合成氨生產(chǎn)尿素原理

尿素合成氨生產(chǎn)原理一、生產(chǎn)原理尿素分子式(NH2)2C0，是由液氨和二氧化碳，在尿素合成塔反映生成銨基甲酸銨(甲銨)，其中一部分脫水生成尿素，其反映式為：2NH3十C02＝NH2COON4NH2C00NH4＝NH2CONH2十H20根據(jù)此反映機(jī)理，采用不同的壓力、溫度、氨碳比，形成多個(gè)生產(chǎn)工藝。二、二氧化碳汽提工藝二氧化碳汽提工藝特點(diǎn)是合成壓力低，氨碳比低，反映率高而不設(shè)中壓回收系統(tǒng)，流程短。缺點(diǎn)是由于氨碳比低，反映物料為酸性介質(zhì)腐蝕性較強(qiáng)，為防腐蝕在二氧化碳?xì)庵刑砑友踺^多達(dá)成0．55％～0．7％，如操作不當(dāng)在合成塔頂排氣中會(huì)產(chǎn)生過(guò)量氧與氫的爆炸性氣體，故在高壓洗滌器設(shè)有防爆板。在改善型二氧化碳汽提工藝中，為避免合成塔排氣形成爆炸性氣體，而采用了將二氧化碳?xì)庵袣涿摮霓k法即二氧化碳?jí)嚎s機(jī)出口氣體先通過(guò)氣體加熱器將氣體加熱，進(jìn)入脫氫反映器(裝有把催化劑)，然后再將氣體冷卻，這樣增加了三個(gè)高壓設(shè)備，增加了投資。在70年代某些二氧化碳?xì)馓崮蛩乩蠌S進(jìn)行技術(shù)改造，采用加雙氧水技術(shù)進(jìn)行防腐蝕，減少了向二氧化碳?xì)庵屑友鯕饬?，使其達(dá)不到氧氫混合爆炸范疇，該項(xiàng)技術(shù)己得到推廣應(yīng)用?，F(xiàn)將典型的二氧化碳汽提尿素的生產(chǎn)流程介紹以下：1．原料液氨和氣體二氧化碳的壓縮由界外供應(yīng)的液氨，用高壓氨泵將壓力提高到16．0兆帕，經(jīng)氨加熱器進(jìn)一步加熱到70℃，送入高壓噴射器，將高壓洗滌器出來(lái)的甲銨液增壓，一并送人高壓冷凝器的頂部。由界外送來(lái)二氧化碳?xì)怏w，經(jīng)二氧化碳?jí)嚎s機(jī)壓縮至13．79兆帕進(jìn)入其汽提塔底部。2．合成和汽提在高壓甲銨冷凝器上部送人新鮮的液氨，含有氨和二氧化碳的氣提氣以及循環(huán)返回系統(tǒng)的甲銨液也在14兆帕下送入，出口溫度為168～170℃，氨／二氧化碳為2．8～2．9。換熱器用壓力0．4兆帕溫度143℃的沸水冷卻，物料中的氣體被冷凝，并反映生成甲銨，放出冷凝熱和生成熱，產(chǎn)生0．4兆帕的蒸汽，用于后續(xù)工序。在高壓冷凝器中，使氨與二氧化碳全部生成甲銨，大概有78％的氨和70％二氧化碳冷凝成液體，生成的甲銨液與末冷凝的氣體從底部各自的管離開(kāi)高壓甲銨冷凝器，進(jìn)入合成塔底部。反映物在合成塔內(nèi)自下而上通過(guò)，在溫度180~185℃、壓力13．5～14．0兆帕下，將甲銨轉(zhuǎn)化為尿素，二氧化碳轉(zhuǎn)化率為57％～58％，從內(nèi)部溢流管離開(kāi)送人氣提塔。在合成塔頂部出氣中除氨、二氧化碳外，尚有氧、氮、氫、惰性氣體等，送人高壓洗滌器。高壓洗滌器下部是直立管殼式浸沒(méi)冷凝器，器內(nèi)充滿(mǎn)液體，氣體鼓泡向上通過(guò)，上部為鼓泡段。液體出鼓泡段，一部分從內(nèi)溢流管返回浸沒(méi)冷凝段底部，一部分外流出去進(jìn)入噴射泵的吸入口。出口甲銨液的溫度保持在160℃，為了避免冷卻過(guò)分，管外用熱水冷卻，熱水在一種封閉的加壓系統(tǒng)中用循環(huán)水泵循環(huán)。從高壓洗滌器頂部出來(lái)還含氨、二氧化碳?xì)獾亩栊詺膺M(jìn)入吸取塔，被冷凝液吸取后放空。送入吸取塔的冷凝液是從氨水貯槽分別用解吸塔給料泵及升壓泵通過(guò)頂部加料冷卻器送人吸取塔的上段填料層，用閃蒸槽冷凝液泵將閃蒸槽冷凝液送人下段填料層，在塔底所得的稀甲銨液，部分返回下段填料層循環(huán)吸取，部分送人低壓洗滌器中吸取從低壓甲銨冷凝器出來(lái)的氨和二氧化碳。最后甲銨液從低壓洗滌器或吸取器液位槽底部進(jìn)入高壓甲銨泵，升壓后經(jīng)高壓洗滌器返回甲銨冷凝器。因高壓甲銨冷凝器中的壓力要比高壓洗滌器約高0．3兆帕，因此甲銨液必須在高壓噴射器中用16．0兆帕液氨噴射才干返回到反映系統(tǒng)中去。