尿素蒸发安全操作规程1018文档格式.docx
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尿素的水解反应：
（NH2）2CO+2H2O=（NH4）2CO3=CO2+2NH3+H2O
在温度低于80℃时水解速度很慢，高于80℃时水解速度加快，在145℃以上有剧增趋势。
尿素水解率还与溶液中含氨量和尿素浓度有关，氨含量和尿素浓度越低，水解反应越快。
溶液在设备内的停留时间越长，则水解率越高。
当尿素溶液浓度为50%（重量）时，其水解量最大。
实际生产中，中低压分解系统中有大量游离氨和甲铵存在，对尿素水解有一定抑制作用，出分解系统的尿液浓度为66%左右，为尿素可水解的极大浓度值，故分解系统是尿素水解的主要部位，生产中应尽量在高负荷、低液位、低温度下操作，以降低水解率。
尿素的分解反应：
尿素在熔融状态下（二段蒸发），易发生分解反应，生成氰酸和氨:
NH2CO=HCNO+NH3
当温度降低时，氰酸和氨又生成尿素，二段蒸发冷凝液中尿素约有5%是上式逆反应的结果，其余是由于分离不好而夹带来的。
②尿素溶液具有稀溶液特性
尿素溶液中尿素是不挥发的，因此它具有稀溶液的属性，即溶剂水的蒸汽压下降，凝固点降低，沸点升高。
在蒸发过程中采用较低的操作压力是有利的。
③尿素溶液在真空状态下具有两个沸点
闪蒸后的尿液浓度在71%（重量）左右，沸点温度为95℃，若采用一段蒸发将尿液蒸至99.7%（重量），则需蒸发加热提温至140℃（高于熔点132.7℃），气相中水蒸气分压不高于0.0034Mpa，在这种情况下尿液在蒸发至某一浓度时会因低于该浓度下的结晶温度而析出结晶，不能正常生产。
同时在此条件下蒸发大量水分也是不经济的，因如此低的压力下，二次蒸汽的冷凝很困难，惰气的排出需花很大动力，因此宜分两段进行。
在0.1Mpa（绝压）下，70%的尿液沸点温度为59℃。
如继续蒸发，就析出结晶，我们称达到饱和溶液的此点温度为尿液的第一沸点；
对析出结晶的尿液，如继续加热蒸发到某一较高温度及浓度时，尿液中结晶消失，该点称尿液的第二沸点。
（2）尿素溶液蒸发的原理
由于尿素溶液在蒸发过程中具有两个沸点的特性，因此尿素蒸发需分两段进行。
在加热和降压过程中，使物料在第一沸点之前就浓缩到一定程度，从而避免因析出结晶堵塞设备、管道的麻烦。
为防止尿液析出结晶，一段蒸发应在略高于27KPa（0.033MPa（绝））下进行，先蒸发大量水，使溶液达到96%，此时饱和温度120℃，实际控制在128-130℃，如一段蒸发压力过高，则一段蒸发水分减少，增加二段负荷。
然后在第二段中使压力降至3.3KPa，浓度达99.7%，熔点温度为132.7℃，操作温度在138-142℃，第二段中主要是在尿液达到第二沸点之前，快速将水蒸气抽走，就能得到高浓度的熔融尿素。
（3）尿素溶液蒸发工艺条件的选择
尿素溶液在蒸发过程中既要减少副反应，特别是减少缩二脲的生成，又要得到高浓度的尿素熔融物，因此确定适宜的操作条件是十分必要的。
一段蒸发的目的是在较低压力下首先蒸发掉大量的水，然后在更低的压力下进行二段蒸发，达到最后的浓度。
在工程上最经济的传热平均温差是20-25℃。
在一段蒸发中加热蒸汽温度高于出料温度5℃，当进料90-95℃时，出一段蒸发尿液为130℃。
为安全操作，一段出料温度高于尿液的熔点温度（120℃），120℃时饱和溶液的浓度为96℃。
尿素水溶液在不饱和区的自由度F=C-P+2=2-2+2=2，在130℃和95.5%尿液浓度下，压力为0.0293MPa，在此压力下，水蒸气冷凝温度为71.5℃，若循环水进水32℃，回水42℃，可以把蒸汽冷凝下来。
所以一段蒸发条件为入口浓度71%，出口95.5%；
