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摘 要：在尿素生产系统中，中压吸收塔是系统的关键设备，中压分解气中的二氧化碳全部由该设备吸收返回合成塔，因此该设备操作的好坏，直接影响尿素消耗和整个系统的稳定运行。下面就中压吸收塔的操作加以讨论,以达到优化操作的目的。
关键词：尿素 中压 吸收塔
Effect of operating factors of medium pressure absorption tower
Wang Taoyu
( Henan Chemical Engineering School of chemistry and chemical engineering, Henan Kaifeng 475000 )
Abstract: in urea production system, medium pressure absorption tower system is the key equipment, pressure decomposition of carbon dioxide gas in the all by the device to absorb returned to the synthesis tower, so the device operation quality, directly affects the urea consumption and the stable operation of the whole system. The following medium-pressure absorption tower in operation are discussed, in order to achieve the purpose of optimizing operation.
Key words: medium-pressure absorption tower in urea plant
一、操作温度、压力对CO2的吸收影响
氨与二氧化碳的吸收过程，不仅是一个气体溶解在液体中物理吸收过程，而且还有2NH3 + CO2=NH2COONH4 + Q的化学反应，一个吸收过程有化学反应产生，就称伴有化学反应的吸收。氨与二氧化碳吸收不但有化学反应产生而且吸收过程是体积减小过程，所以增加压力，对甲铵生成反应的平衡和吸收的加快，都是有利的操作压力上升，气液平衡气相中二氧化碳含量低，因此吸收塔要采用较高的压力进行操作，考虑惰性气体的存在，一般中压吸收塔操作压力大于一定条件下的吸收塔溶液平衡蒸汽压约17公斤，NH3与CO2在吸收塔中，溶解和产生甲铵的放出热量，所以操作温度低对吸收有利，因系统操作压力已固定，溶液中的水碳比受系统水平衡条件的限制而不能任意改变，所以溶液中的温度就决定中压吸收系统的状态，而溶液中的温度又决定了溶液中的氨碳比，氨碳比高温度低，气液平衡时气相中二氧化碳含量低，吸收情况好。如果中压吸收塔溶液温度维持100℃时，精洗中部温度将达到70℃左右，塔顶气相出口二氧化碳将会增高很多，中压吸收塔鼓泡段温度正常情况下一般控制在90~95℃左右。鼓泡段的温度调节可分直接与间接两种：直接调节就是调节回流氨量与塔底加热器来控制。间接调节是通过调整合成塔：中压分解塔一段蒸发系统的操作指标来进行调节，正常情况下通过改变回流氨量就能很好的调节，不正常时将这两种调节手段灵活采用，才能稳定操作。
二、调节水碳比来提高CO2转化率
中压吸收塔溶液中的水碳比影响了合成塔进料中的水碳比，因此吸收溶液中的水碳比降低，对提高合成塔CO2的转化率有利，当吸收溶液中水碳比增设时，有两种调节方法：1、当进合成塔原料中氨与CO2量不变时，如果吸收液中的水碳比增大，则进合成塔的物料中的水碳比增大，使二氧化碳转化率下降，未反应物的回收量增多，如果还要保持原来的吸收溶液中的浓度，就需要增加吸收剂的水量，则系统的循环水量增加，返回合成塔的甲铵溶液量也增加，使物料在合成塔内停留时间缩短，使转化率下降，当转化率下降到某一数值后，系统开始形成恶性循环，此时只有减少未反应物的回收量，将多余的中压吸收液排至系统外以调整系统达到新的平衡。2、由于吸收液中水碳比上升，引起合成塔二氧化碳转化率下降。未反应物增加，如果不增加吸收剂水量，在可能的情况下提高中压吸收液浓度，降低甲铵液的水碳比，也可以使合成塔转化率又重新上升，使系统达到新的平衡，改变中压吸收溶液的水碳比时，要考虑合成塔进料的水碳比，甲铵溶液中水碳比下降，甲铵熔点升高，不饱和度降低，溶液中易析出甲铵结晶，同时气相中二氨化碳含量升高，吸收情况不好，所有中压回收溶液要考虑合成塔的二氨化碳转化率，又要考虑中压吸收塔二氨化碳的吸收效率。