氣提塔，亦稱(chēng)高壓熱交換器，從合成塔底部出來(lái)反映混合物從上部進(jìn)入向下流入管束并以液膜狀態(tài)沿管壁向下流，然后在165～175℃下從底部離開(kāi)。從二氧化碳?jí)嚎s機(jī)來(lái)二氧化碳?xì)怏w從底部進(jìn)入，將溶液中氨和二氧化碳趕出，事實(shí)上約有85％的氨及75％二氧化碳從反映混合物中被氣提出來(lái)，同時(shí)也有某些水蒸發(fā)出來(lái)，出口液體含氨6％～8％。從氣提塔頂部出來(lái)氣體送入高壓冷凝器的頂部。氣提塔用2．0兆帕飽和蒸汽進(jìn)行加熱，與工藝液體相接觸的管子的溫度不能高于200℃，否則會(huì)發(fā)生嚴(yán)重腐蝕。3．循環(huán)離開(kāi)氣提塔的尿素減壓到0．25～0．35兆帕，送入精餾塔。尿液中的一部分甲銨分解，所需的熱由溶液本身供應(yīng)，從而使溶液的溫度下降到105～110℃。溶液從精餾塔底進(jìn)入循環(huán)加熱器，在此溶液的溫度升高到135℃，成果使甲銨再一次分解。在精餾塔底部的分離器中進(jìn)行液氣分離，氣體通過(guò)填料上升，被下流的冷尿液所冷卻。而出精餾塔的氣體與解吸塔來(lái)的氣體一并進(jìn)人低壓甲銨冷凝器的底部。為了取走甲銨生成熱與冷凝熱用調(diào)溫水冷卻，而調(diào)溫水又在循環(huán)水冷卻器中冷卻，這樣可避免冷卻水溫度過(guò)低而引發(fā)固體甲銨生成。低壓甲銨冷凝器頂部的氣液混合物進(jìn)人液位槽，進(jìn)行氣液分離。大部分甲銨液循環(huán)回低壓甲銨冷凝器，而一部分從底部抽出，用高壓甲銨泵送人高壓洗滌器的頂部。從液位槽的液體中分離出來(lái)的氣體隨即進(jìn)入低壓吸取器被甲銨液洗滌，除惰性氣體外全部氣體被吸取下來(lái)，末冷凝的氣體離開(kāi)吸取器頂部放空。從精餾塔底部出來(lái)的溶液減壓后進(jìn)入閃蒸槽，在溶液減壓時(shí)少量的氨同較大量蒸汽從溶液中逸出，使溶液在溫度從135℃降到90～95℃，得到尿素溶液濃度約為73％，通過(guò)大氣腿流入尿液貯槽。4．尿液蒸發(fā)與造粒在蒸發(fā)系統(tǒng)中將尿素溶液中的水蒸發(fā)，濃縮成濃度為99．7％的尿液，蒸發(fā)采用兩段真空蒸發(fā)。二段蒸發(fā)器用0．9兆帕蒸汽供熱，此時(shí)溶液濃縮到99．7％。離開(kāi)二段蒸發(fā)器底部的尿素熔體，由熔融尿素泵送人造粒塔頂?shù)脑炝婎^，噴淋造粒。顆粒狀尿素從造粒塔底出來(lái)被送往貯存包裝。產(chǎn)品尿素含氮≥46．3％(質(zhì)量)，縮二脲≤0．9％(質(zhì)量)。5．解吸在閃蒸槽及蒸發(fā)系統(tǒng)中蒸發(fā)出來(lái)的水蒸氣在冷凝器中冷凝后，含有少量的尿素、氨和二氧化碳，通過(guò)大氣腿流人氨水貯槽。從蒸發(fā)冷凝器來(lái)的含有少量尿素和氨的冷凝液流入氨水貯槽另一小室，被送到解吸塔的頂部。解吸塔是浮閥塔，進(jìn)入的液體通過(guò)各層塔板上的溢流管逐級(jí)流下，從塔底出去。蒸汽從塔底進(jìn)入，由于液體與蒸汽的逆流接觸，液體中的氨和二氧化碳愈來(lái)愈少，而離開(kāi)塔頂?shù)恼羝泻腥拷馕鰜?lái)的氨和二氧化碳以及水蒸氣?；旌蠚馔ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)引人低壓冷凝器，將解吸的氨和二氧化碳循環(huán)回到反映系統(tǒng)中去。解吸塔底部出來(lái)的液體通過(guò)換熱器與入塔溶液換熱后，再通過(guò)塔底液位自動(dòng)控制減壓后送人下水道，水中含有尿素0．2％，含氨0．05％，溫度約70℃。噸尿素耗氨580公斤。80年代引進(jìn)的尿素裝置將解吸塔排出水再經(jīng)高壓水解器用高壓蒸汽將水中含尿素和氨分解回收，使排水中含尿素和氫達(dá)成5×10—6下列，能夠用作鍋爐用水，不再排入下水道。三、新一代改善二氧化碳?xì)馓峁に囆乱淮纳贫趸細(xì)馓峁に嚕瑢⒃瓉?lái)立式高壓冷凝器改為臥式池式冷凝器，將布置高壓設(shè)備的框架減少了。特點(diǎn)是采用池式冷凝器，將原來(lái)立式降膜式甲銨冷凝器改為臥式構(gòu)造，工藝介質(zhì)走殼側(cè)，低壓蒸汽走管側(cè)，殼側(cè)為高壓簡(jiǎn)體內(nèi)襯316L，筒體內(nèi)設(shè)U型管束，材質(zhì)為25-22-2，U型管與管板的焊接采用內(nèi)孔焊，即管子不穿過(guò)管板，只對(duì)管端頭與管板上的25-22-2襯里相焊接，施工難度較大。