降低尿素成品中缩二脲含量的措施
赵臣刚，王洪利
（沧州大化股份有限公司，河北 沧州061000）
［摘 要］通过分析缩二脲的生成机理以及影响因素，采取降低汽提塔与精馏塔出液温度、降低蒸发系统真空度及温度、减少尿液的停留时间（降液位）等措施后，尿素成品中缩二脲含量明显降低，并阐述各调整措施对系统的影响。
［关键词］尿素装置；缩二脲；温度；停留时间；氨分压；调整措施；影响
［中图分类号］ TQ 441.41 ［文献标志码］ B ［文章编号］ 1004-9932（2016）01-0032-02
沧州大化股份有限公司尿素装置是20世纪70年代初从荷兰引进的480 kt/a的大型二氧化碳汽提法尿素装置。其蒸发系统采用两段蒸发，蒸发一段、二段换热器均为升膜式蒸发器，尿液在蒸发器中流速较高，一段达到70 m/s，二段达到400 m/s［1］，这对降低尿素成品中缩二脲含量起到了关键作用。近几年工艺系统的改造主要有：高压系统合成塔采用高效塔板，低压系统增加第二吸收塔；蒸发系统改造主要集中在二段蒸发系统，如增加百叶窗、增加冲洗点、改为大的升压器。尿素成品中缩二脲含量为0.89%～0.93%。为了适应新客户的需求，计划将缩二脲含量降到0.70%以下。为此，在分析缩二脲生成机理及影响因素的基础上采取了一系列的措施，最终尿素成品中缩二脲含量得到明显降低。
1 缩二脲生成的影响因素
尿素在高温下会发生缩合反应，反应方程式为：2CO（NH2）→2NH2CONHCONH2+NH3。在尿素的生产过程中，影响缩二脲生成的因素主要有：温度、尿素浓度、氨分压、停留时间和尿素溶液中杂质含量［2］。
1.1 温度与尿素浓度
当尿素浓度一定时，温度愈高，缩二脲生成率愈大；当温度一定时，缩二脲生成率随尿素浓度的提高而增大，但是温度的影响要比浓度的影响大得多。
1.2 氨分压
尿素在发生缩合反应时要放出氨，增加尿素溶液中的氨含量，可以抑制或减少缩二脲的生成。
1.3 停留时间
在一定温度下，停留时间愈长，缩二脲生成率愈大；在一定停留时间下，温度愈高，缩二脲生成率愈大。而在同样的尿素浓度及同样的停留时间下，温度对缩二脲生成率的影响很显著。
1.4 杂质
熔融尿素中如有碱性组分，缩二脲的生成率会增大；含有酸性组分，则缩二脲的生成率会减小。
2 降低缩二脲含量的措施
通过分析缩二脲的生成机理以及影响因素，并根据系统各段生成缩二脲的情况，可找出降低缩二脲含量的有效办法。首先，稳定工况，控制好各工艺指标，这样降低缩二脲含量才有意义。生产中可以采取的措施主要有：降低温度、增加氨分压、减少停留时间。成品尿素中缩二脲含量（质量分数，下同）指标为不大于0.9%，其在各系统生成的情况为：高压系统0.3%～0.4%，低压系统0.1%～0.2%，蒸发系统0.4%～0.5%。据以上理论分析，分别从高压、低压、蒸发系统着手进行调整。
2.1 高压系统
物料在尿素合成塔中尽管停留时间较长，但由于反应物料中过剩氨较多、氨分压高，缩二脲生成率很低；温度一定时，氨碳比高缩二脲含量下降。在汽提塔中，物料停留时间只有1 min左右，但仍然有相当多的缩二脲生成。研究表明，温度每升高1 ℃，缩二脲含量大约升高0.043%。为减少汽提塔中缩二脲的生成，在100%负荷下，将汽提塔加热蒸汽压力从2.13 MPa降到2.0 MPa，相应的汽提塔出液温度从170 ℃降到166 ℃，分析汽提塔出液缩二脲含量从0.46%降到0.41%。同时，为减少物料在汽提塔的停留时间，将汽提塔液位从40%降到20%。
2.2 低压系统
汽提塔出液进入精馏塔后，经过底部的氨和CO2汽提，精馏液中的氨分压降低，并且物料在低压系统中停留时间偏长，故采取降低精馏塔出液温度、减少停留时间等措施以减少缩二脲的生成。将精馏塔出液温度从130 ℃降到116 ℃，相应将精馏塔液位从50%降到20%，分析出液中缩二脲含量从0.46%降到0.38%。
2.3 蒸发系统
更多内容详见《中氮肥》2016年第1期