尿素水份高原因分析

成品尿素水份较高原因分析及应对措施提纲前言前言产品质量是企业赖以生存的基础，近年来石化厂十分重视尿素产品质量的提高和“昆仑”尿素的品牌建设，出厂产品优级品率逐年提高，特别是今年，在09年产品优级品率98.09%的基础上，提出了产品优级品率大于99%的生产目标。本文就实现这一目标的过程中，所遇问题的原因分析与解决措施进行了简单的总结。问题提出问题提出2010年，尿素产品出厂优级品率的指标是大于99%，在石化厂、车间的全体人员的共同努力下，1到7月份，全年尿素的出厂优级品率为99.01%，并且也保持着良好的势头。然而，进入8月份后，成品尿素水份含量出现了上升趋势，由0.4%逐渐上升至0.7%，产品优级品率直线下降，虽然采取了多种措施，提高蒸发、分解系统的操作温度、提高两段蒸发的真空度，包括将生产负荷减为双机0.36Mpa,但问题仍未解决。优级品率优级品率99.01%优级品率44.84%问题提出问题提出特别是8月15日至23日，尿素成品分析水份含量一直超出优级品的指标，甚至出现废品，这期间的产品优级品率仅有44.84%，如表1，生产形势严峻，装置被迫停工排查、检修内漏设备（加热器），在8月23日21:35切三物料系统短停后，首先将二段蒸发加热器打开，进行了列管试压，确认无漏后又将一段蒸发加热器拆检试漏，也无异常。排除设备硬件故障后继续开车，25日19:00系统开始引氨，20:15合成塔负荷双机0.20MPa投料，23:50系统稳定后蒸发造粒，取样分析尿素水份保持在0.3%以下，恢复正常，本次短停影响正常生产46.7小时。表1：2010年08月塔西南石化厂尿素成品质量分析报表班次16日白班17日夜班17日白班18日白班20日夜班20日中班21日夜班21日夜班产品基数,t1.63.236.8132.4124.8139.2108.816.0总氮，%46.6046.6046.6146.6046.6046.6046.5946.60水分，%1.180.460.410.440.430.460.440.40缩二脲，%0.850.780.720.840.800.911.010.92粒度，%98.198.097.998.098.097.998.098.0颜色白色白色白色白色白色白色白色白色判定产品等级不合格一等一等一等一等一等合格一等班次21日白班21日中班22日夜班22日白班22日中班23日夜班23日白班23日中班产品基数,t163.2144.0128.0160.0145.6124.8160.043.2总氮，%46.5946.5946.5946.5946.5946.5946.5946.59水分，%0.350.540.430.600.580.660.580.56缩二脲，%0.980.940.941.021.020.981.051.02粒度，%98.098.098.098.098.198.198.098.1颜色白色白色白色白色白色白色白色白色判定产品等级一等合格一等合格合格合格合格合格问题提出原因分析利用溶剂具有挥发性而溶质不挥发的特性，为了得到符合标准的产品，常将含有不挥发溶质的溶液沸腾汽化并移出蒸汽，从而使溶液中溶质浓度提高的单元操作称为蒸发。1、蒸发的概念原因分析一、蒸发操作的基本原理2、蒸发基本原理原因分析用来进行蒸发的设备主要是蒸发器和冷凝器，蒸发器如图1，其的作用是加热溶液使水沸腾汽化，并移去，由加热室和分离室两部分组成。加热室由传热管组成，中央设置一循环管，加热用的饱和水蒸汽在加热室管间冷凝放热用于对管内水溶液进行加热；分离室在加热室上部，为一圆筒结构，使受热上升的溶液在此汽化并将汽液分离。原因分析冷凝器与蒸发器的分离室相通，其作用是将产生的水蒸汽冷凝而除去。蒸发操作时，溶液由分离室底部加入，沿中央循环管流向加热室，在加热室垂直管束内通过时与饱和蒸汽间接换热，被加热至沸腾状态，汽液混合物沿加热管上升，达到分离室时蒸汽与溶液分离。为与加热蒸汽相区别，产生的蒸汽称为二次蒸汽，二次蒸汽进入冷凝器被除去。溶液仍在中央循环管与加热管中进行循环，当达到浓度要求后称为完成液，从蒸发器底部排出。不凝气体冷却水二次蒸汽料液加热蒸汽冷凝水完成液水不凝气体冷却水二次蒸汽料液加热蒸汽冷凝水完成液水原因分析蒸发器的蒸发强度是指单位传热面积上单位时间内蒸发的水分量，kg/m2·h即：U=W/A，沸点进料，热损失忽略：Q=Wr’=KAΔt，由此得出：U=KΔt/r’U是评价蒸发器在一定操作条件下性能优劣的重要指标。