尿素排气筒放空尾气氨含量超标的原因及治理
张 帅，霍 睿
（河南晋开化工投资控股集团有限责任公司，河南 开封 475000）
［摘 要］ 针对尿素装置高负荷运行时排气筒放空尾气氨含量超标的问题，结合大颗粒尿素造粒系统与低压吸收系统、蒸发系统工况进行原因分析，采取降低常压吸收塔吸收液温度、改进排气筒、优化系统工艺指标等措施后，解决了尾气超标排放的问题，并达到了降本增效的目的。
［关键词］ 大颗粒尿素造粒系统；排气筒； 尾气氨含量超标；原因分析；吸收液温度；尿液浓度；工艺优化；设备改造
［中图分类号］ TQ 441.41 ［文献标志码］ B ［文章编号］ 1004-9932（2017）02-0032-03
河南晋开化工投资控股集团有限责任公司有3套CO2汽提法尿素装置，在满负荷或者超负荷运行时，大颗粒尿素生产系统排气筒排出的尾气氨味大，不仅污染环境，而且造成系统氨耗偏高。针对这一情况，我们认真查找原因，通过对比工艺指标及分析数据，从工艺优化和设备改造着手，解决了这一问题，装置消耗明显降低。
1 问题简述
大颗粒尿素造粒系统设计生产能力为400 kt/a，产量55 t/h，系统满负荷运行时用氨量为31.5 t/h。大颗粒尿素造粒系统在90%负荷运行时，排气筒尾气排放量小，没有明显的氨味，吨尿素氨耗在578 kg，但一旦系统满负荷运行，尤其是用氨量达到35 t/h以上时，排气筒放空尾气拖尾较长，氨味大，在排气筒下风口100 m外都能闻到氨味，时有人员投诉，而且系统氨耗明显升高。
2 原因分析
2.1 吸收液温度高致尾气吸收效果差
氨水槽的工艺冷凝液由低压吸收塔给料泵加压后，经换热器冷却至45 ℃左右送至低压吸收塔吸收高洗器排放尾气中的NH3、CO2，吸收后温度约60 ℃的工艺冷凝液经过液位调节阀进入常压吸收塔，作为吸收液再次吸收来自水解系统和低压系统尾气中的NH3、CO2，然后进入排气筒底部，最后再回氨水槽。当系统处于高负荷运行时，低压吸收塔下液温度达到75～80 ℃，经过液位调节阀后，介质压力由0.4 MPa降至常压，如此高温的介质减压后会有NH3挥发出来，在工艺冷凝液进入常压吸收塔后，挥发出的NH3沿着常压吸收塔气相管线进入排气筒，造成排气筒尾气氨含量高；其次，经过几次取样分析对比，入常压吸收塔工艺冷凝液组分约为NH3 7.5%、CO2 5%，出常压吸收塔工艺冷凝液组分约为NH3 8%、CO2 6% ，组分含量变化不大，表明常压吸收塔吸收效果差，导致来自水解系统和低压系统尾气中的NH3、CO2通过常压吸收塔气相管进入排气筒，造成放空尾气氨含量超标；再者，出常压吸收塔的工艺冷凝液进入排气筒底部，由于烟囱效应，排气筒底部呈微负压，工艺冷凝液中的氨会再次挥发出来一部分，造成放空尾气氨含量高。
2.2 尿液浓度低致蒸发系统负荷重
原设计系统满负荷运行时闪蒸后进入尿液槽的尿液流量为68 m3/h，尿液浓度约为71.5%，但由于大颗粒尿素造粒工段有1个回收槽将回收到的浓度40%左右、流量15 m3/h的尿液返回尿液槽与闪蒸下液混合，这样混合后理论上尿液槽尿液浓度约为69.5%，与中颗粒尿素造粒系统相比尿液浓度偏低，且大颗粒尿素蒸发系统只有一段蒸发分离器，没有二段蒸发分离器，由于尿液浓度偏低，为保证产品水分不超标，操作工将一段蒸发分离器温度控制在132～133 ℃、真空度控制在-70 kPa，用一段蒸发喷射器尽力提高一段蒸发系统真空度，而舍弃了对闪蒸槽的工艺控制，闪蒸槽压力达10 kPa，闪蒸下液温度达99.8 ℃，本应在闪蒸槽分离的氨未得到完全挥发，导致进入尿液槽的闪蒸下液浓度达不到设计值71.5%（实际分析只有68.5%左右），游离氨含量高，进入尿液槽后，介质由正压变为常压，一部分游离氨又挥发出来，经尿液槽放空管进入排气筒；其次，尿液浓度偏低使得其在一段蒸发分离器分离出来的气体较多，而用于冷却气相的换热器只有一段蒸发冷却器和一段后冷却器（与中颗粒尿素蒸发系统相比，少了1台最终冷却器），造成冷凝效果差，冷却器热负荷重，不凝气增多，排入排气筒而形成大量尾气。
更多内容详见《中氮肥》2017年第2期