尿素解吸冷凝液处理系统问题分析及解决

尿素解吸冷凝液处理系统问题分析及解决

陈乾荣，任则刚，周  辉，张  衡

（贵州金赤化工有限责任公司，贵州 桐梓563200）

［摘  要］鉴于尿素解吸冷凝液回收装置存在阳床树脂抱团严重、运行批量降低、再生频率及药剂用量增加等一系列问题，通过对进水水质和抱团树脂进行分析，原因在于解吸冷凝液中有机杂质含量较高，采取改造阳床结构、改进再生方法等措施后，成功地优化了阳床工况，提高了阳床运行批量。

［关键词］ 解吸冷凝液；阳床；离子交换树脂；有机物污染；优化措施

［中图分类号］TQ 441.41 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2015）03-0058-02

贵州金赤化工有限责任公司是一家以煤为原料，产能为300 kt/a甲醇、520 kt/a尿素的现代煤化工企业。其尿素装置采用CO₂汽提法工艺，生产中产生的废液经水解解吸系统回收氨、CO₂与尿素后，解吸冷凝液则送往除盐水装置通过阳床和混床精制，生产除盐水。

1 解吸冷凝液的产生与成分

1.1 解吸冷凝液的生成

CO₂和液氨在高温高压的作用下，首先反应生成氨基甲酸铵，主要反应为CO₂+2NH₃→NH₂COONH₄；氨基甲酸铵再进一步反应生成尿素，主要反应为NH₂COONH₄→H2NCONH₂+H₂O。由反应方程式可知，随着反应的进行，不断有H₂O产生，H₂O在蒸发工序通过蒸发分离，冷凝后得到工艺冷凝液，工艺冷凝液中含有一定的尿素和氨。工艺冷凝液送往水解塔和解吸塔，通过水解、解吸处理，回收氨用于尿素合成工段，当解吸冷凝液中尿素含量≤5 mg/L、氨含量≤12 mg/L、电导率≤30 μS/cm时，即可通过泵输送至除盐水处理系统处理。

1.2 解吸冷凝液所含杂质的由来

通过水解解吸系统的处理，能回收工艺冷凝液中大部分的尿素和氨，但解吸冷凝液中仍会残留部分尿素和氨。同时，为提高尿素产品的强度，尿素蒸发工段需加入一定量的甲醛，部分甲醛及甲醛中含有的杂质——甲醇会进入工艺冷凝液中，最终进入解吸冷凝液中，造成解吸冷凝液中除含有尿素、氨外，还含有甲醛、甲醇等有机杂质（见表1）。

表1  2014年11月解吸冷凝液分析数据

注：表中数据为平均值。

2 解吸冷凝液处理流程及阳床结构介绍

2.1 解吸冷凝液处理系统流程

解吸冷凝液处理系统为除盐水站独立的处理系统，处理后合格的除盐水作为中压废热锅炉供水单独外送。采用活性炭+除铁过滤器+阳床+混床工艺，其流程为：解吸冷凝液→板式换热器→解吸冷凝液水箱→给水泵→活性炭过滤器→除铁过滤器→中间水箱→中间水泵→逆流再生强酸阳离子交换器→混合离子交换器→解吸液水箱→外送泵→中压废热锅炉。

2.2 解吸冷凝液阳床结构及设计参数

解吸冷凝液阳床全称无顶压逆流再生强酸阳离子交换器，设计处理能力为80 m³/h，进水装置为不锈钢梯形绕丝结构，中排装置为加强型支母管式梯形绕丝管，出水装置为多孔板水帽，出水阀后装有树脂捕捉器，无反洗空气搅拌管。

解吸冷凝液阳床采用苏青201×7强酸阳离子交换树脂。阳床运行时，进水自上而下；再生时，采用浓度4%的盐酸自下而上进行再生。树脂失效标志为出水Na⁺含量达到50 μg/L，再通过人工分析，对比确认后进行再生。

3 系统出现的问题及原因分析

3.1 出现的问题

解吸冷凝液精制系统投运1 a后发现，混床再生后的周期制水量越来越低，从投运初期的6 000 t逐渐降低至2 000 t，酸碱消耗及再生水耗逐渐升高。

对混床树脂进行检查，未发现树脂有明显的污染失效情况；对阳床出水Na+进行分析，未发现Na+含量超标。但树脂结块抱团严重，树脂表面被一层很细的灰雾包裹。对前系统的活性炭进行碘吸附分析，数值由原来的980降至450；对阳床进行反洗，反洗水中悬浮物较多，且很难反洗干净。

3.2 原因分析及对比试验

3.2.1原因分析

树脂为多孔网状立体结构^［1］，多孔网眼是离子在树脂内部扩散的通道，网状通道内壁具有众多功能基团，是离子交换反应的活性点，一旦活性点被覆盖，离子交换过程就无法进行。由于解吸冷凝液中含有有机物，长期混合后，部分含有的Fe³⁺将其聚合,在流速相对较慢的离子树脂表面沉降，附着在离子树脂表面，堵塞交换通道;沉积物越积越多，造成树脂层板结，影响了离子交换的进行。失效后的阳床,降低了对阳离子的交换能力，随即大量阳离子进入混床，增加了混床的负荷，最终混床的周期制水量大幅度下降，再生频繁。

更多内容请见《中氮肥》2015年第3期