安徽晋煤中能化工股份有限公司有水溶液全循环法尿素装置1套、CO2汽提法尿素装置3套、氨汽提法尿素装置1套，其中水溶液全循环法尿素装置由原来6万t/a改到现在的30万t/a，其间经历过全国第一家“六改十”、“十改二十”、“二十改三十”、“节能改造”等，前3次基本以增产为目的，最后一次以节能为目的，每次工艺改造或优化都达到了预期的效果，目前产能最高达到班产750 t，吨尿素氨耗在560 kg以下、汽耗在970 kg以下，主要能耗方面有了较大的下降。
水溶液全循环尿素生产工艺存在工艺流程长、操作弹性小、操作难度大、消耗高等缺点，国内近百套在运行的装置都在想尽一切办法节能降耗，部分企业虽然技改投资不少但收效甚微。多数企业没有成熟的节能改造技术，在尿素市场低迷的情况下也没有太多的资金可以投入。因此，寻找一种简单、投资少且行之有效的节能技术是水溶液全循环法尿素工艺装置扭转困局当务之急。为此，安徽瀚洋节能科技有限公司联合四川金象化工产业集团股份有限公司对中能化工水溶液全循环法尿素生产工艺进行现场调研，综合过去生产状况及相关设备情况，经过充分的分析论证，确定出中能化工水溶液全循环法尿素装置节能改造方案如下：①合成系统和中压分解系统不改造；②对中压吸收系统、低压系统、尿液浓缩系统、废水系统进行改造。
1.改造内容
（1）中压吸收系统的改造
将中压吸收改为低水碳比流程，增加甲铵分离器、甲铵循环泵、中压氨精洗器、精洗器给水泵。中压吸收改为低水碳比流程后，一甲液水碳比可降至1.6，从而可降低合成塔进料水碳比0.15，提高CO2转化率，使吨尿素蒸汽消耗降低20~40 kg，同时减轻中压吸收塔的负荷，提高系统的操作弹性。
中压尾气采用氨精洗，避免了大量氨在系统内循环，降低了废水处理的负荷，精洗气中氨含量小于1%，减少了氨损失。
现有精洗器存在较大安全隐患，于是在氨精洗器设备结构上采取了防爆措施，从而提高了系统的安全水平。
（2）低压系统的改造
低压系统改造由低压分解塔改造和低压吸收改造组成，需增加二循预冷器（改造现有设备）和更换二循二冷、二分加热器、二分塔，新增低压吸收器在设备结构上采取了防爆措施。
现有低压分解塔采用降膜式，系统热量难以回收。为充分回收热量，对其进行改造，且热源不足部分用0.6 MPa蒸汽补充，不用界外蒸汽，从而使得吨尿素可降低1.3 MPa蒸汽消耗60~100 kg。
现有低压吸收设备较多、阻力大，于是采用更换二循二冷与原有部分设备改造相结合组成新的低压吸收系统的方式实现一步吸收，从而提高二甲液的浓度和利于系统水平衡。改造后，出低压吸收气相中的氨含量小于1%，有效减少了氨损失。
（3）尿液浓缩系统的改造
尿液浓缩系统改造由增设预浓缩器和一段蒸发加热器改造等组成，需增加预浓缩器（利用1个外冷器改造而来）、尿液泵2台以及预浓缩器分离器。
现有闪蒸预浓缩器设计不合理，回收热量有限，出闪蒸浓缩器尿液浓度仅75%，大量热量由2个串联的外冷器移走。增设预浓缩器后，回收热量增加，出闪蒸浓缩器尿液浓度可达85%，从而使吨尿素蒸汽消耗降低60~100 kg。
现有一段蒸发加热器下段使用0.6 MPa膨胀蒸汽作为热源，将其改造为使用0.3 MPa的蒸汽冷凝液，多回收蒸汽冷凝液中的热量。
（4）废水系统的改造
改造前，采用单塔水解废水处理装置，回收物料以液相形式返回系统，存在热量利用不合理、操作复杂等缺点，且废水中液氨、尿素含量均在80×10-6。为此，结合系统改造，将废水系统的气相和液相分别引入分解回收系统回收热量，并取消回流等，这样系统中的回流冷凝器、回流泵、调温水冷却器、调温水泵被取消，从而简化了操作，且改造后废水中的氨、尿素含量可达到5×10-6，但吨尿素蒸汽消耗会增加40~60 kg。
2.改造效果
改造前、后产能不变，均为750 t/d，但相关工艺参数有了如下变化：吨尿素蒸汽消耗由1250 kg降至1100 kg；吨尿素氨耗降低0.7 kg；吨尿素电耗降低4 kW·h；吨尿素冷却水耗降低14 m3；放空气中的氨含量由6%降至1%；废水中的氨、尿素含量由80×10-6降至5×10-6。
3.改造效益
按照蒸汽80元/t、液氨1800元/t、电0.55元/ kW·h、冷却水0.15元/t及上述改造后工艺参数的变化测算，改造后吨尿素可降低生产成本17.7元，则年可降低生产成本354万元。
4.总结
此次节能改造进行了装置整体工艺优化平衡，应用了一段吸收甲铵液提浓工艺、二分塔内件改造及二段吸收工艺改变、闪蒸降膜式蒸发器利用、低位热能再利用和尾气精洗吸收等关键技术，共拆除13台设备及管件，安装及改造9台设备。2013年8月24日装置完成技改并一次开车成功，通过了72 h的运行考核，并一次性连续稳定运行8个多月。运行效果显示，装置的消耗大幅度降低，达到了改造前设定的节能目标，经济效益可观，社会效益显著。但唯一不足的是，改造后预冷列管出现了大面积的腐蚀现象，后通过对解吸塔配仪表空气管线的办法解决了预冷腐蚀的问题。
（安徽晋煤中能化工 葛志军 孟杰）