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三聚氰胺装置解吸水解系统稳定运行的技改措施

文档作者：王越峰王芳文档来源：河南中原大化有限责任公司		点击数：	更新时间： 2025年05月14日
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第51卷第1期2013年2月化肥设计Chemical Fertilizer DesignFeb．2012·37·三聚氰胺装置解吸水解系统稳定运行的技改措施王越峰，王芳(河南中原大化有限责任公司，河南濮阳457004)摘要：简述了三聚氰胺装置解吸水解系统的工艺流程和工艺原理；分析了该系统试生产期间无法稳定运行的问题及原因；实施了解吸系统增加循环管线、水解器调整蒸汽管路等技改措施。结果表明，改造后的解吸水解系统运行稳定，工艺冷凝液处理量由30t／h提高到33t／h，实现了三聚氰胺装置工艺废水的零排放。关键词：三聚氰胺；水解；解吸；工艺冷凝液；改造；运行；零排放doi：10．3969／j．issn．1004—8901．2013．01．013中图分类号：TQ050．7 文献标识码：B 文章编号：1004—8901(2013)01—0037—03Technical Reformation Measures for Stabilizing Operation in Desorption／Hydrolysis System of Melamine PlantWANG rue—feng，WANG Fang(Henan Middle China Large-sized Chemical Engineering Company Ltd．，Puyang ttenan 457004 China)Abstract：Author has briefly described the processflow and process principle for desorption／hydrolysis system of melamine plant；has analyzed theproblems without stabilizing operation during trial production of this system and its cause；technical reformation measures have been executed，such asadding circular pipeline in the desorption system，and adjusting steam pipeline for hydrolyser and SO on．Result indicates that the operation for desorptiotJhydrolysis system is running stably after reformation，the treating quantity of process condensate is increased from 30 t／h to 33 L／b；zero disebarge is real—ized for process waste water in melamine plant．Key words：melamine；hydrolysis；desorption；process condensate；reformation；operation；zero dischargedoi：10。3969／i．issn．1004—8901．2013．01．0131 技改背景河南中原大化有限责任公司第1套I．2万t／a三聚氰胺装置于2000年4月一次投料成功，2002年又建造了同等规模的第2套装置。2套装置运行稳定，产品质量优等，生产负荷都逐渐达到了120％。2套装置的工艺冷凝液送人公司已有的52万t／a尿素装置(以下简称大尿素装置)回收处理。2005年10月公司新上的第3套3万t／a三聚氰胺装置及同时配套建设的11万t／a尿素(以下简称小尿素装置)投产。小尿素装置的氨泵、甲胺泵填料冲洗水来源于第3套三聚氰胺装置的工艺冷凝液，大尿素装置已无法回收第3套工艺冷凝液，若将这部分三聚氰胺产生的工艺废水就地排放势必将造成浪费，且污染环境。