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尿素成品低水分调控技术研究及应用

[日期:2022-10-14] 来源:《中氮肥》2022年第5期  作者: [字体: ]

李克敏,马彦祥

[甘肃刘化(集团)有限责任公司,甘肃 永靖731603

 

[摘  要]甘肃刘化(集团)有限责任公司300 kt/a CO2汽提法尿素装置于200912月投产,总体运行情况较好,尿素成品质量大多数时候可保证为优等品,尿素成品质量偶有不佳主要表现为易结块,分析认为原因在于尿素成品水分含量较高。为此,刘化集团组织工程技术人员等成立项目课题组,对客户使用体验进行调查,制定降低尿素成品水分含量的研究方案,并对尿素蒸发系统一段、二段温度与真空度进行调整试验。研究试验结果表明,尿素装置运行状态良好或正常的情况下,环境温度、湿度、造粒机转速、造粒塔底部风量等因素对尿素成品水分含量的主要影响因素为蒸发系统真空度、温度,并确定了蒸发系统真空度、温度的最佳工艺操作区间。本研究成果应用后,尿素成品水分含量可控制在0.35%以下,尿素成品各项指标均优于《尿素》(GB/T 24402017)优等品标准。

[关键词]CO2汽提法尿素装置;尿素结块;尿素成品低水分调控技术研究;真空度;温度;最佳工艺操作条件;成果应用;效益评价

[中图分类号]TQ441.41   [文献标志码]B   [文章编号]1004-9932202205-0040-04

 

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尿素成品水分含量是尿素产品质量的主要指标之一,水分的高低直接关系尿素颗粒的强度,进而影响尿素产品的储存、运输和施用等环节。一方面,随着我国市场经济体制的不断健全与发展,加入WTO后国外质优价廉进口尿素的冲击,以及近年来尿素产能过剩严重,尿素市场竞争更加激烈;另一方面,由于人口增加耕地减少、农业结构调整,农业生产对作物品质要求提高、对化肥肥效期望更高。因此,尿素产品要在市场竞争中立于不败之地,关键是成本低、产品优、服务好、信誉高、肥效佳,长期确保尿素产品质量的稳定且优质,并在此基础上突出一定的质量特色。

目前,我国的尿素产能中,煤制尿素约占78%、天然气(及焦炉气)制尿素约占22%。靖远煤业甘肃刘化(集团)有限责任公司(简称刘化集团)尿素生产原料主要为天然气,现有2200 kt/a水溶液全循环法尿素装置和1300 kt/a CO2汽提法尿素装置。其中,CO2汽提法尿素装置于200912月投产,总体运行情况较好,尿素成品质量大多数时候可保证为优等品,尿素成品质量偶有不佳主要表现为易结块,分析认为原因在于尿素成品水分含量较高。为解决尿素结块问题,刘化集团组织工程技术人员等成立项目课题组,对客户使用体验进行调查,制定降低尿素成品水分含量的研究方案,后通过对尿素蒸发系统一段、二段温度与真空度的试验研究,并进行成果验证与转化,采取巩固措施,最终实现尿素成品水分含量低于0.35%的目的。以下对有关情况作一简介。

1  尿素成品低水分调控技术研究

尿素成品低水分调控技术研究基于刘化集团CO2汽提法尿素装置,通过对其蒸发系统影响尿素成品水分含量的因素进行分析,找出主要影响因素,并制定相应的优化措施,以达到预期目标。

1.1  尿素产品质量指标

尿素产品质量国家标准《尿素》(GB/T 24402017)中规定,优等品水分含量≤0.5%(质量分数,下同)、合格品水分含量≤1.0%。刘化集团水溶液全循环法尿素装置和CO2汽提法尿素装置生产的尿素产品企业标准优于国家标准,尿素产品以优等品为主。

1.2  尿素蒸发系统工艺流程简介

刘化集团CO2汽提法尿素装置出低压精馏塔底部的尿液浓度约68%(质量分数,下同),经液位控制调节阀减压后送至闪蒸槽,闪蒸槽设计操作压力≤0.08 MPaA),于此尿液温度降低,有相当一部分NH3CO2H2O被闪蒸出来;闪蒸槽出口尿液浓度约73%,流入尿液缓冲槽,再由尿液泵并经流量控制阀送入一段蒸发加热器,用调节阀控制低压蒸汽对尿液进行加热,生产中控制一段蒸发温度在123130 ℃、压力≤0.04 MPaA),在此尿液浓度由73%提浓至95%96%,经一段蒸发分离器气液分离后,尿液进入二段蒸发加热器;用调节阀控制中压蒸汽对尿液进行加热,生产中控制二段蒸发温度在134140 ℃、压力≤0.015 MPaA),经二段蒸发分离器气液分离后,浓度约99.5%的尿液通过熔融尿素泵送至造粒塔造粒。

1.3  低水分调控的关键性技术及创新点

实际生产中,刘化集团CO2汽提法尿素装置高压合成系统、低压分解系统的工艺指标控制较稳定,而且造粒塔系统、皮带输送及包装系统运行状况较好,总体上对尿素成品水分的影响可忽略;而蒸发系统的运行控制很关键,在真空度较低的情况下,若尿液中的水分不能被充分闪蒸,尿液浓度较低,造粒后尿素成品水分含量易超标,即蒸发系统的温度、真空度是尿素成品水分含量控制的关键所在。

1)控制尿素成品水分含量的关键性技术。找到导致尿素成品水分含量偏高的主要原因,通过控制蒸发系统一段、二段温度与真空度,找出蒸发系统工艺参数最优操作区间。

2)创新点。控制尿素成品水分含量在0.35%以下,有效防止尿素成品结块,形成产品质量的一大特色。

2  尿素成品低水分研究项目实施情况

2.1  尿素成品水分高原因分析及对策

更多内容详见《中氮肥》2022年第5

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