柯林兵

（中海石油化學(xué)股份有限公司，海南東方 572600）

中海石油富島一期尿素裝置采用意大利SNAM氨汽提工藝以及挪威HYDRO的流化床造粒工藝，該造粒裝置是國(guó)內(nèi)引進(jìn)的第1套大顆粒造粒裝置，于1996年10月順利投產(chǎn)。

1 造粒機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理

流化床造粒機(jī)是唯一采用完全由累積模式使顆粒長(zhǎng)大的造粒模式，所生產(chǎn)的尿素結(jié)構(gòu)致密均勻，破碎強(qiáng)度大。造粒機(jī)由多孔板、上殼體、下殼體、噴頭組成。

造粒機(jī)共分為六個(gè)腔室，一至三室為造粒室，共包含有217個(gè)噴頭，晶種材料從第一室進(jìn)入；四至六室為冷卻室。添加有UF溶液的尿液在噴頭和霧化空氣的共同作用下，被霧化成微小的液滴噴灑在晶種表面。晶種在造粒機(jī)內(nèi)長(zhǎng)大到標(biāo)準(zhǔn)尺寸，在流化空氣的作用下排出造粒機(jī)。流化空氣從下殼體引入，利用多孔板而均勻分布，使上殼體的尿素顆粒處于懸浮狀態(tài)。

2 影響造粒機(jī)運(yùn)行周期的因素

造粒機(jī)在穩(wěn)定狀態(tài)下，出料為均勻的顆粒狀尿素。連續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間后，出料會(huì)有塊狀尿素，當(dāng)塊狀尿素較多時(shí)，造粒系統(tǒng)返料比將增加，內(nèi)部循環(huán)量增大，結(jié)塊越來越多，結(jié)塊也越來越大，直至造粒機(jī)不能正常工作。同時(shí)，顆粒尿素粒度較小，外觀欠佳，則必須清洗造粒機(jī)。由于造粒裝置為國(guó)內(nèi)引進(jìn)的第1套大顆粒造粒裝置，在國(guó)內(nèi)缺乏可比性，運(yùn)行初期對(duì)外商提供的技術(shù)和操作規(guī)范依賴性較強(qiáng)。在實(shí)際運(yùn)行過程當(dāng)中，受多方面因素的影響，造粒運(yùn)行周期一直達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，造成造粒機(jī)運(yùn)行周期較短，最長(zhǎng)為18d，最短為7d。

清洗造粒機(jī)時(shí)，前系統(tǒng)尿素溶液儲(chǔ)存于尿液儲(chǔ)槽T101中，待造粒機(jī)清洗干凈后再送入系統(tǒng)進(jìn)行二次蒸發(fā)后造粒。較短的運(yùn)行周期不僅直接影響產(chǎn)品質(zhì)量，而且增加了裝置的綜合能耗、設(shè)備損耗，大大增加了人工勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)，系統(tǒng)安全、環(huán)保系數(shù)等同樣受到不同程度的影響。

導(dǎo)致造粒機(jī)運(yùn)行周期短的原因很多，經(jīng)過綜合分析，認(rèn)為主要有如下幾方面。

2.1 系統(tǒng)粉塵量偏大

（1）蒸發(fā)系統(tǒng)真空度偏低。

按設(shè)計(jì)要求，蒸發(fā)系統(tǒng)操作壓力為29kPa（按本地大氣壓100kPa計(jì)算，真空度應(yīng)為－71kPa），造粒進(jìn)尿液濃度為96%。正常生產(chǎn)中，蒸發(fā)系統(tǒng)真空度達(dá)不到要求，最低時(shí)僅為－60kPa，導(dǎo)致造粒機(jī)進(jìn)料尿液濃度太低（只能達(dá)到92%），水含量較高，較多水分在造粒機(jī)蒸發(fā)，產(chǎn)生粉塵較多。

