退役尿素合成塔成功改造为水解塔

20世纪90年代我国建成的一大批4万～11万t/a水溶液全循环法尿素装置，原设计中工艺冷凝液经解吸塔处理后排放，但随着环保要求的提高，解吸系统优化升级成为必然。深度水解是将尿素生产中排放的工艺冷凝液中的尿素分解成氨和CO₂，再通过解吸将氨和CO₂从工艺冷凝液中分离出来回收至尿素生产系统，使排放废液中的氨氮含量达到排放要求。但尿素深度水解装置投资较高（30万t/a的中型尿素装置深度水解系统投资约580万元），而目前国内尿素合成塔规定使用年限不得超过20 a，合成塔强制报废后通过改造作为水解装置主体设备——水解塔使用，可降低水解系统的改造投资。

安化公司退役的3^#尿素合成塔2011年12月停止使用，使用时长18年零3个月。参数为：合成塔为层板包扎式，塔径（1384±2）mm，塔高30022 mm，内衬00Cr17Ni14Mo2；筒体厚度108 mm，筒体材料16 MnR，衬里厚度8 mm（2011年停运后测量厚度为6 mm），容积42.5 m³；操作压力20 MPa，操作温度190 ℃。

安化公司需增加的水解系统设计采用低压水解工艺，处理能力为20 m³/h，水解、解吸采用一体塔设计（塔径1500 mm，塔高35133 mm，塔盘数40，材料316 L），水解蒸汽压力1.3 MPa，水解塔操作压力1.1 MPa，塔底操作温度185～190 ℃，塔顶操作温度140～145 ℃。

改造风险分析

3^#尿塔与水解塔工艺操作条件、衬里材质、尺寸相近，改造选用1.1 MPa的低压水解技术，这对设计压力达21.6 MPa的尿素合成塔来说相当于降压使用，在强度计算合格的情况下完全可以满足安全运行。

水解塔内的工艺条件相比尿素合成塔温和很多，没有像H₂这种很活跃、爆炸极限范围很宽的危险气体，不需要防腐空气，无氧环境彻底消除了爆炸危险。

尿素合成塔受活塞式运转设备的送料影响，在基本满液操作情况下存在脉冲现象，塔体材料易出现疲劳性损伤。改作水解塔使用后，消除了脉冲现象，为延长设备使用寿命和安全运行提供了保障。

改造需要在尿塔多层包扎式壳体上开少量孔，这是GB150—1998技术规范允许的。

改造方案

水解装置最初设计时考虑的余量较大，实际处理能力达25～28 m³/h时废液排放仍可达标。采用将退役尿素合成塔改造为水解塔的方案后，因尿素合成塔较水解塔设计塔径小100 mm、高度低5111 mm，所以对最初设计进行了修改：减小塔板间距，增加塔板层数至43层，同时增加塔板上吸收泡罩的数量。

尿素合成塔在4处开孔：距塔底部1150 mm开孔DN125，作为水解加热蒸汽入口；距塔底部1750 mm开孔DN25，作为液位指示接管口；距塔顶部2817 mm开孔DN80，作为氨水入塔口；距塔顶部1117 mm开孔DN50，作为冷流入口。

运行效果及改造效益

尿素水解装置2012年10月29日成功投运，水解系统运行平稳，彻底解决了原解吸系统操作弹性小、废液排放超标的问题，一冷补液稳定，吸收塔组分稳定，一甲泵运行稳定；水解塔操作压力0.8～0.9 MPa（蒸汽压力偏低），水解塔底部温度180 ℃、中部温度175 ℃、顶部温度140 ℃，平均低于设计温度5 ℃，入水解塔氨含量4%～5%，解吸废液氨含量在30×10^-6以下。

直径1500 mm水解塔投资约100万元，将退役尿素合成塔改造为水解塔，改造成本约20万元，可节省设备投资80万元。目前我国已有2/3以上的小型尿素装置发展成为了中型尿素装置，企业的发展及环保形势要求解吸系统必须向水解系统优化升级，利用退役尿素合成塔改造水解塔，可降低水解装置的投资成本，且达到节能降耗的效果。