1、2023年7月25日星期二化肥厂尿素装置生产原化肥厂尿素装置生产原理及工艺流程课件理及工艺流程课件尿素装置技术讲座目录：1、装置工艺流程简述（生产方法及工艺路线）；2、装置物料平衡图；3、装置关键控制点及控制方法；4、装置目前存在的问题及解决办法；5、装置进行过的技术改造及改造后装置的情况；1.装置工艺流程简述（生产方法及工艺路线）；1.1.1 装置简介 兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置是上个世纪七十年代从荷兰STAMICARBON公司引进的CO2气提法尿素生产工艺技术，该技术现在已经被国内设计院全部消化吸收。兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座 尿素装置
2、主要由原料NH3和CO2的压缩、高压合成、低压分解和循环吸收、解吸与水解、蒸发与造粒等部分组成。以合成氨车间输送来的NH3和净化输送来的CO2为原料,反应生成成品尿素，设计日产尿素1750吨，年生产能力为52万吨。兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座 1.1.1工艺原理 1、尿素生产的反应原理 尿素生产的化学反应主要分两步，第一步是液态NH3和CO2反应生成氨基甲酸铵（即甲铵），分子式为NH4COONH2，反应式为：2NH3(液)+CO2(气)NH4COONH2(液)+119.2千焦/摩尔 (1-1)第二步是甲铵在液相条件下发生脱水反应生成碳酰二胺（即尿
3、素），分子式为CO(NH2)2,反应式为：NH4COONH2(液)CO(NH2)2+H2O(液)-15.5千焦/摩尔 （1-2)兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座 式（1-1）也称为甲铵的生成反应，是强放热、体积缩小的可逆反应。在一定的工艺条件下，如能及时地移走反应热，甲铵的生成反应可以在瞬间达到平衡。式（1-2）也称为尿素的生成反应，必须在液相下才能进行，是一个吸热的可逆反应。该反应进行得很缓慢，需要很长时间才能达到平衡。因此，在实际生产中，并不是所有的甲铵都能转化为尿素，而是只有一部分，转化率大约为55-59%。兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲
4、座兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座 2、反应条件的确定 （1）甲铵的生成反应 甲铵的生成反应是一个体积缩小的强放热反应。根据化学反应的平衡原理，为使反应尽快地达到平衡，必须及时地移走反应生成的热，并且提高反应压力对加快反应速度有利。在实际工业生产中，根据高压甲铵泵的出口压力确定反应压力为1416MPa，反应热是由高压甲铵冷凝器壳侧的热水及时移走生成副产品低压蒸汽。兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座 在该反应压力下，参考NH3-CO2二元气液平衡图，并综合考虑副产蒸汽量最大及满足合成塔的工艺要求（即保证有一部分NH3和CO2在合成塔内继续冷凝放热供
5、生成尿素反应所需热量），确定反应温度为140-150，投料NH3/CO2为2.89。在这种条件下，实际上约有78-80%的NH3和CO2被冷凝成液体，冷凝后的温度为166.6。兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座 （2）尿素的生成反应 尿素的生成反应是一个必须在液相中进行的、吸热的可逆反应。根据化学反应的平衡原理，在反应进行的过程中必须持续地供给热量，而且该反应进行地非常缓慢，不容易达到平衡。在实际的工业生产中，尿素生成反应的反应热是由高压甲铵冷凝器中未反应的那一部分NH3和CO2继续在合成塔内反应放出的反应热，因此不再需要从外界供热。兖矿新疆煤化工有限
6、公司尿素装置技术讲座兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座 根据设备材质的耐用温度不超过190，确定操作温度为180-185。再根据尿素生成过程的平衡压力图，考虑到原料中5%（V）的空气及惰气，最终确定反应压力为13.614.2MPa。另外，根据反应方程式，降低系统中的水含量对尿素的生成有利，但水含量也不能太低，以免循环系统的甲铵液太浓，产生结晶。因此，要合理控制高压系统中的水含量。兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座 1.1.2 工艺流程说明 （1）原料液氨和二氧化碳加压输送系统）原料液氨和二氧化碳加压输送系统 原料液氨经高压液氨泵加压后，与高压洗涤器
