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成品尿素中水含量超标的原因分析? 成品尿素中水含量超标的原因分析 杨中鲁 姚 程 (河南省中原大化集团有限责任公司 河南濮阳 457004) 尿素的水含量是尿素产品质量控制中的重要指标 。对于塔式造粒 装置而言,尿素中的水含量,不仅与生产过程控制本身有关,同时受环境因素的影响也比较大。 如何在不同状况下控制好成品尿素中的水份, 本文就相关影响因素进行简要分析,以供参考: 1 蒸发温度对尿素中水含量的影响 尿素的结晶温度为132.7℃,为保证蒸发系统的生产安全 ,蒸发系统一般应在高于尿素结晶温度3~5 ℃的状况下运行。 蒸发系统一、二段设计温度分别为128℃和136℃,实际操作中 蒸发一段温度一般控制在128~132℃,蒸发二段温度一般控制在136~140℃。 生产中严格控制好蒸发系统的工艺指标,对保证最终尿素的产品质量至关重要。控制温度过高,容易导致尿素中的缩二脲含量增高,影响产品质量的另外一个主要指标;控制温度过低, 系统的真空度会有一定程度的降低,尿液得不到充分浓缩,尿液中的水份不能很好地蒸发,严重时,还会导致喷头拉稀,出现质量事故。 在造粒的过程中,从蒸发二段出来的140℃左右的高温熔融尿液,其中所含微量的水份实际呈现为游离状态, 当尿液离开喷头的瞬间,尿液中会有相当一部分水份在此期间闪蒸,闪蒸量的多少随温度的升高而增大。即尿素中的水份与尿液温度存在着这样的变化关系: 尿液温度愈高 ,离开喷头的液滴表面开始固化时间就愈长,尿液中游离态的水份就愈容易逸出;相反, 尿液温度愈低 ,离开喷头的液滴表面开始固化时间就愈短,尿液中水份的逸出量就愈少。因此,适当提高造粒时熔融尿液的温度,有利于减少成品尿素中的水含量。 由于提高尿液温度会增加缩二脲的生成量,因此,在利用提高尿液温度来降低成品尿素中的水份时,要兼顾缩二脲的生成问题。 2 蒸发真空度对尿素中水含量的影响 蒸发系统的真空度,是成品尿素中水份控制的关键。这是由于在真空度较低的状况下,尿液中的水份不能被充分闪蒸,此时尿液的浓度就比较低,造粒后尿素中水含量就有可能超标。所以,生产中一旦发现系统真空度被破坏,蒸发应立即停止造粒,待查明原因,系统真空恢复正常后再送造粒。 蒸发系统一、二段真空度的设计指标分别为0.035mpa和0.003mpa,实际生产中,随负荷和季节的变化,蒸发系统一、二段的真空度一般控制在0.05~ 0.035mpa,0.006~0.003mpa。 生产中,为把尿素中的水份控制在一个较好的状态,在高温、高湿的夏季,要把真空度控制得尽可能高一些;在冬季,由于气温较低,空气干燥,可以将二段真空度控制得低一些。现场适当关小蒸汽升压泵ej153蒸汽切断阀,这样不仅可以节约一定量低压蒸汽,同时还会降低解吸系统的负荷。 3 大气温度和湿度对尿素中水含量的影响 对于塔式造粒过程而言。熔融尿素从造粒喷头至塔底要经过三个过程,即熔融体降温过程、相变过程和冷却过程。这三个过程放出的热量通过塔底进入的空气吸收,当环境温度较高,空气相对湿度较大,入塔 空气中水蒸汽分压大于固体尿素表面水蒸汽分压时,大气中的水份向成品尿素中转移,整个造粒过程中尿素以吸湿为主,成品中水含量就容易超标。因此,在高温、高湿的夏季, 操作中应尽量将蒸发系统的真空度提高一些; 相反,当环境温度较低、空气相对湿度较小时,入塔 空气中水蒸汽分压小于固体尿素表面水蒸汽分压时,则尿素中的水份向大气中转移,整个造粒过程中尿素以放湿为主,此时成品中水份会降到很低, 有时甚至在0.15%左右,这时,为了防止因尿素水份低而产生的粉尘量增大,操作中需要适当将系统的真空度控制的低一些,以提高成品尿素中的水份。 4 风窗开度(塔底通风量)对尿素中水含量的影响 塔式造粒,一般采用自然通风,尿素从塔顶自由下落,空气从塔底风窗进入,与塔顶落下的高温尿素逆向接触,达到尿素冷却降温的目的。塔底进风量愈大,尿素冷却效果愈好,下塔尿素温度就会愈低;相反,塔底进风量愈少,尿素冷却效果就会愈差,塔底温度就会愈高。下塔尿素温度一般以不超过50℃为宜。但不同的季节,塔的通风量对成品尿素中的水含量影响各不相同。 在夏天高温高湿的天气里,由于整个造粒过程尿素以吸湿为主,一般吸湿量在0.1~0.3%左右。塔内进风量愈大,尿素吸收的水份就愈多,成品尿素中的水含量就有可能超标,此时,应适当关小造粒塔底部风窗。但是,夏季在靠调节进风量减少尿素水份的同时,要兼顾下塔尿素的温度不能太高,否则,还有可能对尿素 其它指标造成影响。 在冬季天气比较干燥时,由于整个造粒过程中,尿素以放湿为主,塔内进风量愈大,尿素释放出的水份就愈多,为保持尿素中的水份在正常范围内,冬季一般要把风窗控制在较小的开度。通常可以用热量平衡的方法计算进风量: 以1kg尿素为基准,忽略空气中的湿含量和造粒塔壁的散热,熔融尿素凝固与冷却过程移走 的热量(q)应等于冷却空气所带走的热量(qc)。