管內(nèi)通入蒸汽冷凝液用泵強(qiáng)制循環(huán)，運(yùn)用甲銨冷凝反映熱副產(chǎn)低壓蒸汽。汽提氣在臥式殼側(cè)的甲銨液中鼓泡湍動(dòng)冷凝吸取，大大提高了甲銨液在甲銨冷凝器中的停留時(shí)間，大概有63％的尿素在甲銨冷凝器中生成，而可將尿素合成塔容積減少，減少合成塔的高度。由原來(lái)布置高壓設(shè)備高框架由65米降到38．5米，隨之工藝框架也減少了。改善二氧化碳?xì)馓崮蛩睾铣伤捎昧诵滦透咝?，避免塔?nèi)反映溶液的返混現(xiàn)象，合成塔容積較普通的二氧化碳?xì)怏w合成塔減少20％~25％。池式冷凝器為高壓設(shè)備，材質(zhì)規(guī)定高，設(shè)備造價(jià)也高，日產(chǎn)1000噸尿素裝置，設(shè)備費(fèi)超出1000萬(wàn)人民幣，是其缺點(diǎn)。該工藝消耗指標(biāo)較先進(jìn)。四、氨汽提工藝工藝特點(diǎn)是：(1)氨／二氧化碳比較高，為防腐蝕在二氧化碳?xì)庵屑友趿可?，二氧化碳轉(zhuǎn)化率較高。(2)在高壓合成后，設(shè)有中低壓分解循環(huán)回收系統(tǒng)，操作彈性大，在50％負(fù)荷下能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。(3)氣提塔的操作溫度、壓力較高，采用欽材或襯鉻的雙金屬管材，避免腐蝕。(4)尿素合成塔、甲銨冷凝器均布置在地面，沒(méi)有高框架，維修安裝均方便。(5)熱回收完善，蒸汽消耗量較少。工藝流程闡明以下。尿素合成與高壓回收來(lái)自界區(qū)外的液氨，經(jīng)氨升壓泵升壓，再經(jīng)高壓氨泵送入氨預(yù)熱器，高壓液氨用作氨基甲酸銨噴射泵的驅(qū)動(dòng)流體，使來(lái)自甲銨分離器的氨基甲酸銨溶液升至合成壓力。氨與甲銨的混合液進(jìn)入合成塔與人塔的二氧化碳進(jìn)行反映，生成氨基甲酸銨和尿素。由界區(qū)外送來(lái)二氧化碳經(jīng)壓縮機(jī)壓縮至15．69兆帕，在二氧化碳?jí)嚎s機(jī)人口前加入少量空氣用以純化不銹鋼表面，避免由于反映物所造成的腐蝕?；旌衔镌诮的な郊訜崞飨蛳铝鲃?dòng)的同時(shí)被蒸汽加熱。溶液中的二氧化碳由于氨的氣提作用而從溶液中沸騰逸出，從而使溶液中的二氧化碳含量得到減少。來(lái)自氣提塔頂部的氣體和中壓吸取塔并經(jīng)高壓碳銨泵增壓的回收液，送往高壓甲銨冷凝器，全部混合物在此冷凝并經(jīng)噴射泵返回合成塔。2．中壓分解與回收從氣提塔底部出來(lái)的含有低殘留量二氧化碳的溶液減壓至1．765兆帕，進(jìn)人中壓分解分離器頂部，減壓釋放出的氣體和溶液在此進(jìn)行分離。溶液中殘留的甲銨在底部分解器分離。含氨和二氧化碳的中壓分解氣體離開(kāi)分離器頂部進(jìn)入真空預(yù)濃縮器，，被來(lái)自低壓分解回收的一部分碳銨溶液吸取，所產(chǎn)生的熱量供尿素蒸發(fā)使用中壓分解氣最后在中壓冷凝器中冷凝，冷凝熱量由冷卻水移走。在冷凝器中二氧化碳幾乎全部被吸取。從冷凝器來(lái)的混合物流人中壓吸取塔的下部，未吸取和末冷凝的氣體進(jìn)入上部精餾段，二氧化碳在過(guò)程中被吸取，氨則被精餾出來(lái)?；亓靼彼腿腠敳克?，除去出塔氣體中的微量二氧化碳和水。回流液氨經(jīng)氨升壓泵從液氨貯槽抽出送往中壓吸取塔頂部。中壓吸取塔出塔的溶液經(jīng)高壓碳銨液泵再經(jīng)高壓碳銨預(yù)熱器預(yù)熱后，返回到合成回收。含有惰性氣體的氨氣離開(kāi)中壓吸取塔頂部在氨冷凝器中冷凝，冷凝的液氨和含有氨的惰氣進(jìn)人液氨貯槽，由氨回收塔出來(lái)的氨和惰性氣體則送往中壓氨洗滌吸取塔，與逆流冷凝液進(jìn)行接觸洗滌，將氣氨回收。從中壓氨洗滌吸取塔底部出來(lái)的氨水溶液經(jīng)離心泵返回到中壓吸取塔。低壓分解與回收：離開(kāi)中壓分解器收集罐底部的溶液減壓到0．44兆帕后進(jìn)入低壓分解器頂部分離器，減壓釋放出的閃蒸氣體在此分離，殘留的甲銨在底部分解加熱段分解。