为此中原大化有限责任公司于2005年实施了环保节能技术改造，配套建造了工艺冷凝液回收装置，实现了三聚氰胺装置工艺废水的“零”排放。2 工艺流程解吸一水解系统工艺流程见图1。图1解吸一水解工艺流程l一冷凝液储槽；2一解吸塔给料泵；3一碳铵液泵；4一碳铵液储槽；5一塔顶冷凝器；6一解吸塔；7一解吸塔预热器；8一水解器；9一水解器换热器；1O一水解器给料泵作者简介：王赵峰(1974年一)，男，河南濮阳人，1996年毕业于上海市化工技校，工程师，从事化工生产装置的运行管理工作。万方数据·38· 化肥设计 2013年第51卷3套三聚氰胺尿素浓缩系统产生的含尿素2％、NH，6％、CO：3％的工艺冷凝液被送往冷凝液储槽，通过解吸塔给料泵A／B送至解吸塔，进入解吸塔之前先在解吸塔预热器里与解吸塔底部出液进行换热，加热到120。C，满负荷时流量为30 t／h。解吸塔分为上下2段，上塔顶部操作温度125℃，工艺冷凝液自上而下与底部蒸汽逆流接触，NH，和cO，被解吸出来，从上塔底部出来的溶液被水解器给料泵A／B送至水解器，在水解器中，通入3．65 MPa、244℃的高压蒸汽，尿素在3．45 MPa、235℃的条件下水解成NH，和CO：，气相与解吸塔气相混合后，送人塔顶冷凝器中冷凝，然后被收集在碳铵液储槽，通过碳铵液泵A／B送往大尿素装置或小尿素装置；另有一部分作为回流液被送往解吸塔顶部以控制塔顶温度。出水解器的不含尿素的溶液与水解器换热器换热后被送往解吸塔下段进一步被解吸，从塔底排出温度为153℃不含氨、尿素的精制水经解吸塔预热器换热后降温至50℃送往锅炉作为给水。3 主要设备解吸一水解系统主要设备及参数见表1。表1主要设备参数序号耋蒙 嘉萋结构形式 设备尺寸 填料设计压力设计温度／mm ／层 ／MPa ／℃1 解析塔立式填料塔 咖l 200×30 950 4 0．6 1802 水解器卧式折流板式西860 x9 290 11 4．4 2604 工艺原理4．1解吸塔工艺条件选择解吸是吸收的反过程，根据氨、二氧化碳在不同条件下(温度和压力)具有不同溶解度的原理，利用解吸塔直接加入蒸汽进行蒸馏，把含氨和二氧化碳的水中物料蒸馏出来，并返回大尿素装置或小尿素装置，以达到重新利用之目的。解吸过程的基本要求如下。(1)解吸塔排出的废液中NH，≤5×10～、Ur≤5 X10～。(2)从塔顶排出的气体中含水尽可能少。(3)减少蒸汽消耗。解吸压力的选择：压力越低，越有利于解吸，一般选择0．35～0．40 MPa。解吸温度的选择：解吸压力确定后，解吸塔底部温度应是解吸操作压力下的饱和蒸汽温度，因此，塔底温度只能选择153℃。4．2水解器工艺条件选择在三聚氰胺装置浓缩工段产生的工艺冷凝液中含有6％尿素，这些尿素需要水解成NH，和CO：，然后在解吸塔里进行精馏，以确保废水排放合格。尿素的水解反应是尿素合成反应的逆反应：NH2 CONH4—_2NH3+C02尿素溶液在60 qC以下时，分解速度几乎为零，至100℃左右开始提高，在145℃以上时尿素的水解速度急剧加快。尿素水解速率随温度升高而增大，随停留时间的增加而增大，尿素水解速率与停留时问的关系见图2。摹褂剖琏苌躲噻图2尿素水解速率与停留时l司的关系因此，水解温度选择为235℃，以保证工艺冷凝液中的尿素彻底水解。235℃所对应的平衡压力为3．4 MPa，水解的实际操作压力选择为3．3～3．4MPa。水解器内设置9块折流板，以延长工艺冷凝液的停留时问，促进尿素的水解。此外，尿素的水解率还与溶液中氨含量有关，氨含量高的尿素溶液较氨含量低的尿素溶液的水解率低。尿素的水解率还与尿素溶液的浓度有关，溶液中尿素浓度低，则水解率大。5试生产出现的问题通过对试生产情况的分析总结，笔者认为导致解吸水解系统无法稳定运行的主要问题如下。(1)解吸塔底部出液不达标，对精制水造成污染，若就地排放，不仅污染环境，还将造成氨的损失。(2)解吸压力低，提不起来，以致解吸塔下塔液位调节阀门全开，液位仍然过高、碳铵液泵送不出去，且底部出液超标，碳铵液槽持续上涨甚至满液。(3)解吸系统超压，压力控制阀泄压慢。(4)水解器压力变送器的导压管频繁堵塞，指示失灵。(5)水解器所用3．