樊國帥(東華工程科技股份有限公司，安徽 合肥 230024)

氨氣提法尿素工廠降低氨耗的途徑

樊國帥(東華工程科技股份有限公司，安徽 合肥 230024)

我國的尿素生產(chǎn)，主要采用水溶液全循環(huán)法尿素裝置，但由于科學(xué)技術(shù)有限，在改進(jìn)和提升方面并沒有太大起色，生產(chǎn)過程中氨耗情況并不理想，尿素的生產(chǎn)效率大大受限。因而，國內(nèi)的生產(chǎn)商轉(zhuǎn)換思路，通過與專利商的協(xié)調(diào)，并考察了實際生產(chǎn)裝置后，開始重視氨氣提法和二氧化碳提法的學(xué)習(xí)和引進(jìn)。本文主要就氨氣提法的具體裝置構(gòu)成、生產(chǎn)流程及其降低氨耗的方式進(jìn)行分析。

氨氣提法，生產(chǎn)裝置，生產(chǎn)流程，降低氨耗

1 氨氣提法的生產(chǎn)裝置及生產(chǎn)流程

我國傳統(tǒng)生產(chǎn)氨氣時使用的水溶液全循環(huán)法，由于對設(shè)備的壓力系統(tǒng)要求嚴(yán)格，在生產(chǎn)上難以推廣普及。第一代氨氣提法尿素的裝置，設(shè)備多采用框架式結(jié)構(gòu)，氨氣由汽提塔底部進(jìn)入，對于資源的浪費(fèi)情況較為嚴(yán)重。約四十年前，技術(shù)人員對于裝置進(jìn)行了改進(jìn)，將設(shè)備由原先的立體架構(gòu)改為平面架構(gòu)，輔以壓力裝置的推進(jìn)，雖然在施加壓力的成本方面有所提高，但勝在不需要像第一代設(shè)備向汽提塔直接加入氨氣，大大降低了生產(chǎn)過程中的氨耗。平面結(jié)構(gòu)的低框架布置，不僅保留了原有裝置熱效率高的優(yōu)點(diǎn)，還提高了操作的彈性，在生產(chǎn)裝置的成本方面也有所降低。

氨氣的生產(chǎn)流程主要由各成分的壓縮加壓，在中低壓下分別進(jìn)行的氣體的合成分解與回收等部分構(gòu)成。

2 降低氨氣提法尿素生產(chǎn)過程中氨耗的途徑

(1）提升含氨尾氣的吸收率 在使用氨氣提法生產(chǎn)尿素時，氨氣作為生產(chǎn)過程的中間媒介，需要在生產(chǎn)過程中循環(huán)使用。但由于受生產(chǎn)過程中的各種因素的影響，氨氣在生產(chǎn)過程中的使用效率大大低于預(yù)估水平。因而，提升含氨尾氣的使用率，降低生產(chǎn)過程中的氣相損失，對于降低氨耗有著不可忽視的作用。而含氨尾氣的損耗的發(fā)生，大多是由于生產(chǎn)負(fù)荷過高，蒸吸冷卻系統(tǒng)無法得到有效地控制，使得蒸餾塔的出氣溫度高于生產(chǎn)指標(biāo)，導(dǎo)致了溶劑溫度過高，氨氣大量揮發(fā)。因而，在生產(chǎn)過程中，為了避免由于此類問題而導(dǎo)致的吸收洗滌塔的氨耗，應(yīng)該注意加強(qiáng)對蒸吸冷卻系統(tǒng)的管控，采用雙控制的方式互相配合協(xié)調(diào)，在提升生產(chǎn)量的同時，保證質(zhì)量。

此外，在具體裝置中，還需要加入新的冷卻系統(tǒng)，氨氣作為極易溶于水的一種易揮發(fā)氣體，受熱時容易分解。蒸餾塔的溫度過高，不僅降低了氨氣在水中的溶解率，還會導(dǎo)致氨氣的分解，從而造成氨耗的不可逆，這在生產(chǎn)過程中是必須加以防范的一個重點(diǎn)問題。在生產(chǎn)裝置中加裝氣相冷卻機(jī)及加壓泵，從溫度和壓強(qiáng)兩方面著手，控制蒸餾塔的出氣溫度，在保證含氨尾氣的溶解情況的同時，也規(guī)避了氨氣分解的不可逆情況。此外，換用面積更大的氨鹽水板式換熱器，也可以為溶劑溫度的降低提供保障，不失為一種經(jīng)濟(jì)高效的有效途徑。