其值可用下式计算: q = q凝+c(t2—t1) 式中 q凝——为熔融尿液凝固时放出的热量,即等于结晶热,通常可取24.2×10 4j/kgur(57.8千卡/kgur); c—— 固体尿素的比热容,其值随温度的变化而不同,取平均值2.09×103j/kgur·℃(0.5千卡/kgur); t2 ——进塔熔融尿液温度,℃; t1 —— 成品尿素出塔温度,℃; qc = v · ρ ·△i 式中 v——冷空气量,m3; c —— 冷却空气的密度,随温度和 压力不同而变化,温度在20℃、0.1mpa(绝)的空气密度为1.2kg/m3; △i —— 冷却空气进出塔的焓差,j/kg空气; 因为q = qc,则冷却空气量可由下式计算: v=q/ρ ·△i 由于冷却空气在塔内流动不均匀,故取系数为1.1,既v实 = 1.1v 。 若考虑空气中的湿含量,则需计算出湿空气的焓值,则q应为空气焓值和湿空气焓值之和。湿空气密度也需要计算求得。 假设在造粒过程中,入塔尿液的温度为138℃,出塔成品尿素的温度为50℃;入塔空气的温度为20℃,出塔空气的温度为70℃;若不考虑湿空气和塔壁散热造成的影响,每千克尿素冷却时需要的空气量(q凝取24.2×104,c取2.09×103) : 由公式q = q凝+c(t2—t1)得: q = 24.2×104+2.09×103(138—50) ≈ 42.6×104 j/kgur ≈426 千焦/kgur 若ρ 取1.2kg/m3,20和70℃空气的焓值分别为291 千焦/kg和345千焦/kg △i =345—291 = 54 千焦/kg 则实际所需要的冷却空气量: v实 =1.1q/ ρ ·△i= 1.1×426/1.2×54≈7.23 m3 /kg ur 每吨尿素需要的冷空气量为7230 m3 。通常设计时每吨尿素需要的空气量取8000~10000 m3 。若每小时生产70吨尿素,一般需要的最大空气量为7×105 m3 。 由上述计算可知,造粒塔的通风量可以根据系统负荷、环境温度进行调节。在负荷较低时若通风量过大,容易增加塔顶的粉尘量,但风窗开度过小,空气量不够,尿素得不到充分冷却,容易使下塔尿素温度偏高。 5 尿素颗粒的大小与成品尿素中水含量的关系 在正常情况下,相同重量的尿素中,尿素颗粒愈大,其综合表面积愈小;尿素颗粒愈小,其综合表面积愈大。 在空气比较干燥的季节里,由于整体来讲尿素颗粒在降落的过程中呈放湿状态,所以,当颗粒较小时从尿素中释放出的水份相对量就多,颗粒较大时从尿素中释放出的水份相对量就少。相反 ,在高温、高湿的季节里,由于整体来讲尿素颗粒在降落的过程中呈吸湿状态,所以,当颗粒较小时大气进入尿素中水份相对量就多,颗粒较大时大气进入尿素中 的水份相对量就少。 无论在冬季还是夏季,当尿素颗粒增大到一定程度(其极端情况为喷头溢流),即尿素液滴在整个下落过程中,不能充分被冷凝时,也有可能造成水份超标。 6 与蒸发系统相连的冲洗水或蒸汽阀门内漏,对成品尿素中水含量的影响 在生产过程中,如果与蒸发系统相连的冲洗水或蒸汽阀门内漏,会直接导致成品尿素中的水含量增高。尤其是与蒸发二段相连冲洗水和喷头吹扫蒸汽内漏时,对成品尿素中的水含量影响更大,严重时甚至会导致喷头拉稀等现象发生。因此,在蒸发系统各项指标均正常的情况下,如果尿素中的水含量仍然较高,就应重点检查各冲洗水阀门是否有内漏现象。 7 尿素储运过程中有可能出现的问题 尿素在储运 过程中,也有可能造成最终成品尿素中的水含量超标。主要有以下几个方面的原因: a.) 造粒塔进水。造粒塔的顶部、底部百叶窗叶片脱落或底部挡风围裙等损坏时,都会导致阴雨天气时 雨水直接进入造粒塔内,影响尿素中的水含量。 b) 尿素传送过程中进水。从造粒塔出来的尿素到包装机,中间距离很长,如果皮带廊漏雨、风窗损坏或阴雨天气时关闭不及时,也会造成成品尿素中的水含量增加。 c) 散装尿素储存不当。尿素在散装仓库储存期间,如果仓库漏雨或门窗损坏现象,均会出现尿素在储存期间大量吸湿,从而导致成品尿素水含量超标。 d) 因包装袋问题对尿素水份的影响。如果包装袋质量不好,袋子密封不严,存放期间也会因吸湿而导致尿素水含量增加。 e)运输问题。尿素在运输过程中如果遭受雨淋、浸泡等,也会导致尿素水含量增高。 通过上述分析可以看出,成品尿素中水含量的控制,是一个全方位、多环节的控制过程,无论哪个环节出现问题,都会导致最终成品尿素的水含量指标超标,出现不合格品尿素。因此,为保证尿素最终产品的合格,需要从尿素的生产、传送、储存、运输等每一个过程从严控制,才能确保最终到达用户手中尿素 水含量指标不超标。查看更多
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简介
职业:上海宝钢气体有限公司 - 给排水工程师
学校:孝感学院新技术学院 - 生物化学系
地区:海南省
个人简介:千與千尋中最勵誌的話-不要吃太胖哦,會被殺掉的,查看更多
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