三、氨水、回流氨的配比
顶底回流氨的分配比例一般是：顶部占80%，底部占20%实际可随负荷变化而适当调整，在低负荷时，底回流氨可不加，顶部回流氨量应使中压吸收塔顶部进料中氨水浓度维持在90~95%左右，顶部加氨过少，氨浓度过低，则出气温度升高，出口气相中水蒸汽与二氧化碳含量升高，加氨过多，氨浓度过高，溶解二氧化碳能力下降，易析出结晶，因此顶部回氨量，不可随意改变，在维持顶部适宜氨量的基础上，其余的回流氨应从底部回进，底部回氨直接进鼓泡段，调节温度及时。
四、中压吸收塔加水量的调节
中压吸收塔鼓泡段为不饱和加氨溶液，当溶液的温度与吸收压力固定后，其溶液状态就由溶液中的水碳比来决定，当温度压力及合成负荷一定时，甲铵溶液的组分可以由加入中压吸收塔的水量来调节，进入中压吸收塔的水量由三部分组成。第一部分由中压分解器带入，它受分解压力、温度、以及合成塔物料组分的影响，这部分水在操作过程中是不能直接控制的，第二部分水是由低压吸收第一吸收冷凝器二甲液带入的，它主要受二甲液与冷凝吸收器加水量的影响，当低压分解中的甲铵分解率及总氨蒸出率一定时，为了保证与反应物彻底回收及尽可能的降低系统总水量，因此二甲液带入的水量也基本固定，第三部分水是由低压吸收第二冷凝器的氨水经惰洗器进入中压吸收塔顶部带入的，这部分水受到低压两个吸收冷凝器中氨的分配与第二吸收冷凝器中氨的分配与第二吸收冷凝器加水量的影响。它即要保证中压吸收塔内甲铵液的浓度，又要保证精洗段的洗涤效果，同时还要保证低压吸收氨的合理分配。因此当系统负荷一定是，这三部分水量是互相对应，以构成系统水平衡的条件。一般情况下第一部分水量每吨尿素约为160公斤，第二部分水量每吨尿素约为80公斤，第三部分水量为每吨尿素约为40~60公斤。
根据以上分析得到结论，中压吸收塔操作温度、压力对二氧化碳的吸收影响较大，控制好中压吸收塔水量，进塔水碳比可提高二氧化碳转化率，从而以达到系统高产低耗安全长周期稳定运行的目的。
参考文献：
[1]郑振安. Shell煤气化技术（SCGP）的特点 [J].煤化工，2003（2）：7~11.
[2]周永顺. 恩德粉煤气化技术在我国的应用[J].煤化工，2003（2）：26~30.
[3]唐宏青. 关于煤化工前途的思考[J].煤化工，2004（1）：1~3.
[4]汪寿建. Shell煤气化技术进展及发展趋势[J].煤化工，2004（1）：18~21.
关键词：尿素 中压 吸收塔
Effect of operating factors of medium pressure absorption tower
Wang Taoyu
( Henan Chemical Engineering School of chemistry and chemical engineering, Henan Kaifeng 475000 )
Abstract: in urea production system, medium pressure absorption tower system is the key equipment, pressure decomposition of carbon dioxide gas in the all by the device to absorb returned to the synthesis tower, so the device operation quality, directly affects the urea consumption and the stable operation of the whole system. The following medium-pressure absorption tower in operation are discussed, in order to achieve the purpose of optimizing operation.
Key words: medium-pressure absorption tower in urea plant
一、操作温度、压力对CO2的吸收影响