7、来的浓甲铵液一同经高压喷射器送进高压甲铵冷凝器。原料二氧化碳气体经掺入防腐用空气后，进入液滴分离器分液（有冷凝液排放），之后经压缩进入气提塔底部。兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座 （2）合成和高压循环系统）合成和高压循环系统 新鲜液氨和浓甲铵液、含有氨和二氧化碳的气提气一同送至高压甲铵冷凝器，大部分氨和二氧化碳在其中反应生成甲铵溶液。甲铵溶液与未反应的氨和二氧化碳自高压甲铵冷凝器出来进入尿素合成塔，继续进行甲铵生成反应，同时甲铵脱水转化为尿素。合成液进入进入气提塔上部，合成气进入高压洗涤器。兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座兖矿新疆煤化工有限公司
8、尿素装置技术讲座 在气提塔，用饱和蒸汽进行加热气提。合成液与塔底进入的二氧化碳气体逆流接触，未转化为尿素的甲铵分解生成氨和二氧化碳，与原料二氧化碳混合成为气提气，进入高压甲铵冷凝器。气提液进入低压循环系统。合成气进入高压洗涤器后，用来自低压循环系统的甲铵液洗涤吸收，吸收液进入高压喷射器，气体送至低压吸收塔继续回收氨和二氧化碳。兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座二氧化碳汽提尿素合成流程二氧化碳汽提尿素合成流程CO2 14.5MPA 130NH3合成塔高甲冷汽提塔高洗器低压吸收塔精馏塔循环加热器低甲冷低甲冷液位槽去蒸发系统去排气筒13.5-14.2MPA0
9、.35MPA0.30-0.35MPA（3）低压分解系统）低压分解系统 汽提液经液位调节阀减压至0.25MPa。由于减压，使汽提液中部分CO2与NH3分离出来，气液混合物进入精馏塔内上部的填料层。经填料层后，由出口管进到循环加热器，加热到130135。得到的气液混合物由循环加热器出口管又返回到精馏塔下部液位槽。兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座 造粒塔刮料机造粒喷头尿素去包装LS6806-200熔融尿素泵二段蒸发器二段蒸发分离器二段蒸发喷射器一段蒸发器一段蒸发分离器造粒塔电梯二段蒸发第二喷射器一段蒸发冷凝器一段蒸发喷射器最终冷凝器二段蒸发冷凝器II二段蒸
10、发第一喷射器二段蒸发冷凝器I氨水槽工艺冷凝液去管廊回流冷凝器废水泵回流冷液位槽回流泵解吸塔换热器水解塔第二解吸塔 废水冷却器第一解吸塔 水解塔给料泵水解塔换热器22212019181716151413121110987654321工艺冷凝液去污水处理厂 （4）低压分解与循环系统）低压分解与循环系统 气提液经减压进入精馏塔，精馏气体去低压甲铵冷凝器，生成甲铵液送入高压洗涤器顶部。来自高压洗涤器的气体进入低压吸收塔，自下而上与喷淋下来的吸收液逆流接触，使气体中剩余的氨和二氧化碳被冷凝进一步得到回收，尾气经减压、消音后放空。来自氨水槽的吸收液分两路进入吸收塔上、下两段填料层：进入上段的为来自一段和二
11、段蒸发的含氨较低的工艺冷凝液，可使气体中的氨得以充分吸收；进入下段的为来自闪蒸槽冷凝器的含氨较高的工艺冷凝液，采用循环吸收以增加喷淋密度、提高吸收效率。循环吸收后液体送至常压吸收塔再作为吸收液。兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座 来自精馏塔的低压水解气、水解系统的回流液、低压洗涤器的循环液一同进入低压甲铵冷凝器底部，气体中的氨和二氧化碳被混合吸收液冷凝吸收，吸收后物料进入液位槽进行气液分离，气体直接进入常压吸收塔中，自下而上与来自低压吸收塔来的循环吸收液逆流接触，气体中的氨和二氧化碳被进一步冷凝吸收，吸收后液体升压后送入高压洗涤器作为吸收液。经常压吸收
12、塔后未被吸收的气体及水解系统出气一并进入尾气吸收塔底部，与从塔顶部进入的氨水（来自氨水槽）在塔内逆向接触传质，吸收气相中的氨和二氧化碳，尾气经排气筒排入大气。吸收后的稀氨水返回氨水槽。兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座 （5）尿液浓缩工序）尿液浓缩工序 精馏液经减压后,与大颗粒尿素粉尘回收形成的稀尿液一同进入真空预浓缩器（新增，取消了原闪蒸槽），采用饱和蒸汽作热源，将尿液浓度由70%预浓缩至80%，浓缩液进入尿液储槽，之后送一段蒸发器。一段蒸发器出来的浓尿液浓度达到约96%，一部分（约占40%）抽出直接送大颗粒尿素造粒机，其余进入二段蒸发器经进一步浓缩