操作温度130℃，操作压力0.033MPa（绝）。
二段蒸发器出口尿液浓度要求大于等于99.5%，为防止结晶，操作温度要大于尿素熔点，即高于132.7℃，通常高5-8℃，过高副反应增加，过低产生结晶。
在140℃、浓度99.5%，操作压力为3.3KPa下，水蒸气冷凝温度为25.5℃，所以采用循环冷却水是有条件的，必须用低温冷却水（深井水或低压下蒸发液氨）。
二段工艺指标为：
温度140+2℃，压力0.033MPa（绝）。
1.3原辅材料使用量及最大存储量
名称
最大存储量
液尿
29吨
1.4安全操作范围
序号
项目
工艺指标
高限报警
低限报警
监测点
1
闪蒸蒸发器
真空度
-0.03--0.05Mpa
-0.05Mpa
-0.03Mpa
六楼闪蒸蒸发器上部
2
出闪蒸蒸发器
尿液温度
90-100℃
100℃
90℃
四楼闪蒸下液管
3
一段蒸发真空度
-0.06--0.07Mpa
-0.07Mpa
-0.06Mpa
五楼蒸发器上部
一段蒸发温度
130±
2℃
132℃
128℃
一段蒸发出口管线
4
一表冷下液温度
＜60℃
60℃
一表冷下液管线
5
二段蒸发器
-0.086-0.097Mpa
-0.097Mpa
-0.086Mpa
二段蒸发器上部
二段蒸发器温度
140±
142℃
138℃
二段蒸发器出口管线
6
二表冷下液温度
＜50℃
50℃
二表冷下液管线
7
气体洗涤器
下液温度
＜70℃
70℃
洗涤器下液管线
8
高压膨胀槽压力
0.2-0.5Mpa
0.5Mpa
0.2Mpa
二楼高压膨胀槽上部
1.5偏离正常工况后果的评估
（1）蒸发真空度提不起来
原因：
①一二表冷和中间冷水封未注水或注水不足，不起水封作用，或管路中有漏点；
②真空抽引系统不密封，有漏气现象；
③二段蒸发分离器出液管至熔融泵前，熔融泵轴封处漏气；
④喷射器抽气能力下降：
进蒸汽压力下降或水抽真空泵不打量，蒸汽管路或水抽真空系统管路有杂物进入喉径处堵塞，喷射器磨损严重；
⑤表冷器冷凝效率下降：
冷却水量不足或水温过高，冷凝器内有尿液或碳铵盐结晶，冷凝液下液不畅；
⑥蒸发负荷太高，或尿液中游离氨含量太高；
⑦循环系统二分塔液位太低，有窜气现象；
处理：
①向表冷器水封注水，消除管路漏点；
②消除漏点；
③消除熔融泵轴封漏点，必要时更换轴封；
④停蒸发系统检查喷射器和水抽真空系统，清理喷射器及管道内杂物；
⑤联系循环水降低冷却水温度提高循环水量，若冷凝器内有结晶则停车热洗；
⑥联系中控降低蒸发负荷或降低尿液中游离氨含量；
⑦联系中控提高二分塔液位；
（2）蒸发温度提不起来
①进入蒸发系统的尿液量过多或尿液浓度太低，游离氨过高；
②真空度提的过快；
③蒸发加热器内蒸汽压力太低；
④蒸发加热器积存冷凝液，此时加热器内蒸汽压力高，有效传热面减少；
⑤加热器内积存惰性气体多，或加热管结垢严重，或局部尿液结晶堵塞；
①联系中控适当减量或提高尿液浓度降低游离氨；
②缓慢提真空度；
③联系锅炉提高蒸汽压力；
④检查加热器疏水系统及出水管，排出加热器内冷凝液；
⑤打开加热器排气阀排出惰性气体，或停车清理结垢；
（3）一、二段蒸发U形管易堵
①提一段真空过高，尿液留存在一段蒸发分离器内，U形管物料不流动；
②一、二段真空差维持不够，应在0.03Mpa；
③一段真空提的快，温度未跟上；
④夹套保温蒸汽压力高，管中存在气阻；
（4）一段蒸发分离器液位高
①一段真空高于二段或与二段相等；
②U形管有气阻；
③U形管内有结晶或杂物堵塞（这在开车初期易发生）；
④一段分离器出料口管径太小或出口液中夹带气体多，下液不畅；
⑤U形管管径不够，负荷高时，一段分离后下液管中液位上升，液体流至一蒸分离器中；
⑥分离器内破漩涡板腐蚀掉下，盖住出料口；
（5）二段分离器液位高
