何晓萍
（重庆建峰工业集团有限公司，重庆401221）
［摘 要］重庆建峰工业集团有限公司520 kt/a尿素装置采用斯纳姆氨汽提工艺，于1993年建成投产。实际生产中受环境、生产负荷、设计缺陷以及三胺装置来料浓度等众多因素的影响，尿素成品缩二脲、水分、粒度三项指标不合格现象时有发生。梳理与分析成品粒度、成品缩二脲、成品水分的影响因素，在影响因素分析的基础上提出了相应的优化改进措施。一系列优化改进措施落实后，尿素成品质量得以提升，全年一等品、合格品产生量大幅减少，成品尿素在散库中板结、结块的现象也得到极大改观。
［关键词］氨汽提法尿素装置；蒸发系统；成品粒度；成品缩二脲；成品水分；影响因素；优化改进
［中图分类号］TQ441.41 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2020）06-0022-05
重庆建峰工业集团有限公司（简称重庆建峰）一期项目520 kt/a尿素装置采用斯纳姆氨汽提工艺，于1993年建成投产。尿素生产中，产品质量控制指标主要有总氮、缩二脲、水分、粒度；其中，产品的总氮含量，由于斯纳姆氨汽提工艺的优异性能，基本上能够达到控制指标，但实际生产中受环境、生产负荷、设计缺陷以及三胺装置来料浓度等众多因素的影响，重庆建峰520 kt/a尿素装置产品的缩二脲、水分、粒度三项指标不合格现象时有发生。为此，重庆建峰进行了一系列优化调整以提高尿素产品质量，以下对有关情况作一梳理与总结。
1 氨汽提法尿素装置蒸发系统流程简介
重庆建峰氨汽提法尿素装置蒸发系统工艺流程如图1。真空预浓缩器底部受槽（300V24）内尿液经尿液泵（300P06）送至一段蒸发加热器（300E14），其壳侧用低压蒸汽加热，管侧出液温度控制在128～130 ℃、压力控制在0.034 MPa（A），随后气液混合物在一段蒸发分离器（300V07）内进行气液分离；一段蒸发分离器（300V07）出口浓度95%～96%的尿液在重力和压差作用下经U形管自流入二段蒸发加热器（300E15），其壳侧用低压蒸汽加热，管侧出液温度控制在136～140 ℃、压力约0.003 MPa（A），气液混合物进入二段蒸发分离器（300V08）内进行气液分离，最终尿液被浓缩至99.75%，经二段蒸发分离器底部受槽（300V27）由尿素熔融泵（300P08）送往造粒塔造粒。
2 成品粒度
重庆建峰氨汽提法尿素装置生产中，成品粒度超标主要体现在粉尘含量偏高，故对成品粒度的控制主要是针对粉尘含量偏高这一问题。
2.1 成品粉尘含量的影响因素
2.1.1 造粒喷头对粉尘含量的影响
（1）喷头选用方面。重庆建峰尿素造粒塔的造粒喷头最初采用美国Tuttle喷头，由于成品粒度小、颗粒强度偏低，尿素颗粒由近80 m高的造粒塔塔顶坠落至塔底的过程中，在塔底刮料机的挤压作用以及尿素散库堆料高度等因素的影响下，尿素颗粒极易碎裂。
（2）喷头日常维护方面。喷头使用一段时间后，喷头小孔会有填料纤维和金属杂质（化工设备中许多地方采用聚四氟乙烯垫片、聚四氟乙烯填料，金属杂质更是常有的）堵塞喷孔，不仅使尿素粒子成形不规则，微粒含量增加,而且会改变部分液滴的运动轨迹，造成粒子冷却过程中产生粘黏，强度降低而粉尘含量增加。
2.1.2 喷头转速对粉尘含量的影响
相同负荷条件下，喷头转速越高，产品粒度变小，强度下降；反之，喷头转速越低，产品粒度增大，尿素粒子不能充分冷却，引起颗粒粘黏或结块，严重时甚至会造成喷头溢料。因此，维持造粒喷头转速与负荷匹配及稳定运行极其重要。但实际生产中，往往存在如下情况：① 蒸发系统来料流量波动（主要是系统负荷波动），使得喷头转速时高时低，进而影响成品粒度；② 尿液泵（P106）［即前文所述尿液泵（300P06）］和尿素熔融泵（P108）［即前文所述尿素熔融泵（300P08）］打量波动，或尿液汽化而造成喷头转速相对偏高或偏低；③ 二段蒸发分离器底部受槽（300V27）液位波动，调节阀（LV09501）大幅调整而造成喷头转速相对偏高或偏低。
2.1.3 尿液中游离氨对粉尘含量的影响
尿液中的游离氨也会影响成品的粉尘含量。游离氨在造粒系统液滴冷却和结晶过程中不断蒸发溢出，在颗粒中形成裂隙和气孔，使产品强度降低，甚至在结晶和冷却过程中由于表面液滴冷却收缩而使里面的气氨未能及时逸出，进而造成尿素颗粒空心、易碎。
2.1.4 风窗开度对粉尘含量的影响
尿液经蒸发系统提浓后，经尿素熔融泵（P108）送至造粒喷头，再由造粒喷头高速旋转使熔融尿素呈颗粒状从造粒塔顶喷洒而下，尿素颗粒在从造粒塔顶降落至塔底的过程中，不断与上升的空气进行热交换，而由于夏季与冬季以及雷雨天气情况下空气湿度迥异，还进行着水（蒸气）分压的平衡，若此时风窗开度不够，熔融尿素从造粒喷头喷洒下落后，由于降温程度不够，晶化不完全，在撞击锅底后易出现碎裂或粘黏；若此时风窗开度过大，夏季及雷雨天气空气湿度大的情况下，尿素颗粒含水量增加，成品尿素粒子易出现粘黏和强度不足而破损。
2.1.5 储存和运输过程对粉尘含量的影响
（1）夏季尿素在散库储存时，由于空气中水蒸气分压高，随着粒子温度的下降，空气中的水分会进入尿素颗粒，特别是尿素粉尘比表面积大、吸湿快，易变成水溶液而附在尿素颗粒表面，当粒子温度继续下降达到结晶浓度时，尿素颗粒间晶体溶解再结晶的晶键增长而导致结块，成品尿素粒子强度下降，受外力易产生破碎。
（2）塔式造粒所得的尿素颗粒抗压强度很低，平均粒径1.5 mm的尿素颗粒抗压强度仅46～60 kPa，散库存储时成品尿素堆积密度为740 kg/m3，适宜堆积高度在8.1～12.0 m，超过此高度，底部尿素颗粒即被压碎粉化。
2.2 减少尿素粉尘的措施
2.2.1 喷头的选型及使用
更多内容详见《中氮肥》2020年第6期