劉云剛 李曉音

（河南能源化工中原大化公司，河南濮陽，457004）

1 引言

中原大化2003年再建第三套三胺裝置，同時配套建小尿素、高壓廢水及水解裝置，其中，水解裝置是將要排放的工藝冷凝液中的尿素分解成氨和CO2，再進行解吸，將氨和CO2從工藝冷凝液中分離出來，回收至生產系統，使處理后的水中氨氮值低于環(huán)保規(guī)定值，并且可送往鍋爐作為給水或送往三胺裝置的氨洗滌塔C8105。提高了裝置的生產能力和技術水平，達到安全穩(wěn)定、節(jié)能環(huán)保運行的目的。

2 工藝流程介紹

如圖1所示，界區(qū)尿液送至一、二、三套三胺濃縮一、二段進行濃縮產生水含量小于0.05%的尿素溶液作為三胺產生的原料，而真空系統冷凝的含尿素2%、NH36%、CO23%的工藝冷凝液被送往工藝冷凝液儲槽V8501（工藝冷凝液包含小尿素的預濃縮的工藝冷凝液），通過解吸塔給料泵P8501A/B送至解吸塔C8501，進入C8501之前先在解吸塔預熱器E8501里與C8501底部排出液換熱，被加熱到120℃，流量由FIC80905控制，滿負荷時30t/h。

圖1 水解裝置工藝流程圖

解吸塔分上下兩段，上塔頂部操作溫度125℃，工藝冷凝液自上而下與底部蒸汽逆流接觸，NH3和CO2被解吸出來，解吸塔操作壓力由PV80914控制，壓力為0.48MPa，解吸塔溫度通過蒸汽調節(jié)閥FV80934控制，上塔液位由LV80926控制，下塔液位由LV80923控制.從上塔出來的溶液被水解器給料泵 P8502A/B送至水解器 R8501，在水解器R8501中，通入5.2MPa的高壓蒸汽，尿素在3.45MPa、233℃的條件下水解成 NH3和CO2，氣相與解吸塔氣相混合后，送入塔頂冷凝器冷凝E8504，然后被收集在碳銨液儲槽V8502，通過碳銨液泵P8503A/B送往新尿素裝置（或大尿素裝置）；另有一部分作為回流液被送往解吸塔頂部以控制塔頂溫度，水解器操作壓力由PV80955控制，溫度通過FV80951加入蒸汽量來控制。出水解器的不含尿素的溶液與水解器換熱器E8503換熱后在LV80953控制下被送往解吸塔下段進一步被解吸，從塔底排出溫度為153℃不含NH3、尿素的工藝廢水經E8501和E8502換熱后降至50℃送往鍋爐作為給水或送往三胺裝置的氨洗滌塔C8105。

解吸塔操作壓力由PV80914控制，壓力為0.38MPa，解吸塔溫度通過蒸汽調節(jié)閥FV80934控制，上塔液位由LV80926控制，下塔液位由LV80923控制［1］。

3 存在問題及分析

3.1 系統壓力不易控制

在歷來運行中，經常出現PI80914壓力過高，壓力波動較大給操作帶來很多的困難，也給設備造成了極大的威脅，PV80914控制已無法保證水解塔C8501、V8502、E8504正常運行。

（1）原料尿液不合格，斯納姆尿素生產裝置送至三胺裝置的尿液濃度達不到設計值，界區(qū)尿液濃度不達標，導致工藝冷凝液中氨含量超過原設計值。

表1 工藝冷凝液成分表

（2）小尿素裝置中壓、低壓分解系統分析回收不達標，中壓分解器E3803因長年運行結垢嚴重如圖2，在E8303管側經過2011－2014年的三次大修之后，還有7根有不同程度的堵或不暢，經過工藝檢查有60%管徑有不同程度的減小，這對于換熱效果有著極其大的不利，進一步增加了熱阻，使得中壓分解不夠完全，增加了低壓系統的負荷。