氨与二氧化碳的吸收过程，不仅是一个气体溶解在液体中物理吸收过程，而且还有2NH3 + CO2=NH2COONH4 + Q的化学反应，一个吸收过程有化学反应产生，就称伴有化学反应的吸收。氨与二氧化碳吸收不但有化学反应产生而且吸收过程是体积减小过程，所以增加压力，对甲铵生成反应的平衡和吸收的加快，都是有利的操作压力上升，气液平衡气相中二氧化碳含量低，因此吸收塔要采用较高的压力进行操作，考虑惰性气体的存在，一般中压吸收塔操作压力大于一定条件下的吸收塔溶液平衡蒸汽压约17公斤，NH3与CO2在吸收塔中，溶解和产生甲铵的放出热量，所以操作温度低对吸收有利，因系统操作压力已固定，溶液中的水碳比受系统水平衡条件的限制而不能任意改变，所以溶液中的温度就决定中压吸收系统的状态，而溶液中的温度又决定了溶液中的氨碳比，氨碳比高温度低，气液平衡时气相中二氧化碳含量低，吸收情况好。如果中压吸收塔溶液温度维持100℃时，精洗中部温度将达到70℃左右，塔顶气相出口二氧化碳将会增高很多，中压吸收塔鼓泡段温度正常情况下一般控制在90~95℃左右。鼓泡段的温度调节可分直接与间接两种：直接调节就是调节回流氨量与塔底加热器来控制。间接调节是通过调整合成塔：中压分解塔一段蒸发系统的操作指标来进行调节，正常情况下通过改变回流氨量就能很好的调节，不正常时将这两种调节手段灵活采用，才能稳定操作。
二、调节水碳比来提高CO2转化率
中压吸收塔溶液中的水碳比影响了合成塔进料中的水碳比，因此吸收溶液中的水碳比降低，对提高合成塔CO2的转化率有利，当吸收溶液中水碳比增设时，有两种调节方法：1、当进合成塔原料中氨与CO2量不变时，如果吸收液中的水碳比增大，则进合成塔的物料中的水碳比增大，使二氧化碳转化率下降，未反应物的回收量增多，如果还要保持原来的吸收溶液中的浓度，就需要增加吸收剂的水量，则系统的循环水量增加，返回合成塔的甲铵溶液量也增加，使物料在合成塔内停留时间缩短，使转化率下降，当转化率下降到某一数值后，系统开始形成恶性循环，此时只有减少未反应物的回收量，将多余的中压吸收液排至系统外以调整系统达到新的平衡。2、由于吸收液中水碳比上升，引起合成塔二氧化碳转化率下降。未反应物增加，如果不增加吸收剂水量，在可能的情况下提高中压吸收液浓度，降低甲铵液的水碳比，也可以使合成塔转化率又重新上升，使系统达到新的平衡，改变中压吸收溶液的水碳比时，要考虑合成塔进料的水碳比，甲铵溶液中水碳比下降，甲铵熔点升高，不饱和度降低，溶液中易析出甲铵结晶，同时气相中二氨化碳含量升高，吸收情况不好，所有中压回收溶液要考虑合成塔的二氨化碳转化率，又要考虑中压吸收塔二氨化碳的吸收效率。
三、氨水、回流氨的配比
顶底回流氨的分配比例一般是：顶部占80%，底部占20%实际可随负荷变化而适当调整，在低负荷时，底回流氨可不加，顶部回流氨量应使中压吸收塔顶部进料中氨水浓度维持在90~95%左右，顶部加氨过少，氨浓度过低，则出气温度升高，出口气相中水蒸汽与二氧化碳含量升高，加氨过多，氨浓度过高，溶解二氧化碳能力下降，易析出结晶，因此顶部回氨量，不可随意改变，在维持顶部适宜氨量的基础上，其余的回流氨应从底部回进，底部回氨直接进鼓泡段，调节温度及时。
四、中压吸收塔加水量的调节
中压吸收塔鼓泡段为不饱和加氨溶液，当溶液的温度与吸收压力固定后，其溶液状态就由溶液中的水碳比来决定，当温度压力及合成负荷一定时，甲铵溶液的组分可以由加入中压吸收塔的水量来调节，进入中压吸收塔的水量由三部分组成。第一部分由中压分解器带入，它受分解压力、温度、以及合成塔物料组分的影响，这部分水在操作过程中是不能直接控制的，第二部分水是由低压吸收第一吸收冷凝器二甲液带入的，它主要受二甲液与冷凝吸收器加水量的影响，当低压分解中的甲铵分解率及总氨蒸出率一定时，为了保证与反应物彻底回收及尽可能的降低系统总水量，因此二甲液带入的水量也基本固定，第三部分水是由低压吸收第二冷凝器的氨水经惰洗器进入中压吸收塔顶部带入的，这部分水受到低压两个吸收冷凝器中氨的分配与第二吸收冷凝器中氨的分配与第二吸收冷凝器加水量的影响。它即要保证中压吸收塔内甲铵液的浓度，又要保证精洗段的洗涤效果，同时还要保证低压吸收氨的合理分配。因此当系统负荷一定是，这三部分水量是互相对应，以构成系统水平衡的条件。一般情况下第一部分水量每吨尿素约为160公斤，第二部分水量每吨尿素约为80公斤，第三部分水量为每吨尿素约为40~60公斤。
根据以上分析得到结论，中压吸收塔操作温度、压力对二氧化碳的吸收影响较大，控制好中压吸收塔水量，进塔水碳比可提高二氧化碳转化率，从而以达到系统高产低耗安全长周期稳定运行的目的。
参考文献：
[1]郑振安. Shell煤气化技术（SCGP）的特点 [J].煤化工，2003（2）：7~11.
[2]周永顺. 恩德粉煤气化技术在我国的应用[J].煤化工，2003（2）：26~30.
[3]唐宏青. 关于煤化工前途的思考[J].煤化工，2004（1）：1~3.
[4]汪寿建. Shell煤气化技术进展及发展趋势[J].煤化工，2004（1）：18~21.