<
1>
熔融泵打液量下降：
①泵本身机械故障引起；
②熔融尿素中有气体存在，因蒸发温度过高；
③尿液中缩二脲或腐蚀产物增加，尿液比重增加。
2>
二段分离器下料口及下料管径小，下液不畅，此直接导致缩二脲值剧增。
正常生产中，液位应维持在分离器的出液管位置，在熔融泵入口管路的管道视镜中能看见液位，为此应做好以下两点。
①保持进料稳定，保持二段蒸发温度、真空度稳定，保持一、二段真空差在0.03Mpa。
②及时调节熔融泵打量，低负荷时用泵出口管路上的阀门调节液位。
（6）二段分离器不下液
主因是二蒸分离器下液管中存在气体，发生气阻，在高真空下，分离器中尿液被吊起。
①保温蒸汽压力高，原始开车时因尿液稀，水蒸气蒸发量大；
在蒸发过程中，尿素被分解等。
②熔融泵轴封漏气。
③下液管夹套保温时，有焊缝的物料管被包在夹套内，如果焊缝有漏点，保温蒸汽被抽入。
（7）熔融泵打不上量
主因是泵壳内溶液汽化而打不上液，处理时不能拖延时间，否则泵出口至泵循环副线中物料产生结晶而堵塞。
①开始循环时尿液浓度稀引起，但尿液中水的汽化量大。
②熔融泵泵壳铸造质量不佳，有气孔。
③熔融尿素质量不好，缩二脲高或含铁量高。
5.6未包含问题的操作处理：
在遇到本文件中未包含的问题的操作时，应遵循安全、审慎的原则。
操作人员及工段长能够有把握安全操作的，由当班操作人员及工段长予以操作；
当班人员及工段长无法操作的，书面上报车间予以解决；
车间无力解决时上报公司技术部，由技术部组织讨论解决，予以答复。
2装置概况
2.1装置周边相邻的主要设施
5m
8m5m
4m
2.2装置的生产能力
该装置生产能力为13万吨/年尿素
2.3主要设备简述
二段蒸发分离器
二段蒸发分离器由加热器和分离器组成，加热器材质为TA2，分离器材质为00Cr17Ni14Mo2，加热器为列管式加热器，出加热器物料经分离器切线进入，分离器顶部为气相出口，下部为出料出口。
2.4设备一览表
型号
材质
工作条件
数量
一段蒸发器
DN2000/DN700,
F=163m2,H=10700
00Cr17Ni14Mo2,
0Cr18Ni9
壳程：
-0.056MPa,95-140℃；
管程：
1.2-1.7MPa，123-191℃
DN2000/DN500,F=79m2,
H=10480
-0.056MPa,120℃
一段蒸发冷凝器
DN800,F=216m2,
H=6100
-0.056MPa,140℃；
0.25MPa，32-38℃
中间冷凝器
DN500,F=50m2
H=4590
-0.0095-0.005MPa,160℃；
0.39MPa，32-38℃
二段蒸发加热器
DN400,F=12m2，
L=2880
00Cr17Ni14Mo2，
TA2
1.2MPa,190℃；
-0.096MPa，140℃
二段蒸发冷凝器
DN900,F=189m2H=5330
-0.0967MPa,140℃；
闪蒸冷凝器
DN700,F=120m2H=6580
-0.056MPa,120℃；
二段蒸发分离器
DN1600,VN=8m3H=4985
00Cr17Ni14Mo2
-0.0967MPa,140℃
9
DN1200，H=4165m,V=3.9m3/h；
鲍尔环Φ25×
25×
0.6，V=1.13m3
-0.07MPa,130℃
10
水抽真空泵
Q=184m3，H=70m，P=75KW
介质：
稀氨水
11
熔融泵
IFIB65-40-3.5（s）Q=20-25m3/h,H=110m,P=37KW
不锈钢
尿液；
温度140℃
2.5装置的主要安全技术措施
（1）自动化控制系统
本装置设置了较完善的检测、自动控制系统及必要的信号报警保护系统,采用DCS在控制室对生产过程进行监控.