13、至99.7%，送造粒塔。真空预浓缩器、一段蒸发器及二段蒸发器气液分离后，自顶部蒸发出的蒸汽经多级冷凝，形成工艺冷凝液，排入氨水槽内。不凝气与吸收塔尾气一并经排气筒排入大气。兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座 （6）造粒塔造粒系统）造粒塔造粒系统 二段蒸发器出来的浓尿液经熔融泵送至旋转的造粒喷头，均匀地喷洒在造粒塔的截面上，液滴在下降过程中被冷却固化，造粒塔底生成的普通颗粒尿素产品，由刮料机送入下料槽，经尿素产品后冷器冷却后，运输至成品车间。后冷器排气进造粒塔中部，其中尿素粉尘成为尿素造粒的晶核，提高尿素产品品质，减少尿素粉尘排放。造粒过程的尿素粉尘自造
14、粒塔顶排出。兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座 2、装置物料平衡图 兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座2.2 工艺指标2.2.1 原料指标2.2.1.1 NH3(液态)来源：合成氨装置 压力：2.2MPa（A）温度：18 组成：NH399.9%(wt)油5ppm(wt)水+惰性物质0.1%(wt)流量：54194.2kg/h（设计）兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座2.2.1.2 CO2(气体)来源：合成氨装置 压力：0.11MPa(绝)温度：40 组成：CO2：98.
15、5%(V干基)H2：1%(V干基)惰性气：0.5%(V干基)总硫：0.5ppm(wt)流量：39658Nm3/h（设计）兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座2.2.2 三剂指标1.2.2.1 二氧化碳脱氢TH-1型催化剂型号TH-1标准装置尿素装置厂家西北化工研究院序号分析项目单位指标检验方法1外观灰色球状物企标Q/XBA049-20012粒度 mm（2.53.5）企标Q/XBA049-20013载体球型r-Al2O3企标Q/XBA049-20014主要活性组分%（wt）Pt+Pd0.3企标Q/XBA049-20015堆密度 kg/l0.600.80企标
16、Q/XBA049-20016径向抗压碎力均值 N/粒50企标Q/XBA049-20017磨耗率%0.25企标Q/XBA049-20018 正常使用条件：常压15MPa；温度：150220；空速：3.03.5104，当原料气中总硫：2 mg/Nm3；CO：0.2%；CH3OH：300 ppm(30010-6)；CO298%；H2：0.91.0%；O2：1.01.4时，出口尾气中残氢量 ppm50(5010-6)企标Q/XBA049-20012.2.2.2 氧化铝球兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座规格标准装置尿素装置厂家序号分析项目单位指标检验方法1Al
17、2O3+SiO2%92验证2Al2O3%40验证3SiO2%42验证4Fe2O3%1.0验证5尺寸mm6验证2.2.3 产品及副产品规格2.2.3.1 产品规格 尿素装置生产的昆仑牌颗粒尿素规格（GB2440-2001优级品）:含氮量46.6（wt）；缩二脲（Bi）0.9（wt）；水份（H2O）0.4（wt）；筛分93（wt），粒度在0.85-2.8之间。兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座 2.2.3.2 产品性质（物理及化学）纯粹的尿素为无色、无味、无臭的针状或柱状晶体，工业尿素因含有杂质常为白色、淡黄色或淡红色，纯尿素的理论含氮量为46.6，分子量
18、为60.06，粒状尿素有不易结块，流动性好，易于使用等优点。尿素的比重为1.335 kg/m3（20）。自然堆积的尿素每m3重0.7-0.75吨，或称堆积比重为0.7-0.75t/m3。兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座 3、装置关键控制点及控制方法；3.1 脱氢系统操作指南 3.1.1 脱氢系统操作原则 对脱氢反应器入口和出口之间的温差予以监控，因为它是催化剂活性的强有力的反映。对送合成系统的CO2中氧的含量及脱氢后氢的含量用分析仪加以监控，因为这是保证高压设备不发生腐蚀的前提。兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术