離開(kāi)低壓分解器分離器頂部的氣體與來(lái)自解吸塔的氣體匯合，首先進(jìn)入氨預(yù)熱器進(jìn)行吸取和冷凝，然后進(jìn)入低壓冷凝器，用冷卻水進(jìn)行再吸取和將冷凝熱帶走。惰性氣體在洗滌塔中被清洗后排放。混有殘留情性氣體的液體被送到碳銨液貯槽，再經(jīng)離心泵將碳銨液送至真空預(yù)濃縮器分離器。真空預(yù)濃縮：由低壓分解器收集器底部出來(lái)的溶液減壓到0．034兆帕，進(jìn)入降膜式真空預(yù)濃縮器。頂部減壓釋放分離閃蒸氣體，殘留的甲銨在底部分解加熱段分解。從頂部出來(lái)的氣體進(jìn)人真空系統(tǒng)。真空預(yù)濃縮器底部液位罐的尿素溶液經(jīng)尿液泵送到真空濃縮系統(tǒng)。3．尿素濃縮及造粒來(lái)自尿素溶液泵的濃度約為85％的尿素溶液送往真空濃縮器，蒸發(fā)汽液被真空系統(tǒng)抽走。由二段真空分離器分離下來(lái)的熔融尿素經(jīng)熔融尿素泵送往造粒塔頂部噴頭噴淋造粒，經(jīng)造粒塔形成顆粒狀成品尿素。4．廢水解決來(lái)自真空系統(tǒng)的工藝?yán)淠汉邪?、二氧化碳和尿素，收集于工藝?yán)淠嘿A槽中。然后由冷凝液泵先經(jīng)預(yù)熱器預(yù)熱后送入解吸塔。通過(guò)塔上部的初步汽提后來(lái)，由水解槽給料泵送入水解槽預(yù)熱器中換熱，然后進(jìn)入尿素水解槽。由尿素水解槽出來(lái)的氣體與解吸塔頂部出來(lái)的氣體匯合并與低壓分解器分離出來(lái)的氣體混合在一起，然后送入氨預(yù)熱器。由解吸塔底部出來(lái)的凈化廢水含氨和尿素不大于5×10-6，換熱冷卻后送出尿素界區(qū)，再經(jīng)離子交換樹(shù)脂解決后可用作鍋爐給水。五、水溶液循環(huán)法與二氧化碳?xì)馓峒夹g(shù)相結(jié)合該法是將水溶液循環(huán)法與二氧化碳?xì)馓峒夹g(shù)相結(jié)合。其特點(diǎn)是較高氨／二氧化碳比，轉(zhuǎn)化率較高；氣提塔上部設(shè)立塔板，下部為液膜換熱器，氣提效率高；高壓甲銨冷凝器的熱量用于回收副產(chǎn)蒸汽，熱運(yùn)用率較高。其工藝流程闡明以下。1．合成由界外送來(lái)液氨經(jīng)高壓氨泵加壓后經(jīng)氨預(yù)熱器送入尿素合成塔。由界外送來(lái)二氧化碳經(jīng)二氧化碳?jí)嚎s機(jī)壓縮至18．2兆帕，送入氣提塔，在二氧化碳?jí)嚎s機(jī)的中段加入防腐用的空氣。來(lái)自回收工段的循環(huán)甲銨溶液由高壓甲銨泵送到2號(hào)甲銨冷凝器和高壓洗滌器。合成塔操作壓力18．04兆帕，操作溫度190℃，氨與二氧化碳分子比為4，二氧化碳轉(zhuǎn)化率為邱％，合成反映生成物從中心管溢流從塔底排入氣提塔。在氣提塔上部，來(lái)自合成塔的合成尿素溶液與來(lái)自下部的二氧化碳?xì)怏w接觸，進(jìn)行有效的二氧化碳?xì)馓?。在氣提塔下部，合成尿素溶液中所含的氨基甲酸銨和過(guò)量的氨通過(guò)二氧化碳?xì)馓岷驮诮的な綋Q熱器中的蒸汽進(jìn)行分解和分離出來(lái)。氣提塔的操作壓力為18．04兆帕，溫度為177℃，塔頂氣體送到1號(hào)和2號(hào)甲銨冷凝器中。在甲銨冷凝器中，氣提塔的塔頂氣體被冷凝下來(lái)，并被來(lái)自回收工段的循環(huán)甲銨溶液吸取，在此冷凝熱和吸取熱用于1號(hào)甲銨冷凝器中產(chǎn)生0．59兆帕的蒸汽和在2號(hào)甲銨冷凝器中加熱氣提塔出口尿素溶液。甲銨冷凝器底部的氣體和溶液都送到合成塔中。從合成塔頂部出來(lái)氣體含有少量氨、二氧化碳，送到高壓洗滌器進(jìn)行回收。在洗滌器中，運(yùn)用循環(huán)甲銨溶液回收氨和二氧化碳，然后送入l號(hào)甲銨冷凝器作吸取劑。從洗滌器頂部出來(lái)氣體送人高壓分解器，以進(jìn)一步回收氨和二氧化碳。2．凈化從氣提塔底出來(lái)尿素溶液先經(jīng)2號(hào)甲銨冷凝器預(yù)熱至155℃，然后送往高壓分解器，由內(nèi)部熱交換器中的蒸汽冷凝液進(jìn)一步加熱，將氨基甲酸銨分解成氣氨和二氧化碳，然后將氣體送到高壓吸取塔中。當(dāng)大部分氨基甲酸銨在高壓分解器中分離出來(lái)后，尿素溶液在降壓到0．