尿素工艺废液处理工艺比较

Comparison of Treatment Processes of Urea Process Wastewater

张晓静 Xiaojing ZHANG , 王立芹 Liqin WANG

河北正元化工工程设计有限公司河北石家庄 050061 Hebei Zhengyuan Chemical Engineering Design Co., Ltd. Hebei Shijiazhuang 050061

摘要：

比较了水解解吸工艺和水解汽提工艺处理尿素工艺废液的工艺流程、操作条件等情况，并分析了各自的特点。对于采用水溶液全循环工艺的尿素生产装置，水解汽提工艺具有更好的投资和运行的经济性，具有更大的推广价值。

关键词：

尿素; 工艺废液; 水解解吸; 水解汽提;

Abstract：

A comparison is made of the process flows and operation conditions of urea process wastewater treatment processes including hydrolysis desorption process and hydrolysis stripping process, and characteristics of each process are analyzed. For urea production unit with process of total recycle of aqueous solution, the hydrolysis stripping process has better investment efficiency and economical operation.

Keyword：

urea; process wastewater; hydrolysis desorption; hydrolysis stripping;

在尿素生产过程中，无论是采用氨汽提工艺、CO₂汽提工艺还是传统的水溶液全循环工艺，每生产1 t尿素产生约300 kg的工艺废液，其中含有4%~5%(质量分数，下同)的NH₃和1%~3%的尿素。为了有效回收NH₃和尿素并达到排放标准要求，石家庄正元化肥有限公司水溶液全循环尿素装置最初采用水解解吸工艺处理工艺废液，处理量约为20 m³/h，但工艺废液中的尿素无法得到有效分解，处理后的废水不能直接回收使用，还需作进一步处理，故2011年改用水解汽提工艺处理工艺废液，装置处理能力为25 m³/h。2012年新建的CO₂汽提工艺尿素装置采用2.5 MPa水解解吸工艺处理工艺废液，装置处理能力为35 m³/h。

1 工艺流程

1.1 水解解吸工艺

水解解吸工艺流程见图 1。工艺废液首先进入解吸塔上部，NH₃和CO₂从工艺废液中分离出来，然后解吸液进入水解器，尿素发生水解反应，水解液再返回解吸塔下部进行解吸分离。

图 1

水解解吸工艺流程

水解器为卧式结构，由隔板分成9个小室，蒸汽分别进入每个小室，水解操作压力为2.0 MPa，解吸液停留时间约为1 h。解吸塔为两段板式塔，中部设有升气帽，使两段气体连通，解吸操作压力为0.4 MPa。

1.2 水解汽提工艺

在水解汽提工艺流程中，水解塔内设有一定数量的筛板塔盘，板上设有溢流堰和弓形降液管，溢流堰高度较高，所有塔盘载液量决定物料停留时间；在2层塔板间存在气相空间，在蒸汽汽提的作用下可使水溶液中的NH₃和CO₂得到部分解吸，并使水解反应能深入进行。采用高效塔盘内件，使解吸塔与水解塔合二为一，解吸与水解操作压力均为1.2 MPa，物料停留时间在1.5~2.0 h。

2 2种工艺废液处理工艺比较

水解解吸工艺与水解汽提工艺比较见表 1。

表 1

水解解吸工艺与水解汽提工艺比较

项目	水解解吸工艺	水解汽提工艺
处理量/(m³·h^-1)	35	25
主要设备/mm	水解器Ф 2 800×10 630 解吸塔Ф 1 400×35 192	水解塔 Ф 1 600×36 232
水解塔操作条件
操作压力/MPa	2.0	1.2
操作温度/℃	212	190
蒸汽压力/MPa	2.5	1.3
蒸汽温度/℃	225	205
蒸汽用量/(kg·m^-3)	67	300
解吸塔操作条件
操作压力/MPa	0.4
操作温度/℃	151
蒸汽压力/MPa	0.45
蒸汽温度/℃	147
蒸汽用量/(kg·m^-3)	231
废水质量
ρ(NH₃)/(mg·L^-1)	＜5	＜10
ρ(尿素)/(mg·L^-1)	＜5	＜5
装置占地面积	24 m×15 m	14 m×12 m
设备总投资/万元	615	390

由表 1可知：经过水解解吸工艺或水解汽提工艺处理后的废水质量都能达到工艺指标要求；水解解吸工艺和水解汽提工艺处理单位体积工艺废液的蒸汽消耗量相当，但水解解吸工艺占地面积相对较大，设备数量较多，投资相对较高；一般小氮肥企业2.5 MPa蒸汽匮乏，水解汽提工艺只需1.3 MPa蒸汽，适当延长水解器中解吸液的停留时间，即能满足水解工艺要求。因此，建议采用水溶液全循环工艺的尿素生产企业采用水解汽提工艺，而采用汽提工艺的尿素生产企业2种水解工艺均可采用。

3 结语

2种水解工艺都可使尿素生产装置的工艺废液得到回收利用，解吸后的氨气体返回尿素生产系统，可有效降低氨耗和尿素生产成本，并使尿素装置排放废液达到国家环保要求。水解汽提工艺对水溶液全循环尿素生产装置具有更好的投资和运行的经济性，结合蒸汽供给条件，具有更大的推广价值。