65 MPa的蒸汽压力与水解万方数据第1期 王越峰等三聚氰胺装置解吸水解系统稳定运行的技改措施 ·39·器操作压力3．35 MPa的压差太小，一旦蒸汽压力向下波动时，水解器内尿素水解不彻底，精制水中尿素含量严重超标，达50 X10～～110×10一。6技改措施6．1 增加解吸系统循环管线因蒸汽流量、压力不足以及三聚氰胺浓缩系统热洗或小尿素装置5台大泵填料泄漏等原因，都会造成工艺冷凝液中的尿素和氨含量升高，导致解吸塔底部排液不能达标。采取的技改措施是在解吸塔底部出液经过2个换热器降温后的管线上增加1条循环管线，当解吸塔底部出液不达标时，暂时将第1、第2、第3套工艺冷凝液切向大尿素装置，并同时运行循环管线，待解吸一水解系统工艺冷凝液达标后，再恢复运行。6．2 解吸系统压力控制操作中为了尽快将解吸压力提至正常操作值，在碳铵液槽气相管线增加1股N：气，压力在0．40 MPa以上，使解吸压力有效升高。但是，一旦N，管网压力下降，含有氨和二氧化碳的气体就会逆向进入氮气管线，污染氮气管网。解决的办法是在解吸塔与水解器的混合气体管线上增设1条管线，不经过冷凝器而直接进入碳铵液槽中，以达到快速、有效调节解吸压力的目的。解吸系统超压时，必须尽快查找原因并及时处理，除减小解吸系统生产负荷等调节手段外，必须先把压力降下来，方法是在碳铵液槽上增加l条放空管线，泄压并排放至工艺冷凝液储槽，不仅避免了超压，同时还可回收放空气中的NH，和C02。6．3水解器蒸汽管线改造水解器原用3．65 MPa蒸汽改为从大尿素界区引过来压力为5．2 MPa高压蒸汽，精制水中尿素含量大幅度减少，但大尿素装置若因故停车，必将影响到解吸一水解系统的正常运行。采取的技改措施是从合成装置34锅炉引出1条12．5 MPa蒸汽管线，经减压至5．2 MPa后，与现有的水解器蒸汽管线流量调节阀相连接，以保证水解系统稳定运行。6．4解吸塔底部出液综合利用改造经处理过的解吸出液，正常时作为锅炉给水。为实现资源的循环利用，增加了1条去三聚氰胺装置氨洗涤塔管线，在解吸出液达标情况下，将其代替脱盐水作为洗涤液，减少了脱盐水的消耗。6．5解吸塔塔顶冷凝器改造解吸塔塔顶冷凝器原设计换热面积过大，且出口没有设置热电偶，难以调节循环水流量。改进措施是在换热器出液管增加一热电偶，监控温度变化，及时调节循环水流量，并在换热器入口增加快装接头，以便在换热器堵塞时加水冲洗。6．6其他改造(1)水解器和解吸塔上下塔及碳铵液槽的现场翻板液位计的浮子无磁性，操作比较困难，液位不易控制。采取的措施是及时更换液位计浮子，使液位指示正常。(2)水解器压力变送器的导压管吹扫蒸汽的位置设计不当，导压管根部阀门极易堵塞，以致仪表指示失灵，影响操作。改进的措施是在导压管根部阀后增加了1路吹扫蒸汽。7技改效果(1)技改后解吸一水解系统运行稳定，各项参数均达到指标要求，废水处理系统技改前后技术指标对比见表2。表2 废水处理系统技改前后技术指标对比设计值 125 153 3．35 235 ≤5 ≤5改造前 119 145～150 3．0～3．35 225～235 55～90 60—110改造后124～125 153 3．35 234～235 ≤5 ≤5(2)工艺冷凝液处理能力由30 t／h提至33 t／h。(3)工艺冷凝液经过处理后，不但能够达到零排放，而且还能使有用物质和热能得以回收利用，取得了较好的经济效益和社会效益。参考文献：[1]刘心强，周泉水，童刚，等．尿素水解技术应用总结[J]．化肥设计，2007，45(3)：34．[2]王云霞．我国尿素废水处理现状分析[J]．化肥设计，2007，45(4)：28．[3]钟秀兰，周泉水，童刚．尿素装置解吸水解系统的改进与应用[J]．化肥设计，2007，45(6)：35．[4]韩燕，张刚，和自营．尿素水解系统技术改造总结[J]．化肥设计，2007，45(5)：35．[5]田一波．解吸废液排放超标的原因及改进措施[J]．化肥设计，2007，45(4)：54．[6]焦晓云．浅析尿素水解系统的改造[J]．大氮肥，2007，30(1)：49—51．[7]尹旭涛．工艺冷凝液的环保回收[J]．大氮肥，2006，29(4)：284—285．收稿日期

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