（2）紧急停车系统
无紧急停车系统
（3）泄漏检测报警
2.6安全生产基本要求
（1）系统管路可以不用蒸汽夹套或伴管保温，如用蒸汽保温，汽压0.28-0.31Mpa，防止因发生气阻造成尿素不流动而结晶堵塞。
（2）防止U形管结晶堵塞，一、二段的真空差在提或破真空时，一二段压差保持在0.02Mpa。
（3）防止主线堵，确保熔融泵运转稳定，保温汽压力在塔顶端有0.28Mpa，夹套蒸汽冷凝液输出畅通，喷头运转正常。
（4）蒸发操作维持正常工艺指标，防止结晶堵塞管道，蒸发的操作遵循提真空时先提温，破真空时边破真空边降温的操作原则。
（5）必须保持熔融泵循环副线畅通，以及泵入口管下排放阀畅通，在处理紧急（主要是防系统结晶堵塞）故障时，必须将这两处的物料倒出或排出系统。
（6）有毒有害气体最高允许浓度
NH3≤30mg/m3
（7）消防通道要时刻保持畅通，各消防设施完好，应急照明完好，有禁止烟火等安全警示标识。
2.7岗位人员职责：
①主操作：
在当班值班长和工段长的领导下，负责尿素蒸发系统的生产控制，为三胺装置和造粒制备一定浓度的尿液；
负责尿素蒸发系统开车停车处理和大、中、小检修工作；
落实安全责任制，搞好安全生产；
负责本岗位设备的维护保养工作；
加强业务学习积极参加岗位培训；
遵守厂规厂纪，搞好文明生产；
组织协调副操作工作，并负责本岗位的交接班工作。
②副操作：
在当班主操作的领导和指挥下协助主操作做好①中的各项工作，主操作需要暂时离开时代理主操作进行一切操作，并负责本岗位所有设备、管线、仪表、仪器的维护及防护用品和工器具的管理。
2.8岗位巡检路线及巡检内容：
①各设备的现场压力、温度是否在指标之内。
②各设备阀门的开度情况是否与生产负荷相符，各管路设备固定情况。
③各设备、管道、阀门是否有泄漏情况，及时处理；
若处理不好，可挂牌做好记录。
④运转设备的电流、压力、温度、润滑情况是否良好。
⑤缓冲槽、一、二分、一、二冷等现场液位变化情况并做好记录。
巡检路线
二楼→四楼→五楼→六楼操作室→四楼→五楼
7.3.5岗位设立巡检牌，每1小时巡检拨表一次。
3异常情况分析及控制
3.1误操作危害及控制
误操作的危害
控制措施
置换水抽真空槽时排放阀门未关，系统破负压，导致系统被迫停车。
详细巡检，执行双人操作复检操作。
水抽真空槽设液位报警
系统停车打循环时，向尿液槽排放阀门未开，导致管线结晶堵塞。
详细巡检，及时检查。
3.2设备故障及控制
生产装置中的一段蒸发分离器、一段蒸发加热器、二段蒸发分离器、二段蒸发加热器及管道，操作不当，造成管道及设备腐蚀泄漏，系统真空度及温度提不起来，严重时系统停车，管道结晶。
加强员工业务培训，严格执行工艺指标，按时巡回检查。
3.3控制参数偏离正常工况的后果、原因及纠正
偏离正常工况的后果
原因
纠正措施
蒸发真空度提不起来
进蒸汽压力下降或水环真空泵不打量，蒸汽管路或水抽真空系统管路有杂物进入喉径处堵塞，喷射器磨损严重。
冷却水量不足或水温过高，冷凝器内有尿液或碳铵盐结晶，冷凝液下液不畅。
⑥蒸发负荷太高，或尿液中游离氨含量太高。
⑦循环系统二分塔液位太低，有窜气现象。
①向表冷器水封注水，消除管路漏点。
②消除漏点。
③消除熔融泵轴封漏点，必要时更换轴封。
④停蒸发系统检查喷射器和水抽真空系统，清理喷射器及管道内杂物。
⑤联系循环水降低冷却水温度提高循环水量，若冷凝器内有结晶则停车热洗。
⑥联系中控降低蒸发负荷或降低尿液中游离氨含量。
⑦联系中控提高二分塔液位。
蒸发温度提不起来
①进入蒸发系统的尿液量过多或尿液浓度太低，游离氨过高。
②真空度提的过快。
③蒸发加热器内蒸汽压力太低。
④蒸发加热器积存冷凝液，此时加热器内蒸汽压力高，有效传热面减少。
⑤加热器内积存惰性气体多，或加热管结垢严重，或局部尿液结晶堵塞。
①联系中控适当减量或提高尿液浓度降低游离氨。
②缓慢提真空度。
③联系锅炉提高蒸汽压力。
④检查加热器疏水系统及出水管，排出加热器内冷凝液。
⑤打开加热器排气阀排出惰性气体，或停车清理结垢。
一、二段蒸发U形管易堵
①提一段真空过高，尿液留存在一段蒸发分离器内，U形管物料不流动。
②一、二段真空差维持不够，应在0.03Mpa.
