煤化工企业尿素生产过程中的节能与降耗研究

　　摘要：能源作为社会群体赖以生存和发展的重要物质基础之一，随着工业经济快速发展，能源消耗量与日俱增。煤化工作为化工行业中的重要组成部分，能源消耗量占比较高，尿素作为传统煤化工产业产品之一，随着国家有关部门对能源消耗总量的控制，节能、减排、降耗将是尿素行业发展的必然选择。

　　关键词：尿素生产;节能;降耗;措施

　　1导言

　　煤炭是我国重要的基础能源，我国能源资源的基本特点是富煤、贫油、少气，为确保我国能源供应安全，煤化工行业近十年来获得飞速发展，尿素作为传统煤化工产业产品之一，尿素产能从2006年的3869万吨增长至2016年的8455万吨，因此加强尿素生产过程中的节能、降耗具有十分重要的意义。

　　2尿素生产工艺简介

　　尿素，化学名称碳酰二胺，动物蛋白质代谢后的产物，是一种由碳、氮、氧和氢组合形成的有机化合物，农业生产过程中通常用作植物的氮肥。尿素生产过程中是将来自合成氨系统的液态NH3和CO2气体，通过加压，控制在一定的条件下反应生成尿素，并将未完全反应的物料分解分离并完全回收;生成的尿素溶液经蒸发除去水分，使其含量达到99%以上，然后将熔融尿液送往造粒塔，加工成合格的固体尿素颗粒。

　　尿素的化学合成反应分为两步：一是液氨和二氧化碳反应生成氨基甲酸铵，二是氨基甲酸铵脱水生成尿素。其中，第一步是强放热的反应，加压有水条件下反应速度很快，第二步是温和可逆的吸热反应，反应速度相对较慢。目前，工业上常用的尿素合成工艺主要有水溶液全循环、CO2汽提法和氨气提法三种方法。

　　3尿素生产过程中节能降耗的重要性

　　节能降耗是企业的生存之本，尿素生产企業也不例外，只有坚持节约发展、清洁发展、安全发展，才能实现企业经济效益又好又快发展。同时，国家节约能源法指出 “节约资源是我国的基本国策”，国家有关部门会每年对企业产品能耗情况进行相关节能审核。当前，我国尿素生产企业存在生产设备与技术落后、能源消耗高以及产出量低等状况，导致经济效益低，不利于企业的长期发展，所以加强尿素生产的节能降耗研究是十分重要。尿素生产企业应当积极对装置设施以及生产技术等进行创新研究，降低尿素产品能耗，助力企业实现良好的经济效益。

　　4尿素企业生产过程中能源因素辨识

　　尿素企业生产过程中能源消耗主要集中在电力和蒸汽两方面，其中电力消耗主要集中在运转电机设备，蒸汽消耗主要集中在尿素合成阶段和蒸发造粒阶段。根据我国现阶段尿素企业现状，部分尿素生产企业由于建厂时间早、生产技术落后、产量低、能耗高、设备陈旧等诸多方面的原因，造成电力、蒸汽等能源的浪费，导致尿素产品单位能耗较高，达不到国家要求的尿素产品单位能耗。

　　5尿素生产过程中节能降耗的措施

　　5.1实现尿素合成塔优化，提高生产转化率

　　对于尿素生产来说，合成塔的转化过程是重要的生产环节，若尿素合成塔本身存在转化率不高的情况，则将直接造成该尿素装置在实际生产过程中的运行效果较差，最终导致生产过程中的各项能源消耗提升。所以，要实现尿素生产过程中的能源消耗量降低，就势必要实现尿素合成塔优化，提高生产转化率。第一，设备设计人员应当加强内件的选择工作。这是由于具有高强性能的内件能在实际使用中避免气液分离现象发生，有效阻止生成物的反混。可有效实现尿素所用的相关物料到时系混合强度与速度得到显著的提升，在实现能源降低的同时提升尿素生产质量;第二，提高尿素合成塔的合成能力，实现规模效益，降低单位产品能耗，实现企业经济利益最大化。

　　5.2优化稳定生产工艺条件，实现二氧化碳转化率提升

　　在尿素生产过程中，要严格稳定工艺生产条件，优化合成工艺指标。合成反应的CO2转化率受压力、温度、进料的氨碳比、水碳比以及物料在合成塔内的停留时间等诸多因素的影响。这就需要操作人员严格执行工艺指标进行操作，尤其是严格把控氨碳比与水碳比，可有效实现二氧化碳实际转化率的提升。提高生产中的氨碳比例可有效避免系统腐蚀，还能进一步促进未反应氨的循环进行;尿素合成过程中会产生一定量的水，而过量的水存在，将可能造成甲氨水解反应，降低转化率，造成转化率降低等不利的影响因素。

　　5.3加强尿素生产中氨的回收系统优化，实现氨耗量的降低

　　尿素在生产过程中要实现氨耗量的最大程度降低，除了要提升合成塔的转化率，还应加强对该设备中回收系统的优化。这是由于在尿素生产过程中只有保证中压吸收塔具有良好的吸收性能，使得之后进入高压圈的甲铵溶液具有较高的氨含量，才能最大程度实现氨耗量的降低。就中压吸收塔的吸收性能来说，吸收塔塔底的温度控制是保证良好吸收效果的重要部分。同时，为保证回收系统具有良好的运行效果，还应严格把控循环水的水温，若温度过高，将对甲铵、碳氨的生成造成限制。此外还应注重蒸汽向解析塔中的输入，蒸汽注入过多或过少都将造成吸收效果的降低。

　　5.4降低尿素生产设备的用电消耗量

　　尿素生产的相关设备往往面临着长周期满负荷的运行条件，在这个过程中会造成过量的用电消耗量。生产企业应加强对相关设备的用电消耗量的控制。首先，在生产过程中应当尽量减少停开设备，避免两台同类型设备在低负荷情况下同时运行。其次，在保证该系统能够长时间进行运行工作的基础上，可通过降低压缩机进入温度，提升大气量以及提高氨泵的打量方式来实现尿素生产过程中的设备用电消耗量降低，不断提升生产负荷。再次，淘汰高耗能的用电设备，更换为先进高效的设备可有效提高设备能效。同时，对大型用电设备如氨泵、一甲泵及CO2压缩机等设备加装变频器，通过改变电机的运转速度、软启动等技术手段，达到节电目的。还有，加强设备巡检维护，通过采用更先进科学的维护设备和技术，减少用能设备损耗，降低用能设备的维护成本，从而有效地减少企业的能源消耗支出。然后，加强生产设备仪表管理，重视仪表显示数值和实际值的对应，保障仪表的准确性。还要考虑到，CO2压缩机拖动方式的选择，是选择使用蒸汽为能源的汽轮机拖动压缩机还是电动机拖动压缩机。最后，对尿素生产过程中的换热器进行定期清洗，提高换热器的换热效果。

　　6结论

　　实现尿素生产过程中的节能降耗对于煤化工企业的生产经济效益提升有着重要的意义，同时也有助于环境保护。在实际生产环节中应当就当前的生产环节进行能耗探讨，抓住当前高能耗现象的根本原因，并积极进行节能装置的设置以及节能技术的应用。从而实现尿素企业生产过程中的节能减耗，提高企业的经济效益。

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