滕斌，覃素贤
[甘肃刘化（集团）有限责任公司，甘肃 永靖731603]
［摘 要］甘肃刘化（集团）有限责任公司于2022年将尿素成品粒度优化作为科技创新项目，通过对其300 kt/a CO2汽提法尿素装置生产实际、工艺操作条件等进行分析与研究，明确了氨碳比、蒸发温度与真空度、造粒喷头转速、环境温度、造粒塔通风量以及筛分机、沸腾冷却床运行状态等是影响尿素成品粒度指标的主要因素，相应开展了尿素成品粒度优化阶段性试验，并改进造粒喷头、强化设备运行维护等，确定了尿素成品粒度最优工艺操作参数并进行成果应用，实现了尿素成品粒度优等品率≥95.0%的目标，解决了尿素成品结块及肥效差等问题，提升了尿素产品市场竞争力，助力了尿素装置的优质运行。
［关键词］CO2汽提法尿素装置；成品粒度优化研究；影响因素；最优工艺操作参数；造粒喷头改进；设备运行维护；成果应用
［中图分类号］TQ441.41 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2024）04-0033-03
0 引 言
产品质量的好坏是工业企业核心竞争力的体现之一，提高产品质量不仅能满足用户高品质的需求，更决定着产品的销路和售价，关系着企业的声誉与效益，对企业的发展有着决定性作用。“十四五”规划中指出，提高农业效益与竞争力，需强化质量导向，推进农业绿色转型。而作为化肥生产企业，其产品提质增效可助力农业绿色转型，这是化肥企业抵御经营风险、保证长期稳健发展的必然选择。
尿素成品粒度是尿素产品质量的主要指标之一，直接关系到尿素产品的卖相、农民的满意度[1-4]。2022年甘肃刘化（集团）有限责任公司（简称刘化公司）将尿素成品粒度优化作为科技创新项目，成立项目研发组，通过对现有300 kt/a尿素装置生产实际、工艺条件等进行分析与研究，明确了尿素成品粒度的主要影响因素，经阶段性试验及优化改进，找到了保证尿素成品粒度最优的工艺条件，使中颗粒尿素粒径控制在1.18～3.35 mm之间，尿素成品粒度优等品率达95.0%以上，满足了《尿素》（GB/T 2440—2017）中关于“农业用（肥料）尿素粒度优等品率≥93.0%”的技术要求，解决了尿素成品粒度较差导致的结块及肥效差等问题，有效提升了产品的市场竞争力，取得了较好的经济效益、社会效益和环保效益。以下对有关情况作一介绍。
1 尿素装置及成品粒度现状
刘化公司拥有技术先进的200 kt/a天然气转化制合成氨装置和300 kt/a节能型尿素装置，主产品实际产能为合成氨400 kt/a、尿素700 kt/a、甲醇100 kt/a；有2套水溶液全循环法尿素装置（A套80 kt/a尿素装置于1971年投产，B套110 kt/a尿素装置于1993年投产）、1套300 kt/a节能型CO2汽提法尿素装置（2010年投产）。为持续推进企业发展和满足用户需求，刘化公司针对用户反映的尿素产品存在粉尘、板结等问题成立了项目研发组。考虑到A套、B套尿素装置产能低、能耗高，刘化公司将尿素成品粒度优化研究确定在300 kt/a尿素装置中进行（以下叙述不涉及A套、B套尿素装置，所述尿素装置指的是300 kt/a CO2汽提法尿素装置）。
2 尿素成品粒度优化研究试验
刘化公司项目研发组对工艺参数控制、成品水含量与冲洗管道阀门、冷却设备、喷头转速及喷头结构状态等工艺及设备条件进行分析，明确了氨碳比、水碳比、蒸发系统温度及真空度、喷头转速及环境温度、造粒塔通风量、筛分机的运行状况等是影响尿素成品粒度的主要因素，并制定了研究试验的方向和具体内容：一是开展氨碳比及水碳比对高压合成系统CO2汽提塔汽提效率和低压系统分解效率的影响试验；二是开展蒸发系统一段/二段温度、真空度的影响试验；三是开展喷头转速、环境温度、造粒塔通风量的影响试验；四是开展筛分机、沸腾冷却床运行状态的影响试验。
2.1 氨碳比及水碳比的影响
项目研发组首先从工艺操作入手，排查影响尿素成品粒度的因素，认为工艺操作条件控制不佳是导致尿素成品粒度偏低的主要原因之一，于是首先开展尿素装置氨碳比及水碳比调整试验——2022年8月2—4日，将水碳比（摩尔比，下同）控制在0.53～0.58，减少尿液水含量和游离氨含量，保证高压合成系统汽提效率和低压系统的分解效率；分时段调整高压系统氨碳比在3.0～3.2之间（试验期间，为保证试验数据的准确性，增加了氨碳比分析频次，由原来的12 h分析1次改为6 h分析1次），尿素成品粒度优等品率可控制在93.2%～94.1%，试验数据见表1。可以看到，水碳比控制在0.53、氨碳比控制在3.10，尿素成品粒度优等品率可达94.1%。
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