③一段真空提的快，温度未跟上。
④夹套保温蒸汽压力高，管中存在气阻。
①保持一段真空度在正常工艺指标内
②调节一二段真空高度在正常工艺指标内
③根据温度的变化适当调节一段真空度
一段蒸发分离器液位高
①一段真空高于二段或与二段相等。
②U形管有气阻。
③U形管内有结晶或杂物堵塞（这在开车初期易发生）。
④一段分离器出料口管径太小或出口液中夹带气体多，下液不畅。
⑤U形管管径不够，负荷高时，一段分离后下液管中液位上升，液体流至一蒸分离器中。
⑥分离器内破漩涡板腐蚀掉下，盖住出料口。
及时调节保证一段真空度低于二段蒸发器
二段分离器液位高
二段分离器不下液
③下液管线有漏点
及时联系调节保持正常蒸汽压力，检查轴封密封情况，必要时更换，检查下液管有无漏点，及时消除
3.4公用工程中断或突发事故的危害及控制
公用工程中断或突发事故的危害
断循环水
（1）预热熔融泵循环副线和送料主线上的副线，并保证循环副线畅通，打开熔融泵循环副线，让熔融泵尿素进入尿液槽，关闭送料阀并打开送料主线上的副线，联系造粒或三胺装置操作人员，倒蒸汽吹除尿液管线。
（2）然后停止闪蒸下液真空进料，打开进尿液槽的截止阀，在一段蒸发加热器下部加水。
（3）逐步降一二段真空，并保持真空差在0.02Mpa以上，根据真空度下降情况，降一二段温度。
（4）系统进水清洗时，保持一定真空度和温度，使蒸发二次蒸汽在一、二表冷器中冷凝，以清洗一、二表冷，中间冷的下液管。
（5）当系统尿液清洗干净时，停止送入尿液槽，而由熔融泵入口排放管排出。
（6）检查排出液没有尿素时，停止系统的清洗，全关一、二段加热蒸汽阀门，破真空，将系统中水排尽。
（7）停车注意事项：
①蒸发系统停车清洗时，进水量要大，并注意保持一定真空度和温度，防止进水少而被蒸发干，使设备和管道内析出结晶，局部地方产生堵塞故障。
②在正常操作中每班在分离器上部进水冲洗1-2次，进水时注意不要影响二段蒸发温度，有下降趋势时即关掉进水。
在短停时，必须进热水，注满系统，将积聚的尿素洗下来。
为使表冷器中也能注满水，将表冷器和中间冷却器三根下液管装上截止阀，进水时关闭，系统清洗完后把阀门打开，并放出系统中存水。
断电系统停车
紧急停车处理，冲洗好液尿管线
停蒸汽，温度下降，液尿结晶，停车
断仪表空气
4岗位操作规程
4.1正常开、停车的操作步骤
正常开车步骤同初始开车一样，正常停车步骤同长期停车步骤一样。
4.2初始开车、长期开停车的操作步骤
4.2.1初始开车
（1）开车前向一、二表液槽加水，其作用是保证各槽的液封起作用，此外向闪蒸下液管至一蒸加热器U形管和一、二段之间U形管充水，使闪蒸至一段，一段至二段真空隔离开来，有利于形成真空差，使物料顺利进入系统。
同时U形管中的蒸汽冷凝液还预热了管道，稀释刚进入系统的尿液，避免在温度正常前造成结晶堵塞，在尿素合成塔出料前还应向一段蒸发加热器下部热利用段冲液（一般循环岗位做系统冲液时，已向此处进水），以防预精馏气过来后在此冷凝，产生甲铵结晶。
（2）检查一、二表冷，中间冷凝器通入循环水的状况。
（3）了解蒸汽总管压力、蒸汽饱和度、蒸汽可供给量。
三个蒸发加热器疏水系统是否畅通，在开车前都需适当打开疏水器的副线阀，
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