三胺装置回收碳铵液工艺优化改造
李永保
（河南能源化工集团中原大化公司，河南 濮阳457004）
［摘 要］分析三胺装置回收稀碳铵液的现状，提出工艺优化改造方案，由此达到3套三胺装置及1套小尿素装置全部回收三胺装置产生的稀碳铵液的目的，实现系统的节能减排、增产降耗。
［关键词］ 三胺装置；小尿素装置；高压废水装置；碳铵液回收；改造
［中图分类号］TQ 226.63 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2015）03-0055-03
我公司高压法三胺生产装置设计与大尿素装置联产回收稀碳铵液，原始设计的初衷是将部分稀碳铵液送往大尿素装置，没有回收利用的设计思路；另因我公司小尿素装置回收3套三胺装置尾气后的负荷已达高限（85%以上），系统稳定性不高，客观上不具备回收这部分稀碳铵液的能力，因此一旦大尿素装置出现问题，这部分稀碳铵液将无法回收，不但对企业的经济效益造成很大的影响，而且还威胁到企业的环保达标排放。为了解决三胺装置稀碳铵液回收的问题，我公司开展了回收稀碳铵液的项目攻关，成立了科技攻关小组。经过全体技术人员的努力与协作，确定了改造方案，改进了操作方法，解决了回收稀碳铵液的难题，取得了良好的效果。
1 装置简介
公司有2套12 kt/a三胺装置、1套30 kt/a三胺装置和1套小尿素装置，三胺装置附带1套高压废水装置，用来处理三胺装置产生的含副产品OAT（三聚氰酸一酰胺和三聚氰酸二酰胺）的工艺废水；小尿素装置附带1套解吸水解装置，用来处理浓缩系统抽真空后的含少量氨及微量尿素的工艺冷凝液。2000年4月第1套12 kt/a三胺装置建成投产，2002年第2套12 kt/a三胺装置也顺利投产，2005年第3套30 kt/a三胺装置投产。三胺装置原设计是依托大尿素装置的，生产中需要大尿素装置提供浓度为80%（质量分数，下同）左右的尿液作为三胺的生产原料，提供二氧化碳作为辅助生产原料，而三胺装置副产的碳铵液则需大尿素装置回收后重新生成尿素。随着三胺装置生产规模的扩大，考虑到大尿素装置回收碳铵液的能力有限，为与三胺装置配套，建成1套110 kt/a的小尿素装置，用来回收三胺装置副产的碳铵液。3套三胺装置全部采用意大利欧技公司（ETEC）高压法生产工艺，小尿素装置采用水溶液全循环法生产工艺。
1.1 ETEC工艺流程（三胺装置）
尿素装置送来的尿素溶液（浓度80%）经浓缩系统提浓后, 得到温度为145 ℃、浓度为99.8%以上的熔融尿素, 通过反应器给料泵加压至8.5 MPa，与8.5 MPa、420 ℃的气氨混合后进入三聚氰胺反应器, 在8.0 MPa、380 ℃的操作条件下，尿素发生聚合反应生成三聚氰胺。从反应器出来的含二氧化碳、氨、三聚氰胺和少量缩聚物的液相物料经减压阀减压后进入急冷工段，在急冷塔内将绝大部分的氨和二氧化碳闪蒸出来，以甲铵液的形式送至尿素装置进行回收（重新生成尿素）。从急冷塔底部出来的三聚氰胺溶液被送到汽提塔内将残余的氨和二氧化碳彻底汽提出来，经过缩聚物分解、除杂、脱色、结晶、离心分离和干燥，得到合格的三聚氰胺产品。离心分离后产生的母液经过氨回收和废水处理，将氨和工艺水重新予以回收并循环利用。
1.2 水溶液全循环工艺流程（小尿素装置）
在不加入新鲜二氧化碳的情况下，利用三胺装置急冷塔副产的尾气，以甲铵液的形式送回小尿素装置。高压甲铵泵P8302A/B/C送来的含水约23％、温度约105 ℃的浓甲铵液与来自高压空气压缩机K8301A/B的高压钝化空气（满负荷时流量为170 kg/h）以及来自高压氨泵P8301A/B的液氨（经高压液氨预热器E8309用2.25 MPa蒸汽预热到约150 ℃），3股物料在混合器L8301内混合，经高压甲铵预热器E8302用2.25 MPa蒸汽加热到185 ℃左右后，从底部进入尿素合成塔R8301。在高压甲铵预热器E8302中，部分甲铵分解为氨和二氧化碳，它们将在尿素合成塔R8301重新生成甲铵，并发生甲铵脱水生成尿素的反应。尿素合成塔R8301顶部出液中没有转化成尿素的甲铵、氨、部分水与尿液分离后用水吸收，再用泵送回前系统回收利用，尿液（浓度约52%）进入尿素预浓缩系统，浓度被提高到70%,然后通过尿素预浓缩泵P8137A/B送往30 kt/a三胺装置或大尿素装置。
2 系统存在的问题
三胺装置产生的稀碳铵液主要来源于高压废水装置及水解解吸装置。高压废水装置产生的稀碳铵液的组成为：氨20%，二氧化碳15%，水65%；设计满负荷流量为6 t/h，由于第1套、第2套三胺装置负荷增加到120%，实际产生的稀碳铵液量已达10 t/h。水解解吸装置产生的稀碳铵液的组成为：氨33%，二氧化碳18%，水49%；满负荷时实际流量为7.5 t/h。原设计高压废水装置产生的稀碳铵液，通过碳铵液泵P6202，一部分送入第2套三胺装置的NH3-CO2吸收塔C6103，另一部分与水解解吸装置碳铵液泵P8503出口碳铵液汇合，送往大尿素装置，合计外送量约12.5 t/h。大尿素装置由于接受这股稀碳铵液，造成系统工况不稳定，长期无法将自身负荷加满；而三胺装置中仅有第2套三胺装置能回收一小部分稀碳铵液，第1套三胺装置原始设计上没有回收管线，第3套三胺装置产生的碳铵液无法实现定量回收，稀碳铵液常会以稀氨水形式出售，造成巨大的经济损失和环保压力。因此，全部回收三胺装置产生的稀碳铵液成为摆在公司面前的一大课题。
3 改造措施
更多内容请见《中氮肥》2015年第3期