35兆帕狀況下被送入低壓分解器，溶液進(jìn)一步提純到殘存氨和二氧化碳含量分別為0．5％和0．4％。低壓分解器分離出來(lái)的氣體送到低壓吸取塔，尿素溶液被送到閃蒸分離器進(jìn)行最后階段提純，通過(guò)真空閃蒸將殘存的氨和二氧化碳進(jìn)一步分離出來(lái)。在尿素溶液槽出口處的尿素溶液中含有大概70％的尿素和大概0．4％的氨，此尿素溶液被尿液泵送到濃縮工序。3．濃縮，造粒尿素溶液首先送到真空濃縮器，濃縮至大概84％尿素。尿素溶液在0．02兆帕真空下，由低壓蒸汽加熱至132℃，使出真空濃縮器的尿素濃度達(dá)95．5％。通過(guò)濃縮的尿素溶液被送到最后濃縮器，由低壓蒸汽加熱至138℃，在最后分離器，在0．肋3兆帕真空下，溶液濃縮至含尿素99．8％，由熔融尿素泵送往造粒塔頂部。通過(guò)造粒噴頭向塔內(nèi)噴灑造粒，落在塔底尿素經(jīng)皮帶送往倉(cāng)庫(kù)貯存或進(jìn)行包裝。4．回收來(lái)自低壓分解器的塔頂氣體被送到低壓吸取塔。在高壓吸取塔中形成的甲銨溶液，經(jīng)甲銨泵輸送，其中一部分循環(huán)至2號(hào)甲銨冷凝器，另一部分通過(guò)合成工段的洗滌塔循環(huán)至1號(hào)甲銨冷凝器。5．工藝?yán)淠旱慕鉀Q來(lái)自最后濃縮器表面冷凝器的冷凝液在工藝?yán)淠壑惺占蠼?jīng)吸取泵送入洗滌塔，用于洗滌來(lái)自高壓吸取塔的放空氣體。來(lái)自第一和第二表面冷凝器的工藝?yán)淠涸诠に嚴(yán)淠嘿A槽貯存，然后經(jīng)工藝?yán)淠罕盟椭凉に嚴(yán)淠簹馓崴?，通過(guò)蒸汽氣提從冷凝液中將氨和二氧化碳汽提出來(lái)，塔頂氣體送至低壓分解器進(jìn)行回收。來(lái)自工藝?yán)淠龤馓崴虚g段的氣提冷凝液用泵送到尿素水解器，在該水解器中尿素全部水解為氨和二氧化碳。來(lái)自尿素水解器的工藝?yán)淠涸俅嗡偷焦に嚴(yán)淠簹馓崴虏?，其中的氨和二氧化碳?xì)馓岢鰜?lái)。解決后的工藝?yán)淠褐心蛩睾桶焙烤淮笥?×10—6，送出界區(qū)可用作鍋爐給水。六、全循環(huán)改良法工藝其特點(diǎn)是尿液先結(jié)晶，再熔融造粒以減少縮二服。其工藝流程簡(jiǎn)述以下：1．尿素合成來(lái)自界外的液氨經(jīng)高壓液氨泵加壓至26兆帕送人合成塔。來(lái)自界外的二氧化碳?xì)饨?jīng)二氧化碳?jí)嚎s機(jī)加壓至26兆帕，送入合成塔。氨和二氧化碳在塔內(nèi)反映，合成塔操作壓力25兆帕，頂部溫度200℃，氨／二氧化碳為4，水／二氧化碳為0．37，二氧化碳轉(zhuǎn)化率為71．7％。2．尿液的分解和結(jié)晶分離(1)高壓分解：從合成塔頂出來(lái)的反映物經(jīng)減壓閥減壓至1．7兆帕進(jìn)入高壓分解塔，由高壓分解塔再沸器來(lái)提供攘俊?/span>(2)低壓分解：高壓分解塔底部出來(lái)的溶液通過(guò)液位調(diào)節(jié)閥減壓至0．25兆帕進(jìn)入低壓分解塔上部，在低壓分解塔上部，運(yùn)用顯熱使部分氨和二氧化碳?xì)饣?，然后分兩路同時(shí)進(jìn)入換熱器和再沸器，再回到低壓分解塔下部填料段，與上升的二氧化碳?xì)饽媪鹘佑|，進(jìn)行氣提，使甲銨進(jìn)一步分解成氨和二氧化碳。(3)氣體分離：從低壓分解塔底部出來(lái)含有少量氨和二氧化碳的尿素溶液繼續(xù)減壓至0．03兆帕，進(jìn)入氣體分離塔上部。運(yùn)用顯熱進(jìn)行氨和二氧化碳分離。閃蒸后溢流到塔下部，；塔下部設(shè)填料段和U型管加熱器，尿液經(jīng)填料與由尾氣循環(huán)鼓風(fēng)機(jī)送來(lái)的空氣逆流接觸進(jìn)行氣提，使氨和二氧化碳分離，再經(jīng)U型管力口熱器將尿液加熱，這時(shí)尿液濃度達(dá)74％。(4)尿液結(jié)晶：從氣體分離塔底部出來(lái)的濃度為74％尿素溶液，由尿液泵送到結(jié)晶器。結(jié)晶器上部采用真空結(jié)晶，通過(guò)上部真空蒸發(fā)，尿液濃度達(dá)成82％~86％，在結(jié)晶器下部有結(jié)晶尿素形成／含結(jié)晶尿素的濃尿液，由料漿泵送至離心機(jī)分離，經(jīng)離心機(jī)分離后出來(lái)的結(jié)晶尿素含水2．