19、讲座 在保证R101中能发生H2和O2催化燃烧且脱氢后氢含量分析AI1201不超标的前提下，可将R101进口温度控制在低值，对延长催化剂的寿命有利。为防止脱氢后CO2中的水蒸汽发生冷凝，腐蚀碳钢设备及管线、管件，E-107出口温度TI-1206应控制在115以上。兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座 3.1.2 脱氢系统氧含量控制 控制范围：AIC1202 0.550.70%(V)控制目标：不超过0.05%(V)相关参数：空气加入量FIC1103；CO2压缩机入口流量FI101 控制方式:串级加前馈控制，AIC1202输出作为FIC1103的给定，CO2
20、量为前馈量 兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座正常调整：兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座影响因素调整方法FIC1103 开度1、AIC1202偏低，将FIC1103的给定值SP加大或将FIC1103改手动控制，开大阀位OP。2、AIC1202偏高，将FIC1103的给定值SP减小或将FIC1103改手动控制，关小阀位OP。CO2量FI1011、CO2量FI101增加表示系统负荷增加，可能会导致AIC1202偏低。这时将FIC1103的给定值SP加大或将FIC1103改手动控制，开大阀位OP。2、CO2量FI1
21、01减少表示系统负荷降低，可能会导致AIC1202偏高。这时将FIC1103的给定值SP减小或将FIC1103改手动控制，关小阀位OP。异常处理：兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座现象原因处理空气量FIC1103突降至零1、R101超温连 锁的电磁阀 动作。2、合成装置断 空气。1、打开R101超温连锁图，若电磁阀动作（颜色变红），按复位（RESET）键复位。2、确认合成装置断空气后立即启动101-J。3.1.3 脱氢系统温度控制 控制范围：TIC1202 120-150，TT1203A/TT1203B 160-195 控制目标：温差不低于20 相关参
22、数：E106A温度控制HIC1202；E106B温度控制TIC1202；催化剂活性；脱氢后氢含量分析AI1201 控制方式：手动或DCS自动调节兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座正常调整：兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座影响因素调整方法HIC1202状态1、HIC1202为高压密闭水进E106A的旁路，若TIC1202偏高，可手动打开HIC1202，让加热介质高压密闭水不走E106A。2、若TIC1202偏低，可手动关闭HIC1202，让加热介质高压密闭水全部进E106A；TIC1202开度1、TIC1202
23、是通过控制E106B加热蒸汽量控制R101进口温度的，若在手动状态下TIC1202偏高，可适当关小阀门（OP）。2、若在手动状态下TIC1202偏低，可适当开大阀门（OP）。催化剂活性催化剂活性若降低，R101进、出口温差会减小。AI1201超标AI1201超标表示R101中燃烧不充分，可通过关闭HIC1202及开大TIC1202阀位（OP）来提高R101进口温度。异常处理：兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座现象原因处理AI1201超标，调整后无效若R101进、出口温差也减小，则催化剂失效。停中压系统，更换催化剂。TT1203A/TT1203B与TIC
24、1202间温差减小1、仪表指示不准。2、催化剂活性降低。1、联系仪表调校指示仪表。2、停中压系统，更换催化剂。TT1203A/TT1203B温度超高1、空气中H2含量太高2、空气加入量太大。1、检查空气质量。2、适当关小FIC1103。3.2 高压系统操作指南 3.2.1 高压系统操作原则 高压系统的操作温度从理论上来说，越高越好，因为温度越高转化率越高，但温度越高，设备腐蚀将加剧，因此，根据合成系统所采用的材料确定使用温度不超过190，操作上一般控制在185以下。兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座 高压系统的操作压力不能太高，否则将增加CO2压缩及液
25、NH3输送的能耗，设备投资也会增加。根据操作温度183对应的最小平衡压力为12.5MPa（A），计算出合成系统的操作压力应为13.6MPa（A），实际生产中一般控制高压系统压力PI201在13.5MPa-14.5MPa之间。因为合成压力是系统温度、反应物组分（NH3/CO2，H2O/CO2）及惰性气体含量的函数，因此，要控制好合成系统的压力，必须严格控制反应物的组分。兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座 根据反应式可知，过量的NH3对甲铵的生成有利，而且NH3在合成尿素的反应中可以降低水的活度，调节合成塔内的自然平衡，对防止物料对合成塔的腐蚀起一定的限制
