摘要：本文着重对CO2气提法尿素生产中经常会发生的几个问题进行了探讨，从腐蚀、选材、升温钝化、工艺指标控制、优化操作等几个方面对CO2气提法尿素生产应该注意的几个问题做了探讨和分析，希望能够起到一定的作用。
关键词：尿素生产;CO2汽提法 ;腐蚀;优化操作
CO2气提法生产尿素的工艺最初由荷兰提出中试试验，并于上世纪七十年代初期快速发展，现已成为国际上竞争力最强的一种尿素生产工艺，而且建厂最广泛、生产能力最大。但在CO2气提法实现工业化生产尿素过程中的各发展、改进阶段，却出现了几个值得注意的问题。
1二氧化碳气提法工艺的特点
1.1由于在用气提法的过程中，二氧化碳充当了气提剂的作用，在减压加热的情况下，通过快速蒸馏就可以提取二氧化碳，比氨的提取要更加容易。相比较传统的水提法，提取过程变得更加简单，生产工艺变得更加精良。相比于氨气提法，需要的温度也没有那么高，可以有效地防止汽提塔由于温度过高而产生腐蚀。
1.2根据尿素的合成步骤，第一步让氨和二氧化碳在高压甲铵冷凝器中反应，生成甲铵蒸汽。第二步是通过甲铵脱水过程生成尿素。运用二氧化碳气提法，第二步可以在尿素合成塔中进行，使合成塔中的物料处理干净，提高合成塔的利用率。
1.3在合成塔、气提塔和高压甲铵冷凝器三个设备的运行个过程中，物料都通过自身重力进行自动循环利用，极大地节省了物料的利用，简化了动力设备的操作。但是在这个过程中也有一些问题，由于为了确保原料的充分利用，三个设备的高度不一致，造成了一些不便之处。在工厂运行的过程中，需要对这三个设备建立一个高深框架。
1.4二氧化碳气提法可以对能量进行充分的利用，这一点要优于其他的方法。因为在二氧化碳气提法的过程中，只有汽提塔的蒸汽由外界供给，其他过程都可以直接利用在提取过程中产生的副蒸汽，节约了蒸汽和冷却水的使用。
1.5二氧化碳气提法的氨碳比较低，大约为2.8左右。所得反应液中的氨的含量也较低，有效地解决了氨在尿素中含量过高的问题。氨并不参与尿素生产的反应，过多的氨反而会阻碍反应的发展，影响副产品的生成。所以，在这方面二氧化碳气提法要优于其他方法。
1.5二氧化碳气提法过低的氨碳比可能会对设备产生腐蚀作用，所以应该向其中通入适量的空气。但是在通入空气时要注意操作得当，否则会造成汽提塔顶部的气体中氧气和氢气含量过高，容易造成爆炸。
2 CO2气提法尿素生产应注意的几个问题
2.1腐蚀问题
尿素生产系统主要存在以下介质 ：液氨、CO2 、氨水、尿素溶液、水 、蒸汽、氨基甲酸铵溶液及尿素甲铵液等。这些反应介质都有较强的腐蚀性，不可避免的会对尿素生产设备产生一定的腐蚀作用，造成设备的损坏。
2.2选材不当
设备的材质对于设备的使用寿命也有十分重要的影响。由于没有选择合适的设备材质，很容易对设备内件、管道等地方造成腐蚀。所以，在解决这类问题的时候，应该对材质进行一系列的把控，防止由于选材不当而造成的损失。
(1)严格把关设备材质的选择，对于一些需要高温、高压的地方特别应该注意材料的选择。对于一些特殊部位，如设备内件、管道、辅材等都要进行认真的选择，以达到选材的要求。
(2)相关技术工作人员在对现场设备材质进行确认的过程中，要认真仔细，避免由于用错设备材质而出现损失。
(3)要严格把控设备材质的安装过程，不能出现一点错误的地方。在焊接等关键部位要严格规范，正确焊接。
2.3升温钝化不严
在开始钝化方案的过程中没有严格执行升温钝化的操作步骤，造成了设备系统的腐蚀和损坏。在执行升温钝化的过程中，由于不规范的操作而造成的问题也会造成设备的损坏。升温的速度过快会使设备遭受损坏，严重者会引起重大生产事故。合成塔压力过大会造成表面应力过大，使表面氧化膜遭到破坏，无法完成钝化过程。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆所以，在升温钝化的过程中，应该严格按照标准和规范来来进行升温钝化，避免一些事故的发生。
2.4工艺指标控制不当