4％下列，縮二脲0．1％，縮二脲的下降是靠加入的縮二脲洗滌水將縮二脲洗人母液中。從離心機(jī)出來(lái)偽母液收集在母液貯槽，—由母液泵送出一部分進(jìn)人低壓吸取塔，并最后返回合成塔，其它大部分返回結(jié)晶器繼續(xù)濃縮結(jié)晶。3．干燥和造粒從離心機(jī)出來(lái)的粉狀尿素進(jìn)入氣流于燥器，經(jīng)送風(fēng)機(jī)及造粒塔頂?shù)臍饬鞲稍锲饕L(fēng)機(jī)抽吸，將尿素經(jīng)氣流輸送管送至塔頂，進(jìn)入旋風(fēng)分離器，將尿素分離下來(lái)，送入熔融器，將尿素熔融后送至造粒塔噴頭造粒。粒狀尿素落至沸騰床冷卻器，將尿素冷卻后從沸騰床溢出經(jīng)皮帶輸送機(jī)將產(chǎn)品尿素輸往倉(cāng)庫(kù)或進(jìn)行包裝。4．回收將各段分解塔分解出來(lái)的氨和二氧化碳分別回收，再返回合成塔。七、HEC尿素工藝HEC尿素工藝其特點(diǎn)是：(1)設(shè)有兩個(gè)尿素合成塔。第一塔為主合成塔，操作壓力22～24兆帕，溫度195℃，氨／二氧化碳＝3．6，水／二氧化碳＝0，二氧化碳轉(zhuǎn)化率為75％。第二塔為輔助合成塔亦稱(chēng)副塔，操作壓力16兆帕，溫度190℃，氨／二氧化碳＝4．5，水／二氧化碳＝1．3，二氧化碳轉(zhuǎn)化率61．0％。兩塔平均轉(zhuǎn)化率達(dá)71％較其它尿素工藝均高。(2)中壓、低壓回收系統(tǒng)設(shè)備小。(3)物料、動(dòng)力消耗較少。采用該法對(duì)全循環(huán)法尿素裝置進(jìn)行技術(shù)改造可減少氨耗、汽耗，經(jīng)濟(jì)效益較好。蒸發(fā)話系統(tǒng)與其它工藝大致相似，茲將高壓部分及回收部分工藝流程介紹以下：來(lái)自界外二氧化碳經(jīng)二氧化碳?jí)嚎s機(jī)加壓至25兆帕與高壓液氨泵加壓后的液氨混合后先進(jìn)入甲銨冷凝器，氨和二氧化碳反映生成熱用來(lái)副產(chǎn)低壓蒸汽，出甲銨冷凝器反映混合物進(jìn)入第一合成塔，從塔頂部出來(lái)進(jìn)入高壓分解器上部分離器，高壓分解器是用2．45兆帕蒸汽加熱產(chǎn)憤怒提作用。從分離器上部出來(lái)溶液進(jìn)入第二合成塔，從中壓吸取塔回收甲銨液經(jīng)高壓甲銨泵送入第二合成塔，從第二合成塔出來(lái)尿素溶液也送人高壓分解器上部分離器，一塔、二塔的尿素溶液在高壓分解器底部出來(lái)進(jìn)入中壓分解器，從中壓分解器出來(lái)進(jìn)入低壓分解器，從底壓分解器出來(lái)尿素溶液送往蒸發(fā)器，在真空下蒸發(fā)水分，尿素濃度達(dá)四％，然后用熔融尿素泵送往造粒塔造粒。從低壓分離器上部分離器出來(lái)氣體送人低壓冷凝器，從低壓冷凝器出來(lái)碳銨溶液經(jīng)氣液分離器出來(lái)用低壓碳銨泵送人中壓吸取塔底部。從第二合成塔頂部出來(lái)氣體送人中壓分解器上部分離器，從上部分離器出來(lái)氣體先經(jīng)一段蒸發(fā)器下加熱器回收熱量，然后送往中壓吸取塔與塔上部噴淋下來(lái)液氨接觸被吸取生成甲銨液／經(jīng)高壓甲銨泵送入第二合成塔。從中壓吸取塔頂部出來(lái)氣氨送入氨冷凝器，冷凝成液氨流人液氨貯槽，循環(huán)使用。八、大顆粒尿素的制造大顆粒尿素肥效好，更適宜機(jī)械施肥，可與磷銨滲混制成混復(fù)肥，不僅用作農(nóng)作物施肥，還可用飛機(jī)撒播對(duì)森林進(jìn)行施肥。并且大顆粒尿素生產(chǎn)裝置排放空氣中含尿素粉塵少，不大于25毫克／米3(標(biāo))，更有利環(huán)保。大顆粒尿素在世界尿素年總產(chǎn)量比例由20世紀(jì)70年代的3．6％提高到現(xiàn)在的20．5％左右。生產(chǎn)大顆粒尿素有轉(zhuǎn)鼓造粒和流化床造粒技術(shù)，我國(guó)現(xiàn)都采用了流化床造粒，茲將生產(chǎn)流程介紹以下：采用流化床生產(chǎn)大顆?？墒∪ザ握舭l(fā)器，從熔融尿素泵送來(lái)濃度為96％尿液，溫度128~135℃人尿液甲醛混合器。甲醛溶液貯槽內(nèi)的溶液通過(guò)兩臺(tái)計(jì)量泵，一臺(tái)送人尿液甲醛混合器，另一臺(tái)的甲醛溶液加水混合后送入造粒器至造粒器洗滌器的氣相管內(nèi)。