（2）尿液總管控制壓力偏高

進(jìn)造粒機(jī)的尿液總管壓力由一壓力控制閥PV41801調(diào)節(jié)。按設(shè)計(jì)要求，該壓力控制在0.12～0.18MPa范圍。經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐證明，如壓力控制在該范圍上限或超過上限操作，噴頭霧化噴淋高度增加，經(jīng)過霧化空氣的作用，產(chǎn)生的尿液液滴密度太小，流化空氣氣速超過尿液液滴的沉降速度，進(jìn)入造粒機(jī)流化床層的稀相區(qū)，形成大量粉塵，造粒洗滌系統(tǒng)循環(huán)量增加1～1.5t／h。從造粒機(jī)的觀察門窗及運(yùn)輸皮帶上可以看到粉塵明顯增加。

（3）破碎機(jī)間隙太小

由于破碎機(jī)間隙太小，直接導(dǎo)致大顆粒經(jīng)破碎后產(chǎn)生粉塵較多，然后進(jìn)入造粒機(jī)作晶種，引起系統(tǒng)粉塵偏多。

2.2 噴頭有臟物堵塞，噴淋或霧化效果不好

前系統(tǒng)送來的尿液中有臟物，臟物經(jīng)過噴頭轉(zhuǎn)子時(shí)卡澀轉(zhuǎn)子或直接堵塞轉(zhuǎn)子的通道。臟物的來源有以下：①T153的尿素水溶液，由于S101A／B的過濾網(wǎng)不好用，有破的現(xiàn)象；②現(xiàn)場(chǎng)的切斷閥用國(guó)產(chǎn)的閥門，閥門的閥套膠體容易脫落；③V107的頂部生成粒狀的尿素或縮二脲。

噴頭噴淋或霧化效果不好，直接造成造粒機(jī)出大塊，出料不正常，難以維持生產(chǎn)。主要有以下原因：噴頭內(nèi)件卡澀后，尿液得不到很好的噴淋、霧化，形成片狀或塊結(jié)晶，粘結(jié)在某一個(gè)或幾個(gè)噴頭周圍，進(jìn)而影響到一組或幾組噴頭，最終導(dǎo)致造粒機(jī)不能正常工作；噴頭松動(dòng)；運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，結(jié)晶堵塞；運(yùn)行中系統(tǒng)有前系統(tǒng)帶入的臟物堵塞噴頭；晶種返回對(duì)造粒機(jī)第1室噴頭的沖擊；造粒機(jī)壁上掉大塊堵塞噴頭。

2.3 造粒機(jī)流化狀態(tài)不好

造粒機(jī)流化狀態(tài)不好就會(huì)出現(xiàn)溝流、死區(qū)、短路及騰涌等非正常流動(dòng)現(xiàn)象，這些將直接影響到造粒機(jī)內(nèi)粒子的成粒，容易形成結(jié)塊尿素，影響造粒機(jī)的長(zhǎng)周期運(yùn)行。流化空氣風(fēng)量過高或過低都不能使床層尿素形成正常的流化狀態(tài)。風(fēng)量過高將導(dǎo)致造粒機(jī)內(nèi)晶種被大量吹飛，易形成粉塵，造粒機(jī)內(nèi)壁結(jié)疤掉塊堵壓噴頭，同時(shí)增加了洗滌回收系統(tǒng)負(fù)荷，影響蒸發(fā)的尿液濃度，從而形成惡性循環(huán)；風(fēng)量過低則流化狀態(tài)差，有可能形成 “死床”。

若造粒機(jī)前三室的風(fēng)量逐漸下降，造粒機(jī)局部流化床不能流化或流化效果不好，就會(huì)造成流化空氣不能很好地吹動(dòng)晶種，導(dǎo)致晶種在造粒機(jī)的停留時(shí)間過長(zhǎng)，造粒機(jī)出大于10mm的超大顆粒，最終造成系統(tǒng)返料比失調(diào)。

