侯立业
（中海石油华鹤煤化有限公司，黑龙江 鹤岗154110）
［摘 要］中海石油华鹤煤化有限公司520 kt/a尿素装置采用斯塔米卡邦2000+TM工艺，其大颗粒尿素造粒系统采用荷兰荷丰流化床造粒技术；2018年华鹤煤化开始生产增值尿素，2020年初新增1套小蒸发系统（药剂在小蒸发系统—小氨水槽—大颗粒造粒系统间循环，避免对尿素装置高压/低压系统设备产生腐蚀）。针对聚天门冬氨酸尿素生产过程中产品质量不稳定（缩二脲、水分、粒度波动大，难达优等品质量指标要求）、聚天门冬氨酸含量低（活性降低）、药剂（聚天门冬氨酸）供应经常中断等问题，经分析与探讨，通过优化小蒸发系统工艺参数、改进药剂配制系统流程及操作方法、优化造粒系统工艺参数等，降低了聚天门冬氨酸尿素缩二脲、水分含量，提高了其颗粒度，保证了产品中聚天门冬氨酸的含量及活性，有效提升了聚天门冬氨酸尿素产品的质量及产量。
［关键词］尿素装置；大颗粒尿素造粒系统；小蒸发系统；聚天门冬氨酸尿素；产品质量不稳定；原因分析；优化改进
［中图分类号］TQ441.41 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2025）01-0025-03
0 引 言
中海石油华鹤煤化有限公司（简称华鹤煤化）520 kt/a尿素装置采用斯塔米卡邦2000+TM工艺，其大颗粒尿素造粒系统采用荷兰荷丰流化床造粒技术。为实现产品的多元化，满足市场所需，提高企业的经济效益与市场竞争力，华鹤煤化自2018年开始生产一定量的增值尿素产品，增值尿素设计产能为1 820 t/d，但生产增值尿素所用的部分药剂对尿素装置设备等产生了一定的腐蚀，尤其是尿素高压系统设备。为此，2020年初华鹤煤化重新设计（新增）1套小蒸发系统（具体施工装配图及设计参数委托相关设计单位完成），本技改项目完成后，增值尿素的产能提高至1 910 t/d左右，最大的益处是完全解决了高压/低压系统设备腐蚀的问题，利于尿素装置的长期稳定运行[1]。
华鹤煤化生产增值尿素时首选生产聚天门冬氨酸尿素，以聚天门冬氨酸作为大颗粒尿素的添加剂（增效剂），但生产聚天门冬氨酸尿素时面临诸多问题——聚天门冬氨酸尿素产品中缩二脲含量（质量分数，下同）偏高（＞ 0.9%）且不稳定，其含量超出我国农业用肥标准；由于小蒸发系统及造粒系统工艺指标控制不当，导致聚天门冬氨酸尿素产品中水分超过0.5%（企业标准）；聚天门冬氨酸尿素产品粒度普遍维持在92.0%～93.0%（粒径2.80～4.75 mm的占比），低于《尿素》（GB/T 2440—2017）优等品粒度≥ 93%的要求；聚天门冬氨酸尿素产品聚天门冬氨酸含量低（活性降低）于企业标准（0.050%），产品质量长期或间歇性波动，影响产品市场竞争力。针对上述问题，通过优化小蒸发系统工艺参数、改进药剂配制系统流程及操作方法、优化造粒系统工艺参数等，提高了聚天门冬氨酸尿素产品的整体达标率，有效降低了生产及人工成本，提高了产品的市场竞争力。以下对有关情况作一介绍。
1 聚天门冬氨酸尿素生产工艺流程简介
华鹤煤化聚天门冬氨酸尿素生产工艺流程框图见图1。所需药剂（聚天门冬氨酸）在配药小罐中按照一定比例、温度等相关要求进行配制，然后通过加药小泵经流量计计量后输送至小蒸发系统一段、二段 [1]——小蒸发系统所用尿液来自造粒洗涤系统地槽，地槽泵将尿液（设计浓度46%、设计流量7.9 m3/h）送至小蒸发系统，药剂添加位置为地槽泵出口管线上，经小蒸发系统提浓后的药剂与尿液混合溶液通过机泵送至造粒机造粒；经小蒸发系统加热提浓后，药剂与尿液混合溶液中的水、氨、二氧化碳、药剂等以气相的方式进入冷凝器中，冷凝后的液体进入小氨水槽中（不进入原有的氨水槽），小氨水槽中的溶液最终作为造粒洗涤系统的吸收液。由此，华鹤煤化生产增值尿素时，药剂在小蒸发系统—（进入蒸发系统气相的药剂）小氨水槽—大颗粒造粒系统间循环，不会对尿素装置高压/低压系统设备产生腐蚀。
2 聚天门冬氨酸尿素生产问题分析
华鹤煤化生产聚天门冬氨酸尿素时，产品缩二脲含量、水分、粒度波动较大，其中，缩二脲含量普遍维持在0.92%～0.95%（质量分数，下同），水分大致在0.52%～0.55%，粒度为92.0%～93.0%（粒径2.80～4.75 mm占比）。聚天门冬氨酸尿素产品质量指标见表1。
2.1 缩二脲含量难达优等品质量指标要求原因
华鹤煤化尿素装置不生产聚天门冬氨酸尿素期间，大颗粒尿素产品（优等品）缩二脲合格率可达100%，生产聚天门冬氨酸尿素时产品缩二脲含量难达优等品质量指标。经分析，主要原因在于聚天门冬氨酸与尿液混合液在小蒸发系统中的停留时间、加热温度等工艺参数控制不当。生产聚天门冬氨酸尿素期间，聚天门冬氨酸与尿液进入小蒸发系统的体积比约为1.2:9.0，小蒸发系统一段加热温度约为130 ℃、压力约为-35 kPa，小蒸发系统二段加热温度约为132 ℃、压力约为-48 kPa，一段与二段压差约13 kPa。实际生产过程中，小蒸发系统的负荷在10%（意指小蒸发系统出口尿液体积流量占造粒系统进口尿液体积流量的比例）左右，在此温度、压力及压差下进行提浓时，温度与停留时间对缩二脲的生成影响较大，据缩二脲生成机理——尿素水溶液或熔融物在缺氨的情况下被加热，因尿素的异构化作用而生成烯醇式尿素（NH2CONH2====NHCOHNH2），烯醇式尿素进一步脱氨生成氰酸和氨（NHCOHNH2====NHCO+NH3），氰酸与尿素反应生成缩二脲[NHCO+CO(NH2)2====NH2CONHCONH2][2]，即尿素缩合反应生成缩二脲与温度及停留时间成正相关关系。
实际生产中，由于小蒸发加热系统蒸汽调节阀操作区间较大，蒸汽流量和压力控制范围较大，导致小蒸发系统一段/二段温度偏高，缩二脲增长率增大；同时，小蒸发系统一段与二段压差较小，尿液流动速率相对较慢，即尿液在系统中的停留时间较长，缩二脲增长率增大。
2.2 水分难达优等品质量指标要求原因
更多内容详见《中氮肥》2025年第1期