(2）降低液相氨耗 液相損失是氨氣提法生產(chǎn)過程中產(chǎn)生氨耗的主要原因之一。導(dǎo)致這一損失出現(xiàn)的原因是多樣化的，如洗滌吸收塔中廢液的排放，生產(chǎn)管道的跑冒滴漏問題，各設(shè)備維修時的含氨母液的排放等，都會造成氨氣的液相損失。生產(chǎn)過程中，由于生產(chǎn)效率的提高，生產(chǎn)負(fù)荷增大，部分冷凝液泵出現(xiàn)輸出量不穩(wěn)定的問題，導(dǎo)致了含氮廢液的流失。因而，需要加裝控制設(shè)備和調(diào)節(jié)系統(tǒng)，加強(qiáng)對于冷凝液泵的管理效果。

脫鹽水中的氨的損耗也是液相損失的原因之一。由于生產(chǎn)流程復(fù)雜，作為溶液的精鹽水的分布難以精確掌控，氨鹽水指標(biāo)波動較大。但是受到生產(chǎn)周期的限制，在未采取有效回收氨氣的措施的情況下，大量脫鹽水被直接排出。在工業(yè)改進(jìn)上，可以加裝一條回收線路，對于真空泵和真空機(jī)中的脫鹽水進(jìn)行回收，通過洗滌提純，重新送至洗水高位槽參與氨水的過濾。

(3）延長蒸餾塔和洗滌吸收塔的工作周期 由于氨氣極易且極快溶于水的特征，在生產(chǎn)過程中，極難被完全的蒸餾利用。因而，生產(chǎn)人員應(yīng)以盡量高的提升使用率作為生產(chǎn)目標(biāo)。為了達(dá)到這一目標(biāo)，一個有效的途徑便是延長作為循環(huán)吸收氨氣主體的蒸餾塔和洗滌吸收塔的運(yùn)行周期。蒸餾塔和洗滌吸收塔在生產(chǎn)過程中難免會出現(xiàn)一定程度的污染，因而為了提升蒸餾吸收的質(zhì)量，許多企業(yè)會定期對這兩個部分進(jìn)行清理和維修。然而蒸餾塔和洗滌吸收塔在退出生產(chǎn)流程時，需要排出塔內(nèi)的母液，并且需要一段時間的預(yù)熱，才能重新投入生產(chǎn)。由于氨氣的大量溶解，排出母液必然會導(dǎo)致嚴(yán)重的氨耗。同時，預(yù)熱時的生產(chǎn)空窗期也會對生產(chǎn)的過程造成一定的波動與影響。然而，清理和維護(hù)作為保證氨氣生產(chǎn)過程中的安全保障和質(zhì)量保障，又是絕對不允許減免的。因而，就要求在選購建造設(shè)備的時候，注意選取更耐介質(zhì)腐蝕的材料。此外，在生產(chǎn)過程中，注意使用高質(zhì)量的石灰乳，在石灰乳精制時采用高規(guī)格的分砂篩，降低石灰乳中的含砂量和雜質(zhì)含量，提高石灰乳的活性，就可以有效的降低石灰乳在生產(chǎn)過程中沉積結(jié)垢的現(xiàn)象，減少清理和維修的次數(shù)，從而達(dá)到延長蒸餾塔和洗滌吸收塔的工作周期。

(4）加大氨氣的密度與濃度 為了保護(hù)生產(chǎn)裝置，除了上文中提到的使用耐介質(zhì)腐蝕的材料外，還應(yīng)該加大氨氣的密度與濃度，保證在整個氣提塔和尿素高壓系統(tǒng)中，有大量過量氨的存在，降低腐蝕發(fā)生的可能性。同時，氨氣濃度的提升，也提高了生產(chǎn)過程中原料的轉(zhuǎn)化率和生產(chǎn)效率，雖然對前期投入要求較大，但是在整個生產(chǎn)流程中還是具有積極的促進(jìn)作用，氨氣的大量存在也避免了因為過量氧氣存在從而導(dǎo)致爆炸型混合氣體的可能性，降低了出現(xiàn)工業(yè)事故的風(fēng)險，提高了生產(chǎn)過程的安全系數(shù)。

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