言
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，设计产能为1 000 t/d，于2013年2月建成投产，目前实现了安全、稳定、长周期、满负荷、优质运行。2022年5月，尿素装置出现实际耗氨量和尿素产量与以CO2压缩机出口CO2气流量为基准测算的耗氨量和尿素产量存在较大偏差的情况。基于系统的实际生产情况，经分析与排查，最终确定其原因是CO2汽提塔出液窜气所致，及时制定对策，问题得以解决。以下就本次CO2汽提塔出液窜气问题对尿素装置工况的影响、原因判定及处理等作一总结。
1 相同负荷下尿素装置工况对比
为找到尿素装置实际耗氨量和尿素产量与测算值存在较大偏差的原因，对尿素装置2022年5月与2021年5月相同负荷下的生产数据进行对比［2022年5月尿素装置负荷（FI4163）17 600 m3/h（标态，下同），2021年5月尿素装置负荷（FI4163）17 610 m3/h；生产数据均为所统计时间段内的平均值，下同］，具体如下。
（1）消耗及产量数据对比：2022年5月，入汽提塔原料CO2气流量（FI4163）17 600 m3/h，氨泵出口液氨流量（FI4201）23.2 t/h，实际尿素产量40.1 t/h，吨尿素氨耗578.5 kg；2021年5月，入汽提塔原料CO2气流量（FI4163）17 610 m3/h，氨泵出口液氨流量（FI4201）25.3 t/h，实际尿素产量44.0 t/h，吨尿素氨耗575 kg。可以看到，工况异常时相同负荷下尿素装置耗氨量减少、尿素产量降低、吨尿素氨耗上升。
（2）低压系统生产数据对比：2022年5月，低压精馏塔加热器加热蒸汽压力（PI4301）0.40 MPa、低压精馏塔出液温度（TI4301）129 ℃，低压系统压力（PI4302）0.30 MPa、压力控制阀（PV4302）开度100%、PV4302旁路阀开度60%，低压吸收系统低调水温差7 ℃，低压甲铵液组分（质量分数，下同）为NH3 27%、CO2 32%；2021年5月，低压精馏塔加热器加热蒸汽压力（PI4301）0.28 MPa、低压精馏塔出液温度（TI4301）132 ℃，低压系统压力（PI4302）0.18 MPa、压力控制阀（PV4302）开度30%～40%、PV4302旁路阀关闭，低压吸收系统低调水温差9 ℃，低压甲铵液组分为NH3 31%、CO227%。可以看到，工况异常时相同负荷下尿素装置低压系统及低压精馏塔加热蒸汽压力偏高、低压精馏塔出液温度难提升，因低压系统压力偏高其压力控制阀开度明显超过正常开度，低压吸收单元低调水温差降低，低压甲铵液中NH3含量占比下降、CO2含量占比上升。
（3）蒸发系统生产数据对比：2022年5月，一段蒸发喷射器蒸汽压力0.35 MPa、一段蒸发分离器压力50 kPa（A），二段蒸发第一/第二喷射器蒸汽压力0.35 MPa/0.40 MPa、二段蒸发分离器压力20 kPa（A）；2021年5月，一段蒸发喷射器蒸汽压力0.28 MPa、一段蒸发分离器压力45 kPa（A），二段蒸发第一/第二喷射器蒸汽压力0.28 MPa/0.35 MPa、二段蒸发分离器压力10 kPa（A）。可以看到，工况异常时相同负荷下尿素装置蒸发系统抽真空喷射器动力蒸汽压力偏高、真空度难提升。
（4）解吸水解系统生产数据对比：2022年5月，尿素装置产生的氨水组分为NH3 8.1%、CO2 10.8%，入解吸塔氨水流量（FI4917）28 m3/h、入解吸塔低压蒸汽流量（FI4907）6.3 t/h、解吸塔出气温度（TR4915）100 ℃、解吸塔压力（PI4907）0.30 MPa（解吸塔易发生液泛），进水解器蒸汽流量（FI4902）2.2 t/h、水解器出液温度（TI4919）175 ℃；2021年5月，尿素装置产生的氨水组分为NH3 6.7%、CO2 7.0%，入解吸塔氨水流量（FI4917）28 m3/h、入解吸塔低压蒸汽流量（FI4907）5.1 t/h、解吸塔出气温度（TR4915）109 ℃、解吸塔压力（PI4907）0.26 MPa（解吸塔未发生液泛），进水解器蒸汽流量（FI4902）1.2 t/h、水解器出液温度（TI4919）190 ℃。可以看出，工况异常时相同负荷下尿素装置产生的氨水中NH3、CO2含量偏高，解吸水解系统之解吸塔蒸汽耗量增大但解吸塔出气温度偏低并极易发生液泛，水解器蒸汽耗量增大但出液温度难提升。
2 尿素装置工况异常原因分析与排查
据尿素合成反应2NH3+CO2CO(NH2)2+H2O可知，进入尿素合成系统一定量的原料CO2气必须匹配一定量的液氨才能保证尿素合成系统的正常运行，一般CO2汽提法尿素装置进入合成系统物料的氨碳比（N/C）控制在2.9～3.2之间，若N/C偏离正常范围，尿素合成系统就会表现出温度下降、压力上升等现象。
2.1 入CO2汽提塔CO2气量确认
更多内容详见《中氮肥》2023年第3期