出尿液甲醛混合器的溶液進(jìn)人造粒器的霧化噴嘴，在霧化空氣的作用下被噴灑在懸浮在造粒器流化床上的尿素粒子上。霧化空氣由空氣鼓風(fēng)機(jī)提供，送人造粒器下部，通過(guò)多孔板人流化床層。出造粒器頂部的氣體含有尿素粉塵，在進(jìn)入造粒器洗滌器以前噴人甲醛與水混合后的溶液，可促使氣相中的氨被吸取。在造粒器洗滌器內(nèi)，氣相中的尿素粉塵被上部噴灑的尿液吸取。增濃后的尿液從循環(huán)泵出口抽出排入循環(huán)槽，同時(shí)從冷卻器洗滌器循環(huán)泵抽出部分稀尿液人造粒洗滌器作為補(bǔ)充水，洗滌后氣體通過(guò)抽風(fēng)機(jī)排出，與冷卻器洗滌器抽風(fēng)機(jī)來(lái)的氣體混合后，通過(guò)排氣筒排氣，氣體含尿素粉塵不大于25毫克／米3(標(biāo))。造粒器內(nèi)的尿素粒子通過(guò)取出器取出，經(jīng)安全篩入第一流化床冷卻器，經(jīng)安全篩分出的結(jié)塊尿素入循環(huán)槽。在槽內(nèi)部．溶解，尿液濃度約為45％，通過(guò)循環(huán)泵送回真空濃縮器進(jìn)行濃縮成96％尿素溶液。在第一流化床冷卻器內(nèi)，尿素粒子從95℃降至60℃，冷卻用空氣由第一冷卻器流化風(fēng)機(jī)提供。冷卻器的尿素粒子經(jīng)斗式提高機(jī)，給料器人振動(dòng)篩。振動(dòng)篩有兩層篩網(wǎng)，上層不合格的大尺寸粒子入破碎機(jī)料斗，經(jīng)破碎機(jī)破碎后的粒子與下層來(lái)的不合格的小尺寸粒子一起經(jīng)溜管人造粒器。從振動(dòng)篩上下兩層篩網(wǎng)之間來(lái)的合格粒子人最后冷卻器。最后冷卻器是為了在夏季氣溫高的地區(qū)仍能將產(chǎn)品粒子溫度降到50℃。最后冷卻器流化空氣在空氣冷卻器中用氨冷到6℃，分離凝結(jié)水后，再將空氣預(yù)熱到13℃用風(fēng)機(jī)送人最后冷卻器。出最后冷卻器尿素產(chǎn)品可送往倉(cāng)庫(kù)或包裝廠房進(jìn)行包裝。出第一流化床冷卻器及最后冷卻器的氣體，被抽出送至冷卻器洗滌器，在此用冷卻器洗滌器循環(huán)泵來(lái)的稀尿液進(jìn)行洗滌，以回收氣休中的尿素粉少。尿素重要生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)展一CO2氣提工藝1.重要技術(shù)特點(diǎn)：①流程簡(jiǎn)樸：由于合成工段氣提效率很高，減小了下游工序的復(fù)雜程度，是現(xiàn)在惟一工業(yè)化、只有單一低壓回收工序的尿素生產(chǎn)工藝，操作方便、投資小、可靠性強(qiáng)、運(yùn)轉(zhuǎn)率高、維修費(fèi)用低；②高壓圈工藝優(yōu)化組合：操作壓力為l3.6MPa、氨/碳比為1∶2.95、合成溫度180～183℃、冷凝溫度為167℃、氣提溫度190℃、氣提效率為80%以上，這些參數(shù)都比較溫和，采用25-22-2CrNiMo材料即可達(dá)成材質(zhì)耐腐蝕性的規(guī)定，設(shè)備制造和維修費(fèi)用低；③電耗低：由于操作壓力低，因而高壓氨泵、高壓甲銨泵的功耗也低。由于氣提效率高且沒(méi)有中壓回收工段，沒(méi)有單獨(dú)的液氨需循環(huán)回收，甲銨液的循環(huán)量也少，因而進(jìn)一步減少了循環(huán)氨、甲銨所必須的功耗；④采用池式冷凝器：池式冷凝器作為初級(jí)反映器使合成塔的體積減少了約50%、尿素框架的高度為76m左右；⑤安全系數(shù)高：在脫氫轉(zhuǎn)化器中，通過(guò)鈍化燃燒除去原料CO2中的H2、CO等可燃性氣體，使高壓和低壓放空氣均處在爆炸范疇之外，工藝裝置安全性高；⑥污染小：工藝?yán)淠航?jīng)水解解析后，不僅減少了氨損失，也消除了對(duì)環(huán)境的污染。2.