26、作用。但由于汽提过程要求合成塔的出料组成在液相顶脊线上，据此确定合成系统的投料NH3/CO2为2.89，生产中根据实际情况控制合成塔液相NH3/CO2在2.9-3.3之间。关于系统中水量的控制，根据尿素生成反应式，水是一种产物，因而H2O/CO2太高不利于尿素的生成。另一方面，离开高压系统的液体中所含的NH3和CO2在低压系统分解后，需要以水溶液的形式循环回高压系统，水量太少甲铵液容易结晶，可见，要控制合理的水含量。经计算可知，202-C中的H2O/CO2约为0.37。兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座3.2.2 高压系统的压力控制 控制范围：PI-2
27、01 13.5MPa-14.5MPa 控制目标：不超过0.5MPa 相关参数：NH3/CO2、H2O/CO2、高压密闭水温度TIC-207、低压蒸汽压力PIC-915、高压系统排惰气阀HV-202 控制方式：手动调节兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座正常调整：影响因素调整方法NH3/CO2失常1、若PI-201缓慢上升，TI-212下降，FI-903上升，合成系统转化率及汽提效率均下降，PIC304上升，则是NH3/CO2高，适当降低系统加NH3量，或提高CO2加入量，直到PI-201降下来。2、若PI-201迅速上升，TI-212略有上升，TI-20
28、8、TI-217下降，FI-903上升，合成系统转化率及汽提效率均下降，则是NH3/CO2低，适当提高系统加NH3量，或降低CO2加入量，直到PI201降下来。H2O/CO2高1、严格控制TI805在指标以内；2、适当降低FIC7104、FIC803流量；3、严格控制TIC302及低压压力PIC304在指标内。TIC-207控制不当1.TIC-207控制过高，高压密闭水温度高，对203-C内的气体洗涤效果不好，导致PI-201过高。可适当降低TIC-207的给定值，使PI-201降下来。2.TIC-207也不可控制过低，以免203-C发生列管结晶，一般TIC-207控制在125以上应该是安全的
29、。PIC-915压力1、若PIC-915压力控制过高，将使202-C内冷凝量减少，201-D气相增加，导致PI-201偏高，这时可适当降低PIC-915压力控制。HV-202开度1.HV-202开度太小，高压系统尾气放不出去，PI-201偏高，这时可适当开大HV-202。2.HV-202开度大，高压系统保不住压，PI-201偏低，这时可适当关小HV-202，但不允许将HV-202全关，要有5%的限位。异常处理：兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座现象原因处理高压系统超压，调节后无效1.NH3/CO2严重失常2、203-C列管结晶堵塞3、203-C壳侧防爆
30、板破4、203-C防爆空间防爆板破1、先适当降低PIC-915压力、适当开大HV-202及HV-203加以缓解。同时要查找引起NH3/CO2失常的具体原因，主要有NH3、CO2流量表不准，压缩机四段安全阀、PIC-203泄漏，泵出口安全阀、出口排放阀漏等。找到原因后相应处理。2、1315线加水，若702-E满液，PV-715喷水，说明203-C列管堵。可排放203-C壳侧密闭水，开大HV-202，高压密闭水中通入2.2MPa或0.9MPa蒸汽，热洗1-2小时，重新建立调温水。3、负荷减至70%，开大HV-202，稍降PIC-915，关闭防爆板截止阀，更换后重建调温水。4、停车，检修203-C。
31、3.2.3 高压系统温度控制3.2.3.1 合成塔（201D）温度（气相TI-208、液相TI-217）控制 控制范围：TI-208 180-185；TI-217 180-185 控制目标：不超过1 相关参数：NH3/CO2、H2O/CO2、系统压力PI-201、低压蒸汽压力PIC-915、201-C加热蒸汽压力PIC-918 控制方式：手动调节兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座正常调整：影响因素调整方法NH3/CO21、NH3/CO2过高，TI-217及TI-208下降，若低于指标，应准确判断后适当减少系统氨量。2、NH3/CO2过低，TI-217及