（1）有时生产工作人员为了追求产量而减少系统内空气加入的含量，造成空气含量不足，使钝化膜无法起到相关作用，而造成钝化膜的损坏和腐蚀。空气加入装置出现问题时也会影响系统内空气的含量，使钝化膜遭到破坏，无法起到应有的作汽提塔的钝化膜很难修复，一旦遭到破坏，将会造成难以估计的后果。此时，工厂的正常生产作业就无法进行下去，必须把系统内的空气全部排放出去，使升温钝化重新开始。所以，在进行二氧化碳气提法的过程中，应该严格控制氧气生产量，避免造成不必要的损失。
(2)介质的温度 、氨碳比 、水碳比 、甲铵浓度 、硫含量及氯离子等控制不当都会对系统造成腐蚀 ,介质的温度对金属腐蚀速率的影响亦十分明显 。当介质温度从 165 ℃提高到 200 ℃时 ,温度每升高10 ℃,腐蚀速率就会增加 1倍 , 因此操作时一定要杜绝超温、超压现象 。氨碳比过低会使设备腐蚀，而水碳比过高也会使金属设备的腐蚀更加严重。而硫化物的加入会使设备中的氧气含量减少，并形成具有较强还原性的酸，损坏系统的氧化膜。实际生产过程中应该保证原料气体中的硫在10mg/m3以下。
生成尿素的相关设备和一些管道装置如果出现温度过低的现象会 使设备中的NH3、CO2 、H2 O冷凝成液体形成强酸，造成对设备的腐蚀。
2.5优化操作问题
CO2 汽提法尿素生产解决了以往尿素生产中系统压力过高的问题，再加上大容量的高压圈，使得生产操作具有较强的发挥空间，尿素的产量得到提高，原料的消耗量得到增加。这样才能够实现应该有的生产目标，需要我们进一步优化系统。
3提高高压圈的转化率及汽提效率
3.1操作压力的调节与控制
同水溶液全循环法尿素生产相比，C02气提法尿素生产在系统高压操作过程中的压力和生成尿素时的系统平衡压力相同，即p操 =p平，属于等压操作。而水溶液全循环法尿素生产中的操 >p平 ，属于憋压操作。所以在进行C02气提法尿素生产时，要兼顾高压系统内的冷凝、气体和合成三个方面同时处于最佳状态。然后在此基础上，将n(NH3 )/n(CO2 )的值稍微上升到3.1~3.3，并降低 n(H2O)/n(CO2 )的值，使其低于0.5，这样系统压力比生产时的平衡压力略高，有助于促进C02气提法尿素生产的效率。
3.2尾气的调节
尿素生产原料会对设备造成腐蚀，所以通过混合CO2和空气的办法来使高压圈氧化来达到防腐的目的，多余的空气可以与系统合成气体中的NH3在高压洗涤器内聚集起来，一起排出高压系统。在用NH3进行系统洗涤的过程中，要注意防止因为NH3的过量而造成爆炸性气体的生成，通过对高压洗涤液温度的控制，可以有效地将尾气控制在爆炸气体范围之外。系统的负荷加氧量不发生变化，系统的尾气调节阀的开度也不发生变化。通过以上手段可以有效地调节系统压力，，但是只是作为辅助手段使用。通常用来控制系统压力的方法还是对系统负荷、NH3 /CO2 、H2O/CO2 、蒸汽包的压力进行调节,以达到平衡系统的操作压力和尿素生成压力的目的，从而使系统压力保持稳定。
3.3压力的调节
在尿素的生产过程中，压力的调节可以控制高压冷凝器中甲铵的生成量，从而促进 NH3 和 CO2 的生成量，使合成塔内的热量关系达到平衡。随着蒸汽压力的变化，甲铵冷凝器的外壳温度也会发生变化，对氨基甲酸铵的生成会造成一定的影响。保持系统内的压力正常，能够使NH3 和 CO2 在合成塔内反应放出的热量正好全部为基甲酸铵脱水生成尿素所用，达到热量的充分利用。所以在合成塔内对于压力的调节依据就是合成塔底部和顶部的温度以及系统 洗涤器中惰性气体的含量。系统如果需要短暂的停顿，需要保持低压蒸汽压力在0.55MPa以上，否则会造成合成塔内的物料回流使氨喷射器的出口堵塞。0.55MPa是系统运转时的低压蒸汽压力。
4总结
综上所述，在尿素的生产过程中应该尽量避免造成设备的腐蚀，防止发生安全事故，节约成本，实现企业生产长期稳定的进行，促进企业更好地发展。
参考文献：
[1] 高绪义. 二氧化碳气提法尿素生产技术[J]. 化肥工业, 1992(4)：35-36.
[2] 付艳华. 气提法尿素生产工艺的比较[J]. 安徽职业技术学院学报, 2007, 6(1).
论文作者:陈宜洲
论文发表刊物:《基层建设》2019年第11期
论文发表时间:2019/7/26
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