中国新技术新产品
2009NO.22
ChinaNewTechnologiesandProducts
工业技术
氨气提尿素工艺中缩二脲的控制
王宏飞
李太祥
（永煤集团化工管理部，河南永城476600）
摘
要：缩二脲是尿素反应的副产品。从尿素的合成到造粒，缩二脲在整个尿素生产过程都在连续不断地生成。GB－2440－91标准规
定，农用尿素合格品缩二脲含量必须≤1.5％。因此有效控制产品中缩二脲含量是各尿素生产企业质量控制的一项重要指标。
关键词：缩二脲；尿素；低负荷河南永骏化工430t／d尿素生产装置由意大利斯那姆公司成套引进，采用氨气提法工艺。该装置技术可靠，自动化程度高，操作弹
正常运行时基本能达到尿素性大，运行平稳。
产品中缩二脲控制要求，但在低负荷生产过
现重程中，产品中缩二脲控制具有较大难度。
点论述尿素低负荷生产时控制缩二脲生成的方法及措施。
1缩二脲生成的影响因素
缩二脲的生成反应是一个可逆的吸热反应，每生成1个分子的缩二脲即伴随1个分
①子的氨释放。由可逆反应平衡理论可知：
缩二脲的生成速度随着尿液浓度的增高而增
②缩二多，尿液浓度越高，越易生成缩二脲；
脲的生成率随着氨分压的增大而逐渐减小；③提高反应温度有利于反应生成缩二脲；④在其他条件不变的情况下，反应时间延长有利于缩二脲的生成。
2各工序缩二脲生成量分析
永骏化工尿素装置生产流程主要分为尿素高压合成、高压分解回收、中压分解回收、低压分解回收、蒸发浓缩、造粒等。各工序控制指标见表1。满负荷状态下各工序缩二脲生成量见表2。
表1各工序控制指标
解工序缩二脲生成量分别约占产品的10％和9％。
（1）缩二脲的形成主要受氨浓度、温度和停留时间的影响。由于高压合成工序物料中
，物料游离氨较多，合成反应温度高（188℃）
停留时间长（约40min，生产负荷低时停留时间更长）导致缩二脲生成接**衡状态，因此缩二脲生成量较多。
（2）蒸发造粒工序是缩二脲生成最多的由于尿液浓度逐渐增加（从高压合成到场所。
蒸发造粒，尿液浓度可依次递增为：33.81％-45.37％-63.39％-70.74％-84.99％-94.97％-99.75％），游离氨含量很低，极有利于缩二脲的生成。斯那姆尿素装置设计分二段真空蒸发，采用膜式蒸发设备，目的是降低蒸发温度和减少物料停留时间，减少缩二脲的生成量。
（3）分解工序分解温度在工艺设计中已考虑到对缩二脲生成的影响。随着尿液中游离氨含量减少，工艺上确定逐级降压降温的
在加热设备方面采用传热效率高、分解过程。
液体停留时间短的降膜分解器，因而分解工序缩二脲生成量较少。
（4）上塔管线中缩二脲生成量与气提塔及蒸发预浓缩器中缩二脲生成量几乎相等。由于高压气提分解塔加热温度最高，其缩二脲生成量相对比中低压分解工序要多。
3低负荷生产中缩二脲的控制3.1生成增量分析
表3低负荷状态下各工序缩二脲生成量见
蒸发工序缩二脲生成主要集中在蒸发U形管和尿液贮罐内，70％负荷下尿液停留时间比满负荷下增加36s。蒸发加热器低负荷下缩二脲增量主要来自温度影响。根据升膜原理，尿液在蒸发加热管内从下至上流动，分
沸腾成膜段、湿蒸汽段3个区域。为预热段、
在进料组分、真空度不变的情况下，负荷减少可使每根加热管分配的流量减少，从而引起沸腾区环状液膜厚度减薄，导致管内液膜层温度分布更加均匀，促使管内液膜主体温度更接近管内壁温度，直接加剧温度对缩二脲
由于负荷减少，预热段长生成的作用。同时，
度变短，沸腾成膜段下移，湿蒸汽段加长，在湿蒸汽段单位面积传热量较少，靠近管内壁的尿液由于反应路线加长而更易产生过热，从而加速缩二脲生成。
3.2控制措施
3.2.1提高氨碳比，降低合成工序缩二脲生成量。尿素合成反应工序缩二脲生成与氨碳比、温度、停留时间有关，其中能够实现操作参数改变的就是氨碳比。游离氨含量增加有利于减缓缩二脲生成。低负荷下为控制合成塔内缩二脲含量一般要求氨碳比控制在操
从而尽量抵消因停留时间延作指标上限3.8，
长而产生的缩二脲增长量。
3.2.2维持一段和二段蒸发加热温度在低限操作，降低低压蒸汽压力，减少蒸发系统缩二脲生成量。蒸发一段和二段加热温度宜
低压蒸汽压力宜控控制在128℃和136℃，
制在350～360kPa，其目的是为了降低蒸发加热温度对管内液膜的影响。
3.2.3降低各工序贮罐液位，缩短尿液停留时间。各贮罐液位控制的低限以不产生窜气为准，其中蒸发二段分离器贮罐物料停留时间对缩二脲生成影响最大。正常生产情况下，液位控制在60％左右。在生产负荷较低时，液位低限控制尤为重要，一般控制在10％～20％范围。
3.2.4使用上塔夹套蒸汽时，尿液温升约
造粒温度达到140℃以上，导致缩为4℃，
二脲生成量增加。改进办法是在低生产负荷生产时停开夹套蒸汽，尿液温升控制在1℃以内，以减少缩二脲生成。
3.2.5由于缩二脲生成量随时间增加而增加，故尿液储槽内的尿液不可长时间存放，一旦有液位后，要及时处理。
3.2.6定期热洗蒸发系统设备内积存的缩二脲，防止缩二脲因积存过多而结块脱落进入尿液。
性和稳定性得到了显著提高，整个电网的网损降到了尽量低的程度。
从表2可知，尿素产品中缩二脲生产主要集中在高压合成工序和蒸发造粒工序，生成量约占产品的35％和46％，高压、中低压分无功倒送的问题。无功倒送会增加配电网的损耗，加重配电线路的负担，是电力系统所不允许的。尤其是采用固定电容器补偿方式的用户，则可能在负荷低谷时造成无功倒送，这引起充分考虑。
注：75%负荷下，以尿素总量计。
由表2和表3可知，在低负荷运行状态
蒸发、造粒工序生成缩二脲含量体积下合成、
分数增长值分别为0.03％、0.04％、0.06％，分解工序缩二脲增长量变化不大。合成和造粒工序缩二脲增长的原因是由于物料停留时间
增加所引起的。70％负荷下，合成塔内物料停留时间增加17min，上塔熔融尿液停留时间由20s增加到30s。上塔尿液由于负荷降
低，受夹套蒸汽加热的影响，温度上升3～4℃。
综上所述，实施无功补偿使无功功率得到了自动实时补偿，实现从离线处理到实时处理,从就地平衡到全网平衡,从单独控制到集中控
手动投切的各种弊端，如制，避免了人工监视、
响应慢、误操作、工作量大等，电压水平的合格
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