32、TI-208上升，若高于指标，应准确判断并适当增加系统氨量。H2O/CO21、H2O/CO2过高，TI-217及TI-208下降，若低于指标，应准确判断后适当减少系统氨量。PI-2011、系统压力PI-201上升，TI-217及TI-208也随之上升，若高于指标，应设法降低系统压力。2、系统压力PI-201下降，TI-217及TI-208也随之下降，若低于指标，应设法适当提高系统压力。PIC-9151、PIC-915压力高，TI-217及TI-208温度也高，若超标，可适当降低PIC-915压力。2、PIC-915压力低，TI-217及TI-208温度也低，若低于指标，可适当提高PIC-915
33、压力。PIC-9181、PIC-918压力高，TI-217及TI-208温度也相应较高，若超标，可适当降低PIC-918压力。2、PIC-918压力低，TI-217及TI-208温度也低，若低于指标，可适当提高PIC-918压力。异常处理：异常处理：兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座现象原因处理TI-217及TI-208温度超高，接近190不明为保护设备，应停车进行检查 3.3 中压系统操作指南 3.3.1 中压系统操作原则 中压精馏塔C-501的压力PI-3202控制在不大于1.96 MPa，出液温度TIC-3204控制在160-165之间。E-50
34、1加热蒸汽的加入量根据TIC-3204进行调节。中压汽提塔C-502中加入的CO2是用作汽提剂，以便降低被汽提的尿素溶液的N/C摩尔比，加入量要使得在C-502中形成的甲铵液N/C比为2.3 mol/mol，一般可参考LIC-2101的开度确定CO2加入量FIC-3201的开度。兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座 中压系统的气相在浸没式中压甲铵冷凝器E-503中被冷凝，将未冷凝的氨和二氧化碳几乎完全冷凝，释放的冷凝热散发进调温冷却水系统。含水约21 wt%的中压甲铵液温度被控制在大约105C。中压甲铵液中的水含量控制是通过控制低压甲铵液中的水含量实现的
35、。兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座 中压并联系统中的循环部分控制原理与原低压循环部分类似，操作压力也与原低压系统的操作压力一样，约为0.4 MPa。由于尿素溶液从2 MPa到0.4 MPa 的膨胀作用，闪蒸出来的氨和二氧化碳与精馏加热器E-322释放出的气体一道在精馏塔C-322中分离。通过采用低压蒸汽作为加热介质，尿素溶液被加热到135C。新增尿素溶液闪蒸槽S314与原有闪蒸分离器3302-F的操作压力是一样的（约0.12 MPa），用于将尿素溶液的浓度浓缩至71 wt%。兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座
36、3.3.2 中压系统压力控制 控制范围：PI-3202 1.96MPa 控制目标：不高于2.0MPa 相关参数：NH3/CO2、H2O/CO2、中压密闭水温度TIC-3209、E-501加热蒸汽压力PIC-3203、C-502液位LIC-3202、V-501出气阀HIC-3201 控制方式：DCS自动调节或手动调节兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座正常调整兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座影响因素调整方法NH3/CO2失调1、NH3/CO2失调，将导致中压系统压力超标，操作中应合理配比NH3/CO2，LIC-2
37、101的调节要与FIC-3201对应，LIC-2101一般开度在60-78%之间，FIC-3201控制在3000-5000Nm3/h。H2O/CO2高1、H2O/CO2过高，将导致中压系统压力超标，操作中应将DI-3201控制在指标范围内，控制中压密闭水温度TIC-3209在85C左右。TIC-32091、中压密闭水温度TIC-3209过高，中压系统冷凝量降低，中压系统压力上升，如果超出指标，应适当降低TIC-3209，生产中可根据负荷大小控制TIC-3209在85C左右。PIC-32031、PIC-3203压力高，E-501的加热蒸汽热负荷也高，容易造成PI-3202升高。操作中应将C-50
