姚颜君
（呼伦贝尔金新化工有限公司，内蒙古 呼伦贝尔021506）
［摘 要］呼伦贝尔金新化工有限公司800 kt/a尿素装置采用荷兰Stamicarbon公司CO2汽提工艺，汽提塔出液超温，不仅会加重后系统负荷、影响产品质量、增加系统能耗，而且会严重影响尿素装置的高负荷稳定运行、加剧设备腐蚀。结合实际生产情况，从CO2原料气温度、汽提塔升气管进液、合成系统进料水碳比、汽提塔壳侧蒸汽压力、汽提塔液位计指示、氨碳比及合成系统压力等方面分析与探讨汽提塔出液超温的原因，总结经验教训，采取相应的预防及处理措施，做好各系统的优化调整，取得了良好的效果。
［关键词］尿素装置；CO2汽提塔；汽提效率；出液超温；原因分析；预防措施；处理措施
［中图分类号］TQ441.41 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2024）03-0020-04
1 概 述
呼伦贝尔金新化工有限公司（简称金新化工）“50·80”项目800 kt/a尿素装置采用荷兰Stamicarbon公司CO2汽提工艺，设计产能2 860 t/d。其高压系统设备如合成塔、CO2汽提塔、高压洗涤器、池式冷凝器均采用Safurex材质（Cr25型超级双相不锈钢）。500 kt/a合成氨装置来的液氨经高压氨泵提压作为高压喷射泵动力源，与高压甲铵泵送入高压洗涤器的甲铵液混合（高压洗涤器顶部惰性气进入低压洗涤塔洗涤后放空）后，进入池式冷凝器与汽提塔顶部出来的含NH3的CO2汽提气反应，冷凝热通过管侧副产的低压蒸汽移出，尿素浓度约21.9%的混合液及未冷凝的气体分别从池式冷凝器顶部液相管和气相管离开，进入合成塔底部继续反应，由出液调节阀（HV2101）控制合成塔液位；合成液经溢流管进入汽提塔顶部并由上花板分布器均匀分配到每根汽提管中，CO2气从汽提塔底进入经分配器进入汽提管束，在汽提管中完成合成液中NH3和CO2的分离，汽提塔气相进入池式冷凝器壳侧，汽提塔出液则去往低压循环系统。
金新化工CO2汽提塔为直立管壳式加热器，壳体直径2 820 mm，筒体长度13 542 mm，列管数4 065根，列管有效长度6 000 mm，换热面积2 374 m2；管侧操作压力10.0～14.8 MPa，液位指标40%～60%，出液温度指标155～177 ℃。汽提塔出液温度是汽提塔及尿素装置的关键控制指标，汽提塔出液超温，汽提效率下降，不仅会加重后系统负荷、影响产品质量、增加系统能耗，而且会严重影响尿素装置的高负荷稳定运行、加剧设备腐蚀。以下结合金新化工尿素装置的实际生产情况，就CO2汽提塔出液超温原因及其对策作一总结。
2 汽提塔工作原理及汽提效率低的危害
甲铵分解［NH4COONH2====NH3+CO2］属可逆、体积增大的吸热反应，提高反应温度、降压或降低气相组分分压均可促使甲铵分解。金新化工尿素装置高压系统CO2转化率设计值为58%，合成塔出液尿素含量约33.1%，大量未转化为尿素的NH3、CO2及甲铵需通过汽提、减压及加热过程予以分离，汽提塔设计可分解80%的甲铵，汽提塔出液中尿素含量将提高至约53.9%。CO2汽提过程：在操作压力（10.0～14.8 MPa）下，合成液呈液膜状与CO2原料气在汽提塔列管中逆流接触，大量CO2自下而上快速通过以降低气相中NH3的分压，气液平衡状态下溶液表面上NH3的蒸气压始终大于气相中NH3的分压，促使甲铵分解，所需热量由汽提塔壳侧（设计压力）2.0 MPa饱和蒸汽提供。
汽提塔效率低的显著特征为出液超温，汽提塔出液中NH3、CO2含量上升，导致低压循环系统超负荷运行且放空量增大，为维持生产，需提高汽提塔壳侧蒸汽用量，低压甲铵冷凝器多加水进行吸收，造成系统水碳比上升、CO2转化率降低，加重汽提塔负荷，系统能耗增加，形成恶性循环；同时，因低压循环系统负荷增加，尿液槽内尿液中NH3含量升高，导致蒸发系统真空度降低，甚至影响尿液泵的正常运行，蒸发系统工艺冷凝液中NH3含量上升，增加解吸水解系统的负荷，回流冷凝器液位槽放空阀开大，NH3放空损失量增大且污染环境。此外，由于汽提塔材质的限制，汽提塔出液超温将加剧设备/管道腐蚀，且出液温度升高还会使尿液中缩二脲生成量增加及尿素水解反应加剧，进而影响尿素产品的质量及产量。
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