3、蒸发器的蒸发强度U4、蒸发强度U的影响因素原因分析因为操作条件下r’（单位时间）为常量，因此影响蒸发强度的因素主要为传热温度差和总传热系数；传热温度差Δt，由于Δt=T-t1，因此，加热蒸汽的温度、溶液沸点决定了传热温度差；而管内对流传热系数、管内侧污垢热阻决定了总传热系数的大小；因此，影响蒸发强度U的因素有：加热蒸汽的压强；冷凝器的真空度；管内对流传热系数αi；管内侧污垢热阻。降低冷凝器的真空度，使溶液沸点t1降低。但此法增加了真空泵的功率消耗，且因溶液的沸点降低，使其粘度增高，导致沸腾传热系数下降。b加热蒸汽压强越高，对应饱和温度就越高，但受到供汽条件限制，一般为0.3～0.5MPa，不超过0.8MPa。a原因分析管内对流传热系数αic要减少内侧污垢热阻，就必须选用适宜的蒸发器型式，使产生的晶体及时与溶液分离。d原因分析我厂尿素蒸发采用的是两段真空蒸发生产工艺。来自二分塔底部的尿液，浓度约67%左右，进入闪蒸槽，尿液在闪蒸槽内进行减压闪蒸，温度降到90℃左右，在闪蒸槽内进行气液分离，顶部气体与一蒸分离器来的气体混合进入洗涤塔吸收，闪蒸槽的底部尿液靠真空差进入一段蒸发加热器底部管内。二、我厂尿素蒸发的工艺原理原因分析尿液经一段蒸发加热器其浓度从71%左右增至95%，气液混合物进入一段蒸发分离器进行气液分离，气相经过洗涤塔洗涤后进入一段蒸发表面冷凝器，尿液靠真空差流至二段蒸发加热器底部，尿液被加热蒸发后，在二段蒸发分离器中进行气液分离，气体经升压器进入二段蒸发表面冷凝器冷凝，熔融尿素自分离器底部送至熔融尿素泵进行造粒。蒸发流程图来自二段分解二蒸加热器蒸汽去造粒塔一蒸加热器闪蒸槽尿液槽尿液泵计量泵储液罐蒸汽一蒸分离器蒸汽FBL溶融泵二蒸分离器流量计原因分析尿素水份较高原因分析节省蒸发器的传热面积节省能耗减少副反应减少蒸发器的热损失原因分析8月23日停工事件针对8月23日的停工事件，结合以上基础理论，我们分析这次事件尿素水份较高的主要原因是装置连运时间较长，蒸发系统由于尿素结晶体日渐积累在蒸发器、分离器和冷却器的内（管）壁，造成设备能力下降而造成的。原因分析从2009年1月检修开工后，尿素装置一直连续运行，到8月停工前，创下了291天的历史记录，特别是从三月份以后，实行高负荷运行，生产一直处于平稳状态，因此，一、二段蒸发系统由于处在高粘度的尿素溶液环境中，随着部分尿素（缩二脲）的结晶析出，粘附在器（管）壁，从而降低了蒸发器的蒸发强度、减弱了分离器的分离效果，造成两段真空造粒的联锁反应。原因分析由于真空减压操作，降低了尿素溶液的沸点，导致沸腾传热系数下降，粘度增大，系统结晶的可能性加大，尿素结晶物附着在加热管壁，增大了加热列管对流传热系数，同样提高了管内侧污垢热阻，导致总传热系数下降，造成蒸发器的蒸发强度U下降。这就说明了为什么在同样的负荷下，原先第二饱和器的压力在0.75Mpa时，即能满足蒸发生产需要，而在8月份，第二饱和器的压力提高到0.8Mpa都满足不了蒸发生产需要。原因分析高粘度的尿素溶液在减压沸腾状态下，进入分离器进行尿素和溶液水的分离时，随着水份的蒸发，提浓后的尿液（缩二脲）结晶的几率也就增大，随时间的积累，分离器内壁粘附的结晶物逐渐增多，导致分离效果不好，分离器的分离效果减弱可造成两种后果，一是单位时间内，溶液（水）来不及分离到气相，被带入了溶质（尿液）中，导致尿素水份超标。二是没有足够的分离时间，溶质尿素到不了液相，被带入了溶液（气相）中，在冷却器中受冷结晶，导致冷却器的冷却效果差，二次蒸汽不能及时冷凝，真空度无法保证，持续偏低，这样就是真空度为什么随运行时间的增长而逐渐降低的原因。处理防范措施由于尿素易溶于水的特性，所以，定期冲洗是短期解决问题的一个有效办法，为什么正常操作中有求两个小时必须进行一次升压器的冲洗，其原理就是冲洗液（冷凝液）通过冲洗阀进入二段真空系统时，减压形成汽液混和，溶解及高速冲涮粘附在二段分离气相管至二表冷列管上的结晶尿素，提高了冷却器列管的总传热系数，将二次蒸汽及时冷凝，保证二段的真空度在正常指标。有经验的仪表操作工，在室内真空较低联系处理时，常常给二段仪表取压点喝水，也就是这个道理。处理防范措施处理防范措施定期对关键部位的冲洗只是短期解决区部问题的一个办法，而对于整个蒸发系统，系统定期热洗则是处理尿素（缩二脲）的黏附而造成产能下降的最直接办法，每月定期热洗系统的制度已在这次停工后执行，希望制度长期坚持执行的同时，下一步对适用的热洗周期进行摸索。