38、1的出液温度TIC-3204投自控，并将PIC-3203与TIC-3204投串级，根据TIC-3204自动调节PIC-3203的阀位。LIC-32021、操作中要注意始终保持C-502液位LIC-3202有指示，以免由于C-502液位空导致CO2窜气引起PI-3202超高。HIC-32011、HIC-3201的作用是将中压系统的尾气由V-501放至原来的低压系统。HIC-3201不能开得太大，以免低压系统超压，HIC-3201也不能不开，以免中压系统尾气放不出去导致PI-3202超高。一般HIC-3201阀位开度在2-5%。异常处理 兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座兖矿新疆煤化工有限公司
39、尿素装置技术讲座现象原因处理PI-3202高于2.2MPa，调节后无效原因不明或S-501出气线堵塞不可长时间在2.0MPa以上运行，可将中压系统停车，处理完问题后再投用。（注：S-501安全阀起跳压力2.25MPa，中压系统停车联锁压力为2.35MPa）3.3.3 中压系统温度控制3.3.3.1 中压分解塔出液温度控制 控制范围：TIC-3204 160-165 控制目标：不超过1 相关参数：进口物料量LIC-2101、加热蒸汽压力PIC-3203、进口物料温度TI-3202 控制方式：DCS自动调节 兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座正常调整兖矿新
40、疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座影响因素调整方法进口物料量LIC-2101LIC-2101一般手动控制阀位60-80%，阀位增大，加热蒸汽量必须跟上，否则TIC-3204会下降；反之，LIC-2101阀位减小，加热蒸汽量也要相应减少，否则TIC-3204会增加。加热蒸汽压力PIC-3203PIC-3203直接影响TIC-3204，一般将TIC-3204投自控，给定160-165，将PIC-3203投串级控制，当TIC-3204变化时，PIC-3203的阀位自动变化，增减加入的加热蒸汽量，使TIC-3204在指标范围内。进口物料温度TI-3202进口物料温度
41、TI-3202高，TIC-3204也高；TI-3202低，TIC-3204也低，自动调节PIC-3203，使得TIC-3204跟上给定值。异常处理 兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座现象原因处理TIC-3204过低1.热偶失灵2.PIC-3203故障1.联系仪表校TIC-3204热偶。2.联系仪表检查现场PIC-3203阀开度是否比总控开度小；PIC-3203阀头是否脱落。开度对不上请仪表校准，阀头脱落停中压处理。TIC-3204过高1.热偶失灵2.PIC-3203故障1.联系仪表校TIC-3204热偶。2.联系仪表检查现场PIC-3203阀开度是否比
42、总控开度大，若是，请仪表校准；若现场阀全开总控调节无效也请仪表处理好，蒸汽量用截止阀控制。3.4 低压系统操作指南 3.4.1 低压系统操作原则 汽提后进低压系统的尿素溶液中仍含有一定数量的NH3和CO2，需要对其进行分离和吸收后返回高压系统，这两个过程都在低压分解和吸收系统完成。根据分解原理可知，分解应在减压和加热的条件下完成。温度越高，甲铵分解率及氨的蒸出率越大，压力越高则相反。但在实际生产中，温度太高的话，分解后的气相含水也太多，使得返回水有所增加。而压力又与分解气的吸收压力有关，压力太低，吸收困难。因此，分解压力和温度应综合考虑确定。兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座兖矿新疆煤化工
43、有限公司尿素装置技术讲座 实验表明，0.5MPa（A）以下、120以上分解后的液相组成在温度、压力一定时几乎为定值，与原始进料无关。但过高温度会导致缩二脲生成，加剧尿素水解，再考虑到分解所采用的加热介质为低压蒸汽，所以选择分解温度为135。分解压力取决于吸收压力，分解压力稍大于吸收压力，以克服设备位差及管路阻力。兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座 吸收要考虑两个问题：一是尽可能的把气体都吸收下来以减少消耗；二是在保证不发生结晶的前提下尽量提高浓度减少返回的水量。根据NH3-H2O-CO2三元系固液平衡饱和溶液相图（熔点图）及三元系气液平衡不饱和溶液相图
44、（沸点图），参考CO2汽提法设计的甲铵液组分（一般NH3：31.1%，CO2：34.3%，熔点约为51-52），确定分解操作压力为0.25-0.3MPa（A）。兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座 而吸收从工作原理来说，操作压力越高、操作温度越低，越有利于吸收。但考虑到吸收液面上的平衡压力的限制以及甲铵液的结晶等因素，一般选择吸收操作压力为0.25MPa，温度为50左右。又由于水解系统使得返回低压的水量增加，所以实际生产中低压系统得操作温度可以控制在46-55。兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座 总之，在不超指标