圖2 E8303清洗前后對比

低壓系統因為二循一冷換熱器E8305的結垢換熱效果不佳，導致低壓放空閥位過大。為提高二循一冷E8305、二循二冷E8306的冷凝吸收效果，在設備工藝條件允許的情況下，經過一系列的研究、試驗后，將低壓壓力由原來的0.25MPa提高至0.35MPa［2］，這給低壓分解器E8304的分解回收氨、二氧化碳增加負擔，使預濃縮的尿液中含有的氨、二氧化碳增加。

對中、低壓分解器結垢問題，總結過去，以前的大修對E8303、E8304的重視程度不夠，很少對其進行清洗，我們制定了大修檢修制度，保證每次大修都對其進行打開清理，從這幾次大修的效果來看，正在逐漸向好的方向發(fā)展。

3.2 管線設計不合理

PV80914放空至V8501原設計管線為2寸，其管道走向有較多的直角拐彎，并且調節(jié)閥設計在管中平臺，其兩端成水平狀，不利于冷凝液的流出，會造成碳銨液結晶堵塞管線。并且其伴熱使用二套三胺的LS管網，水解系統處于二套三胺低壓蒸汽管網尾端，其溫度受壓力影響較大；原伴熱疏水器因常年運行，導致其疏水效果不佳。

對此我們給V8502加裝了管徑較大的3寸放空管線，用于在原PIC80914無法正常調節(jié)時，現場可通過此管線控制壓力；對伴熱疏水器定期檢查更換維修，以保證其壓力調節(jié)正常。

3.3 水解裝置超負荷運行

（1）負荷已到達原設計負荷的110%，一、二、三套三胺裝置反應器負荷均由原來的設計值100%負荷，通過擴能改造提升至120%；三套三胺裝置反應器更換反應器刺刀管后，將負荷提至105%。

（2）近年因國內對環(huán)保的不斷重視，環(huán)保政策的不斷變化，對于化工企業(yè)的綠色生產提出了更高要求。我們將小尿素生產裝置原有就低排放CY改為CD排放收集密閉地下槽內，地下槽內含有少量氨、甲銨等的廢水，最終送至水解的V8501內，通過水解裝置處理合格后外送。

3.4 氣溫影響

夏季到來時，冷卻水溫度可達到33℃，較原設計值30高出3℃，這給三胺裝置濃縮一、二段真空帶來一定的困難。與此同時，界區(qū)循環(huán)水溫度影響C8501頂部冷凝器E8504的冷卻效果，導致較多的氣態(tài)介質無法冷凝，進而影響PIC80914對解析塔壓力的控制。

3.5 外送精制水電導不合格

（1）工藝冷凝液中尿素含量超過原設計值

三套三胺裝置濃縮系統一、二段出現漫液、帶液現象，濃縮系統的V101、V102液位計采用隔膜壓差式液位計，在長期的運行過程中，如果出現隔膜上結晶等問題，均會出現液位指示漂移，導致液位過高，出現漫液、帶液。

經過研究和各方面溝通，我們在總結以往操作經驗，參照二段設計理念。我們對三胺裝置濃縮現場視鏡加裝攝像頭，將信號傳送至主控，以便于主控對一段液位做出正確判斷和處理。

（2）小尿素五臺大泵填料漏

小尿素高壓機泵P8302ABC、P8301AB，這五臺大泵填料沖洗水是由P8104出口提供，經過五臺大泵之后送至水解裝置區(qū)。在這一過程中必定的會存在機泵填料微漏或者突然泄露的情況，這會使送往V8501的工藝冷凝液中氨、二氧化碳超標，導致水解系統無法正常合格操作。

針對這一問題，我們總結五臺大泵填料泄露的現象、出現的問題，我們隊工藝操作人員進行了培訓，制訂了相應的應對方案以便及時發(fā)現并處理問題，為保證五臺大泵填料正常運行，我們還每隔1小時對其填料溫度進行測量。

（3）二套高壓廢水的精制水的回收

2011年11月因環(huán)保壓力，將二套三胺高壓廢水精制水改造至C8501下塔及高速泵P8502入口，使精制水在解析塔下部進一步的水解解析，保證外送水的合格，每小時約8－10噸。在二套高壓廢水工況異常時，少量的聚合物OAT進入解析系統，解析系統無法對OTA進行有效的分解，會導致外送電導高［3］。

