充分认识和开发水溶液全循环尿素装置增产节能的潜力

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1、充分认识和开发水溶液全循环尿素装置增产节能的潜力                                        钱镜清                                  原湘江氮肥厂总工  摘  要：文章介绍了水溶液全循环工艺尿素装置在中国40年的技术开发经历，并详细介绍了技术进步过程中所应用的增产、节能工艺与设备，在此基础上，作者提出了蒸汽单耗可与汽提工艺装置相媲美的高效回收热能的水溶液全循环新工艺。  前  言    笔者毕身从事水溶液全循环法尿素装置的生产工艺和技

2、术发展工作。从1958年在南京化肥公司尿素中试装置实习和在国外学习尿素生产工艺至今已有48年的时光，其中前28年在中型尿素厂工作，从事生产指挥和技术开发工作；从1986年开始一直在小尿素装置上从事生产和技术开发的指导工作。由于小尿素厂一直有不断增产的客观需要，给预笔者极好的机会，去研究和挖掘小尿素装置增产节能的潜力。由于众多小尿素厂的配合，笔者结合在中尿装置上的实践经验和不断总结提高各小尿素厂的生产实践，使水溶液全循环工艺在中国40年的技术开发和发展，已不再是上世纪60年代能耗高的落后工艺了。    

3、我们在实践中对水溶液全循环尿素装置具有的两个优势有了充分的认识。笔者期望我国有192套水溶液全循环法尿素工艺装置，原小尿素约有150多套，其中单套生产能力由原60kt/a发展到180-200kt/a的所占的比例较大；原中尿装置110kt/a已发展到260-300kt/a；原化四院新设计的200kt/a装置可达到300kt/a，对此工厂同仁们有所共识：（1）只有水溶液全循环工艺装置，通过少量的技改措施，低的技改投资，使生产能力可扩大1-2倍；（2）在增产的同时，使用现有的热能回收技术，使生成甲铵的热能回

4、收率提升，汽耗已降至1105-1110kg。 笔者新开发的技术，不用高压循环圈改造，汽耗可降至900kg以下。期待此技术能被众多水溶液全循环工艺装置的工厂分享和使用，技改投资只需200-300万元（每个尿素厂都能独立自主的进行技术改造），可获得增产节能的高效益。 在本文中将逐步阐述水溶液全循环尿素装置的两个优势。  1．小尿素装置在设计上就已存在的技术优势，期望众多从事尿素生产的同仁们有充分的认识。    1.1 采用预蒸馏工艺    我国1966年从荷兰Stamicarbon公司引进的技术为预分离流

5、程。在小尿素装置开发前，设计和研究单位一直在争论，一段分解系统采用预分离流程还是预蒸馏流程。他们认为预蒸馏流程，既然不能节省蒸汽，还不如搞预分离好。因此在中尿第二版设计（约1973年）采用了南化公司尿素中试装置上开发的预蒸馏流程外，以后的三、四版设计还是用预分离流程。但中型尿素厂在实践中认识到预蒸馏流程的优越性，大多数厂采用预蒸馏塔取代了预分离器。到小尿素装置时，从事小氮肥设计的工程设计者就已肯定了此工艺的优点，与预分离工艺比较：    1.1.1 由于预蒸馏气温度下降至125℃，与原160℃的一分气

6、比较，使进入一段回收系统的水蒸汽量减少，有利于系统的水平衡，因此一、二段吸收用水量可增加，提高了一、二段吸收操作的稳定性。    1.1.2 总的工艺水循环量减少，可控制入合成塔的物料H2O/CO2分子比在0.65，尿塔转化率可达67%。    1.1.3 由于二段吸收用水增加，二甲液中CO2组分可降至16-18%，二甲液气液平衡压力降低，因此可降低二段操作压力，使二分温度降到135℃操作，在此二分段缩二尿增值几乎是零，提高了成品的优级品率。    1.1.4 因预蒸馏塔内传热传质的作用，一分加的汽耗

7、量下降。预分离工艺时，因转化率为63%，一分加汽耗为900kg/tur；预蒸馏工艺时，由于转化率达67%，一分加汽耗为540 kg/tur。    中型厂鲁南化肥厂预分离工艺1981年实测汽耗为1500kg（尿塔转化率为65%），四川化肥厂预蒸馏工艺1983年实测汽耗值为1330kg；福建永安小尿素装置在120kt/a时，汽耗值为1380kg。    1.2 一吸塔增设一吸外冷却器    增设一吸外冷却器，是吸收日本改良“C”法的技术，使一吸塔的吸收负荷外移。吨尿素需0.4m3的吸收体积，因此外冷却器

8、的管间空间成为吸收CO2的体积，从而提高了一段吸收系统的生产能力，使一吸塔内的吸收负荷下降，回流氨用量下降。    中型装置没有外冷却器，预分离工艺时，一吸塔顶底回流氨用量吨尿素为2.0 m3；小型装置中有一吸外冷却器，可不用底回流，吨尿素回流氨用量，视一吸外冷却器中热量带出多少，在0.6-0.8 m3之间。整个吸收系统增加生产负荷后，不必增加氨冷凝器面积，因为1 m2一吸外冷却器的作用相当于氨冷凝器5 m2 。    用好一吸外冷却器，当装置生产能力提