45、的前提下，低压分解的压力越低越好，低压分解的温度尽量严格控制在135左右。而吸收的压力越高越好，但不能超过分解压力。为减少系统中的水分，在不发生结晶的前提下，温度应尽量往低控制。3.4.2 低压精馏塔出液温度控制 控制范围：TIC-301 130-135 控制目标：不超过1 相关参数：进口物料量LIC-203、加热蒸汽压力PIC-350/PIC-3103、进口物料温度TI-304 控制方式：DCS自动调节或手动调节兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座正常调整兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座影响因素调整方法进口物
46、料量LIC-203LIC-203阀位增大，301-E进料量加大，加热蒸汽量必须跟上，否则TIC-301会下降；反之，LIC-203阀位减小，301-E进料量减少，加热蒸汽量也要相应减少，否则TIC-301会升高。加热蒸汽压力PIC-350/PIC-3103PIC-350/PIC-3103直接影响TIC-301，一般将TIC-301投自控，给定130-135，将PIC-350投串级控制，当TIC-301变化时，PIC-350的阀位自动变化，增减加入的加热蒸汽量，使TIC-301在指标范围内。如果PIC-350的阀位已全开，TIC-301仍低，需手动开打PIC-3103阀。进口物料温度TI-304
47、进口物料温度TI-304高，TIC-301也高；TI-304低，TIC-301也低，自动调节PIC-350，使得TIC-301跟上给定值。异常处理兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座现象原因处理TIC-301过低1、热偶失灵2、PIC-350/PIC-3103故障1、联系仪表校TIC-301热偶。2、联系仪表检查现场PIC-350/PIC-3103阀开度是否比总控开度小；PIC-350或PIC-3103阀头是否脱落。开度对不上请仪表校准，阀头脱落停车处理。TIC-301过高1、热偶失灵2、PIC-350/PIC-3103故障1、联系仪表校TIC-301热
48、偶。2、联系仪表检查现场PIC-350/PIC-3302阀开度是否比总控开度大，若是，请仪表校准；若现场阀全开总控调节无效也请仪表处理好，蒸汽量用截止阀控制。3.4.3 低压系统压力控制 控制范围：PIC-304 0.31MPa 控制目标：不高于0.35MPa 相关参数：NH3/CO2、H2O/CO2、低压密闭水温度TIC-302、302-EA循环液温度TIC-337、201-C加热蒸汽压力PIC-918、低压密闭水流量FIC-303、V-501出气阀HIC-3201、901-C不正常 控制方式：DCS自动调节或手动调节兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲
49、座正常调整影响因素调整方法NH3/CO2、H2O/CO2失调1、NH3/CO2、H2O/CO2失调，将导致合成转化率及汽提效率下降，高压系统至低压系统的液体中的NH3和 CO2浓度高，增加了低压循环系统的负荷，引起PIC-304超压。因此，要根据系统负荷合理配比原料NH3和 CO2。TIC-3021.TIC-302控制过低容易造成302-C内部结晶，使得302-C的冷凝效率大大降低，导致PIC-304超压。TIC-302一般控制在设计值55左右，最好不要低于45。2.TIC-302及TIC-337控制过高，使得302-C的冷凝量以及302-EA的吸收量都大大减少，导致PIC-304超压。TIC
50、-302及TIC-337温度一般不要超过65。TIC-337TIC-337控制太低，造成302-C局部结晶，302-EA顶部喷淋水达到饱和或过饱和，使喷淋量变小，302-EA内部吸收效果不好，引起PIC-304超压。TIC-337设计值为60，一般不要控制低于45。PIC-918开车出料时，应先提PIC-918，再缓慢开HV-201，否则，HV-201开得太大太快，PIC-908没有与负荷对应上，容易导致低压系统PIC-304超压。FIC-303低压调温水循环量FIC-303太低，使得302-C内部反应热不能及时移走，使得302-EA负荷突增，导致PIC-304超压。生产中控制FIC-303在