（4）界區(qū)尿液中含有甲醇等有機物

在斯納姆尿素生產裝置中，為擴能保證二氧化碳的供量，將煤化工項目的4000－6000標方二氧化碳引用至天然氣化工裝置。在引用初期，小水解的精制水電導 AI80930由70As/us漲至120As/us，經過取樣分析與反復實驗，發(fā)現其工藝冷凝液中含有少量的甲醇。少量甲醇經過合成塔，以尿素的形式通過三胺的一、二段真空系統，帶至小水解系統，而甲醇無法在水解系統中分解，導致外送精制水電導上漲。

（5）尿素分解不完全

從歷次的經驗來看，每當三胺裝置停車熱洗濃縮一、二段時，會有大量的尿素、部分縮二脲通過工藝冷凝液進入水解系統。

針對這一問題我們吸取同行的先進經驗，采取將R8501的壓力由原來的3.35MPa提高至3.7MPa，以保證尿素在水解器內盡可能的水解。同時，如果出現上述情況，工藝將水解負荷降至最低，將工藝冷凝液暫時存放在V8501，等工況好轉后再增加負荷拉低液位。

3.6 C8501上塔填料容易損壞

2008年、2011年均出現上塔填料腐蝕嚴重如圖3所示，其上塔頂層分布器、填料均不腐蝕，經過分析發(fā)現，存在以下原因：

（1）R8501進C8501氣相無分布器，溫度過高，R8501操作溫度TI80952指標為220－240℃，為節(jié)能其氣相走C8501上塔，溫度相對較高，上塔溫度測量TI80925位于塔的東南面，進料管線則是在西北方向并且只有一根簡單的管子，沒有氣相分布器，測溫點無法正確指示其真實溫度。

圖3 C8501上塔填料腐蝕對比

（2）P8503回流分布器腐蝕導致回流跑偏，水解超負荷運行，P8503回流至C8501頂部的的碳銨液濃度遠遠超過設計，在長時間的運行過程中，回流分布器腐蝕脫落，導致碳銨液回流跑偏，在上層填料上部無法正常分布，同時，也給壓力控制帶來困難，壓力的大幅度波動，將填料層吹翻，加劇了腐蝕。經過反復的理論計算及現場水模擬實際操作發(fā)現，其回流分布器由于開孔過大，孔數過多，使P8503在最小流量時會出現回流分布器處于半空狀態(tài)，碳銨液因受熱快速分解對分布器造成極其嚴重局部應力腐蝕［4］。

（3）解吸塔填料材質無法滿足要求

水解裝置原設計負荷為28t/h，而現在的運行負荷為33t/h，上塔直接接觸濃碳銨液的316填料無法滿足正常的要求。

在2011年冬季大修時我們與解析塔廠家聯系溝通，將上塔填料提高了一個等級，更換為316L，以保證超負荷下的填料需要；與此同時，對R8501進C8501氣相管線加裝分布器，以保證高溫氣相能均勻的分布。

4 結論

在尿素水解裝置中，我們經過長時間的運行，通過技術創(chuàng)新，積累經驗，優(yōu)化分析操作中的各項疑難問題，積極吸收目前先進的回收和生產技術，充分實現了氨、二氧化碳回收再利用，降低了生產成本，切實做到了節(jié)能環(huán)保，產生了很好的社會效益和經濟效益。

［1］汪志宏，孫建堂，劉艷飛，等.三聚氰胺裝置操作手冊［Z］.河南：河南煤化集團中原大化公司，2010.

［2］汪志宏，趙立新，劉彥偉，等.三聚氰胺裝置設備手冊［Z］.河南：河南煤化集團中原大化公司，2010.

［3］馮敏﹒現代水處理技術［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2006.

［4］黃興軍.淺析化工設備的防腐管理［C］.2004年全國化工、石化裝備國產化暨設備管理技術交流會會議論文集，2004：61－63.