技術(shù)進(jìn)展+TM超優(yōu)工藝:其重要優(yōu)點(diǎn)：①采用了新型高效的塔盤(pán)，新塔盤(pán)上設(shè)有氣體分布系統(tǒng)的液體上升管，以使塔盤(pán)上氣相和液相混合均勻，可消除常規(guī)塔盤(pán)上存在溝流和返混的現(xiàn)象；②臥式池式冷凝器取代原立式池式冷凝器，并且含有浸沒(méi)U型管束；③進(jìn)一步減少了尿素主框架的高度：通過(guò)采用新型高效塔盤(pán)、臥式池式冷凝器、減少合成塔的容積和減少塔的高度、增設(shè)借液氨為動(dòng)力的高壓氨噴射器等辦法，主框架的高度由原76m降到38.5m；④增設(shè)CO2脫H2裝置，使CO2氣中H2體積分?jǐn)?shù)由0.5%降到0.005%下列。大顆粒尿素流化床工藝:挪威海德魯公司大顆粒尿素流化床造粒技術(shù)重要特點(diǎn)：①采用濃度為95%～96%的尿素液作原料，尿素液只需一段蒸發(fā)濃縮，簡(jiǎn)化了尿素系統(tǒng)流程；②由于省去了二段蒸發(fā)系統(tǒng)，節(jié)省了二段蒸發(fā)加熱和抽真空所消耗的蒸汽，減少了工藝?yán)淠?，?duì)應(yīng)也減少了水解負(fù)荷，同時(shí)也減少了冷卻水用量；③造粒機(jī)采用空氣霧化和流化相結(jié)合的造粒技術(shù)，效率高，生產(chǎn)能力大，成品質(zhì)量好、強(qiáng)度高；④操作簡(jiǎn)樸，開(kāi)車(chē)時(shí)間短，投料后1h內(nèi)即可出產(chǎn)品；操作彈性大，負(fù)荷變化范疇為30%～110%；⑤與其它機(jī)械造粒裝置相比，返料比低，從而強(qiáng)化了設(shè)備能力并減少了造粒過(guò)程中的能耗；⑥采用添加劑使流化床生成的粉塵少，且含塵尾氣采用濕式洗滌，吸取效率高，放空尾氣中尿素粉塵含量達(dá)成環(huán)保規(guī)定；⑦裝置可靠性高，造粒機(jī)、粉塵洗滌器等因無(wú)磨損部件，壽命可達(dá)25年以上。二NH3氣提工藝1.重要技術(shù)特點(diǎn):①合成塔進(jìn)料NH3/CO2摩爾比為3.3～3.6，CO2轉(zhuǎn)化率較高，減少了高壓回路后來(lái)的循環(huán)回收負(fù)荷；②由于合成系統(tǒng)NH3/CO2摩爾比較高和設(shè)備選材恰當(dāng)，大大減輕了設(shè)備的腐蝕問(wèn)題，無(wú)需專(zhuān)門(mén)鈍化高壓系統(tǒng)沒(méi)備，另外，即使事故停車(chē)，能夠封塔幾天而無(wú)需排放，封塔3天再開(kāi)車(chē)后尿素產(chǎn)品仍為白色；③中、低壓分解加壓器均為降膜式，操作過(guò)程積液量少，即使停車(chē)排放，NH3和CO2的損失量也少；④由于采用了甲銨噴射泵，全部高壓設(shè)備均可布置在地面上，無(wú)需高層框架，可節(jié)省投資，大大加緊建設(shè)進(jìn)度；⑤由于有中壓分解段，增加了操作的靈活性和彈性，可通過(guò)變化氣提效率和高壓甲銨冷凝器的副產(chǎn)蒸汽量來(lái)調(diào)節(jié)整個(gè)裝置的蒸汽平衡，使之在最佳的條件下操作；⑥工藝?yán)淠航?jīng)水解解析解決后，不僅徹底消除了污染，減少了氨和尿素的損失，并且解決后的冷凝液還可作為鍋爐給水；⑦造粒改用轉(zhuǎn)鼓造粒技術(shù)，克服了原來(lái)噴淋造粒尿素硬度小、粒柱小、易結(jié)塊且從塔頂排放的氨和尿素粉污染環(huán)境的缺點(diǎn)。2.技術(shù)進(jìn)展：現(xiàn)在該工藝技術(shù)的最新進(jìn)展為：增加吸取塔來(lái)回收低壓系統(tǒng)放空的氨，可減少尿素裝置氨耗，預(yù)計(jì)每年可回收氨300～500t；氣提塔換熱管由襯鋯雙金屬不銹鋼材質(zhì)替代鈦材，這種材料可有效地避免沖刷腐蝕；BD放空管線及放空煙筒由不銹鋼材質(zhì)替代碳鋼材料；柱式高壓氨泵以脫鹽水來(lái)替代密封油，每年節(jié)油20kL；采用轉(zhuǎn)鼓造粒技術(shù)，可增強(qiáng)成品的硬度，使顆粒增大，不易結(jié)塊。三ACES工藝1.重要技術(shù)特點(diǎn)：①合成塔的操作條件優(yōu)化、氣提塔內(nèi)構(gòu)造特殊設(shè)計(jì)以及分解、分離所需的熱量不需外部供應(yīng)，能耗減少；②該法NH3/CO2摩爾比高達(dá)4.0，對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)化率也高達(dá)68%；③在腐蝕性強(qiáng)的部位采用雙相不銹鋼，減