单台气化炉运行尿素系统减负荷运行总结

单台气化炉运行尿素系统减负荷运行总结

张东旭 杨雪娇 韩芬

兖矿新疆煤化工有限公司 新疆 乌鲁木齐 830000

兖矿新疆煤化工有限公司（简称“兖新煤化”），负责运营兖矿集团投资的新疆区域煤化工项目。项目规划设计产能300kt/a甲醇、520 kt/a尿素，同时副产26 kt/a硫酸、50 kt/a液氩、20 kt/a液氧，项目与2012年投产运营。兖新煤化尿素系统作为整个工艺系统的末端系统，经受着前系统的波动挑战，在气化炉单台运行情况下，实现整个装置低负荷平稳运行，减少系统停车次数，尽可能实现长周期运行，以保证其产能效益。现将系统在单台气化炉运行时尿素系统的运行时操作与同行业分享交流。

关键词：气化炉单台运行；减负荷；尿素系统；指标调控；系统控制。

0 引言

现代化工企业实现产能的高产，则必须保证各系统稳定长周期稳定运行，兖矿新疆煤化工有限公司（简称兖新煤化）。由生产工段（空分工段、气化工段、热电工段、给排水工段、甲醇合成与净化工段、尿素及合成氨工段）以及辅助工段（设备维修和电仪工段）组成。由于尿素工段是公司的末端工段，其生产的稳定性不仅受本工段影响，更受制于前工段各系统能否长周期稳定运行。

1、流程简述

兖新煤化尿素系统组成：

1、CO₂气体压缩：将甲醇净化送来的0.124MPa，温度为35℃，CO₂纯度≥98.5﹪(V%)CO₂，最终压缩到14.6MPa进入汽提塔下部，进入高压系统。

2、液氨给料：将氨库来的压力为1.8～2.4MPa，温度为-5～25℃，纯度≥99.5％(重量)的液氨，经氨泵加压至18.25MPa，经过高压氨加热器管程，加热至45-56℃后，液氨进入高压喷射器，与被吸入的甲铵液混合后，送入高压甲铵冷凝器上部。

3. 尿素合成和汽提：液NH₃与汽提塔来CO₂气在高压甲铵冷凝器生成的甲铵，然后将甲铵和未反应的NH₃和CO₂被导入到合成塔的底部，在合成塔内大量的甲铵脱水生成尿素，少量氨和二氧化碳反应生成甲铵。然后从合成塔出料管进入汽提塔，在汽提塔中进行甲铵分解，提高尿素浓度。

4. 低压循环吸收：将汽提液减压后，喷之精馏塔上部填料层气体精馏，气相同时与部分回流液、解吸液和液氨混合后送到浸没式低压甲铵冷凝器冷凝吸收，吸收后液体从液位槽底部导出，经高压甲铵泵加压到15.0MPa以上，送入高压洗涤器顶部进入高压系统。

5. 蒸发造粒：将闪蒸槽的浓度73.8%(wt）尿液经过一段、二段蒸发分离后浓缩成 98.9%(wt)熔融液，然后造粒成含缩二脲为≤0.85%(wt)的颗粒尿素。

6. 解吸水解：通过解吸回收蒸发系统、氨系统排放、低甲冷排放、回流系统排放等系统液中的NH₃和CO₂，减少物料损失，同时水解其中含有的尿素，既回收NH₃和CO₂也使得外送废水负荷指标。

2 单台气化炉运行背景

单台气化炉运行时是在前系统运行不稳定或某工段紧急情况下，采取的整个系统减负荷运行，维持整个系统或前系统继续生产，避免因停车、开车造成的损失。单台气化炉运行时对尿素系统的影响尤为明显，作为末端工序，在异常情况下需要反馈服务于前系统的稳定运行，其中主要是对各系统的减负荷处理和异常情况下的指标调整，以维持系统正常生产。

下面将主要通过对系统CO₂满负荷30000Nm³/h与系统CO₂低负荷16000Nm³/h运行时指标的调整来说明其操作变化。

3 尿素各系统的调整及指标变化

3.1、蒸发系统调整

首先接调度通知单台气化炉运行后，蒸发系统迅速减量至60～65m³/h，保证蒸发持续造粒，同时调整喷头转数与流量相对应提高尿素产品质量，保证其符合GB2440-2017标准。同时根据管网2.5MPa蒸汽压力流量稳定，防止尿液泵抽空。

3.2、压缩机及高压合成系统的调整

由于气化炉单台运行，导致CO₂气量下降，系统作减负荷调整，同时压缩机配合高压系统减量至15000-18000Nm³/h左右，再次过程中要注意防止压缩机进入喘振区，高压系统调节液氨、甲铵液用量，同时因为系统负荷减少高压甲铵冷凝器副产蒸汽减少及时调节汽包压力与CO₂气量相对应，及时调节加空气流量，保证系统中的O₂含量，防止系统设备腐蚀。

在此过程中关小合成塔出料阀HV8002防止合成塔断料引起高压系统超压以及关小汽提塔液位调节阀LV8003阀位防止因汽提塔液位过低引起“窜气”现象的发生影响低压循环系统导致其超压，而且要及时调节高饱器压力与系统负荷对应，防止因汽提塔壳侧蒸汽过高引起汽提塔出液超温。

3.3、解吸水解系统的调整

水解塔压力比平时压力控制略低，因此时管网2.5MPa蒸汽流量不足需将解吸水解系统减负荷运行，保证解吸水解系统解吸废水电导始终 100 保持系统水外送。

3.4、低压循环系统调整

低压循环系统由于高压系统放料减少，进至精馏塔的甲铵、NH₃、CO₂、尿液含量减少，其反应生成热也相应减少，为防止低压甲铵冷凝器列管结晶堵塞，此时需将低压调温水温度提高，采用低压调温水走主线，限制副线与冷流的换热。低压压力也随负荷的减小而降低，中控室需与现场操作相配合控制精馏压力与低压压力。低压循环系统因负荷低，导致其低压甲铵冷凝器液位槽低，为防止影响其甲铵泵的正常运行，故可视情况给低压甲铵冷凝器补充氨水或冷凝液。

尿素系统减负荷运行，考验的不仅仅是员工的操作能力，更是对应对紧急异常情况的反应。需要一定的实践经验，对系统异常的精准判断和解决，更是一个对我们业务的检验。

4 结束语

单台气化炉运行带动整个工艺系统，尿素减负荷运行保证其持续生产，增强企业效益。尤其所处新疆独特的冬季寒冷，避免系统因停车引起管道冻结，减少系统异常波动。为同类型企业提供尿素系统减负荷参考借鉴。

[作者简介]：张东旭（1994—）男，甘肃甘谷人，大学本科，工学学士学位，从事尿素生产工艺系统操作工作。