尿素蒸发系统存在的问题及处理措施
李成梁1，谭晓龙1，刘宁娟2
（1．青海盐湖工业股份有限公司镁业公司，青海 格尔木 816000；
2．青海盐湖工业股份有限公司化工分公司，青海 格尔木 816000）
［摘 要］ 简述330 kt/a二氧化碳汽提法尿素装置蒸发系统的工艺流程，汇总蒸发系统自水联运试车以来出现的问题，并进行原因分析，提出改进措施。改进后，蒸发系统运行稳定，保障了尿素装置的安、稳、长、满、优运行。
［关键词］ 二氧化碳汽提法尿素装置；蒸发系统；真空度；缩二脲；蒸发分离器；问题；原因分析；改进措施
［中图分类号］ TQ 441.41 ［文献标志码］ B ［文章编号］ 1004-9932（2017）01-0036-02
1 概 述
青海盐湖工业股份有限公司化工分公司330 kt/a尿素装置采用传统的斯塔米卡邦（Stamicarbon）二氧化碳汽提工艺。其蒸发系统的流程为：低压分解系统来的浓度为75%左右的尿液进入一段蒸发加热器和一段蒸发分离器内，在125～130 ℃、-35～-40 kPa的条件下使尿液浓度由75%增浓到95%，一段蒸发分离器内的真空度由一段蒸发喷射器及一段蒸发冷却器来维持，抽出的不凝气与低压系统来的不凝气混合后进入到常压吸收塔进行吸收，尾气通过排气烟筒排入大气，一段蒸发加热器内的温度由自产的0.44 MPa蒸汽及高压调温水来维持；从一段蒸发分离器出来的浓度为95%的尿液经过平衡压差的U形管后，送至二段蒸发加热器及二段蒸发分离器内进行加热、分离，在138～140 ℃、-68～-72 kPa的条件下使尿液浓度由95%增浓到99.7%，二段蒸发分离器内的真空度由二段蒸发第一喷射器、二段蒸发第二喷射器、二段蒸发第一表冷器和二段蒸发后冷器来维持，抽出的不凝气与低压系统来的不凝气混合后进入到常压吸收塔进行吸收，尾气通过排气烟筒排入大气，二段蒸发加热器的温度由0.88 MPa的蒸汽汽包提供蒸汽维持；出二段蒸发分离器的尿液通过熔融泵送至95 m高的造粒塔进行造粒，生产出农用成品尿素。
2 蒸发系统运行中存在的问题
蒸发系统自2009年底水联运试车以来，运行状况较差，主要表现在如下几个方面。
（1）2009年10月4日，为检验设备性能和仪表测量精度，蒸发系统试抽真空，在抽真空的过程中发现一段蒸发分离器的压力始终维持在-20 kPa 左右，始终未达到抽真空试验设计指标-40 kPa或更低的要求，且真空度也未能在尽可能短的时间内（约30 min）达到。而进蒸发系统的蒸汽冷凝液的温度为75 ℃，一段蒸发分离器出液温度控制在100 ℃，进水量约为16 t/h；一段蒸发冷却器的出液温度为50 ℃，二段蒸发分离器的压力始终维持在-60 kPa 左右，一、二段蒸发系统真空度均达不到设计指标。
（2）2012—2013年化工投料期间，多次发生一、二段蒸发系统真空度在正常工况下突然降至零的异常现象，不得不将蒸发系统由造粒状态转至循环状态，严重影响了尿素产量，同时造成蒸发系统长时间打循环，尿素成品中缩二脲含量增高，尿素废品量增加。
（3）一、二段蒸发分离器气相带液比较严重，导致蒸发冷凝器常常结晶堵塞，冷凝效果差，蒸发系统在正常工况下真空度时常不能保持稳定，同时造成氨水槽内氨水中氨、二氧化碳、尿素含量超标。
（4）2013年在停车状态下，曾因校验仪表进行拆除的过程中发生过蒸发系统超压的现象，造成二段蒸发分离器出口升压器后的膨胀节拉伸破裂而需更换；此外，还多次发生系统重启时蒸发真空度提不起来的现象。
（5）一、二段蒸发分离器在真空度偏高的情况下，采用设计的冲洗水（工艺冷凝液）进行冲洗时，冲洗效果较差。
（6）造粒时曾多次出现粒子结块的现象。
（7）农用尿素优等品要求缩二脲含量≤0.9%，而实际生产中尿素成品中缩二脲含量高达1.3%～1.5%。
3 原因分析
（1）真空度达不到设计指标，原因有二：① 经查装置设备布置图和设备图纸发现，一段蒸发分离器的标高低于二段蒸发分离器，当二段蒸发分离器出液时，一段蒸发分离器已处于满液状态，一段蒸发系统真空度严重超标，一段蒸发分离器布置存在的问题导致后续系统无法进行生产；② 通过与设计院进行沟通，并对一、二段蒸发系统内的各喷射器重新进行核算后，发现二段蒸发第一喷射器能力偏小。
（2）在化工投料试车期间，多次发生当高压系统出料时，由高压系统排出的物料组分不正常，导致汽提塔汽提效率低，负荷向低压系统转移，造成低压系统超压，进而使得蒸发系统形成背压，最终造成蒸发系统提真空或蒸发系统运行时真空度指标维持困难。
（3）停车检查发现一、二段蒸发分离器挡液板多次被吹翻，从加热器高速进入分离器的熔融尿液不能有效地被挡下，而是直接随气流进入蒸发冷却器，大量尿液被带入蒸发冷却器，高浓度的尿液在蒸发冷却器内结晶，从而严重影响蒸发系统的真空度。
（4）蒸发系统采用仪表空气破真空，仪表空气压力在0.7 MPa左右。在停车状态下，由于检修人员工作状态比较放松，同时远传表及就地表被拆除校验，导致未能及时查出破真空阀内漏的问题，致使蒸发系统超压，膨胀节损坏；在开车试抽真空过程中，也多次发现破真空阀门内漏致使真空度提不起来的情况。
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