2.4 多孔板堵塞

造粒機(jī)每次運(yùn)行到后期，都會(huì)觀察到流化空氣量下跌的現(xiàn)象，而一旦出現(xiàn)該情況則造粒機(jī)出料很難維持正常。分析認(rèn)為原因?yàn)樵炝C(jī)清洗后烘干不好或?yàn)檫\(yùn)行一段時(shí)間后，粉塵粘結(jié)在多孔板上，引起多孔板堵塞。尤其是在7～9月份雨季時(shí)節(jié)，流化空氣潮濕時(shí)更為突出。

2.5 操作方法不當(dāng)

在操作中，由于操作方法不當(dāng)，造成造粒機(jī)運(yùn)行時(shí)間短，主要有以下情況：當(dāng)造粒系統(tǒng)負(fù)荷變化時(shí)，加負(fù)荷送噴頭預(yù)熱不充分，減負(fù)荷退噴頭時(shí)吹掃不徹底；洗滌系統(tǒng)控制不好，造粒機(jī)洗滌塔除沫器沖洗水量小，除沫器粉塵積累，引起造粒機(jī)真空無法維持；造粒機(jī)料位控制不穩(wěn)，波動(dòng)大，造成粉塵量大；清理破碎機(jī)時(shí)導(dǎo)向器沒有切向斗提機(jī)，大塊掉入造粒機(jī)，堵塞噴頭。

3 解決辦法

（1）2011年初開始優(yōu)化前系統(tǒng)工況，適當(dāng)提高中低壓分解溫度操作。將中壓溫度提至159℃、低壓溫度提至144℃操作，減輕蒸發(fā)系統(tǒng)的負(fù)荷，提高造粒機(jī)進(jìn)料尿液濃度。經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐證明，提高中低壓分解溫度操作后，蒸發(fā)系統(tǒng)真空度在－70kPa，尿液濃度達(dá)到95%。

（2）2011年初開始適當(dāng)降低尿液總管壓力，將尿液總管壓力控制在0.11～0.14MPa操作。2012年3月大修改造在PV41801閥后增加一個(gè)目數(shù)較大的過濾網(wǎng)。

（3）2011年初聯(lián)系機(jī)修對(duì)破碎機(jī)進(jìn)行全面檢查，然后對(duì)間隙進(jìn)行調(diào)整，保證破碎后粒徑在0.9～1.3mm。

（4）2011年初開始定期對(duì)造粒機(jī)和噴頭進(jìn)行熱吹，解決了多孔板和噴頭堵塞問題。

（5）2011年初開始優(yōu)化造粒機(jī)清洗操作。在每次清洗造粒機(jī)時(shí)，必須做噴淋實(shí)驗(yàn)，定期清洗生銹的噴頭轉(zhuǎn)子，或更換尿液噴頭，以確保清洗后噴頭良好的工作狀況，為下一個(gè)運(yùn)行周期創(chuàng)造條件。

（6）2011年初在造粒機(jī)返料口加分料擋板，改變?cè)炝C(jī)返料口的流道，由原來一股返料直入床層變?yōu)閮晒苫蛉煞盗现比氪矊?，消除晶種返回對(duì)造粒機(jī)第1室噴頭的沖擊，確保噴頭工作正常。

（7）2011年初至今造粒機(jī)控制在高風(fēng)量、高料位、中真空操作，第一室流化風(fēng)量控制在65～69t／h，第二室流化風(fēng)量控制在58～60t／h，造粒機(jī)料位控制在60%（第五、六室料位），現(xiàn)場(chǎng)以第一室晶種下落時(shí)剛好到視鏡頂部為準(zhǔn)，即100%料位，真空度控制在－40～－70kPa。

（8）2011年初至今尿素含甲醛以靠高線操作，尿素含甲醛大于0.50%，減少粉塵的生成。

4 解決后的效果

經(jīng)過以上努力，從2011年初至今，造粒機(jī)運(yùn)行周期都保持在30d以上。洗造粒的頻率降低了，這不但大大減輕了操作人員的工作強(qiáng)度，還降低了裝置水、電、蒸汽的消耗，為裝置的節(jié)能減排作出了不小的貢獻(xiàn)。