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第三章 尿素生产技术 水溶液全循环法的工艺流程图 主要设备-- 合成塔5 20世纪50年代以前：双套筒式。外壳碳钢承受压力，内有两个不锈钢套筒，内筒不受压力。液氨从外壳与外筒及外筒与内筒之间的两个环隙，再进入内筒，与CO2反应，这样外筒不与腐蚀介质接触。 缺点：容积利用率低，且不锈钢耗量大。 目前：衬里的高压容器。外筒为多层卷焊受压容器，内部衬有一层耐腐蚀的不锈钢板，隔离尿素甲铵腐蚀介质，外壳保温，防止热量外散。 优点：容积利用率高，耐腐蚀材料用量少，操作方便 主要设备-- 合成塔5 三股物料从合成塔底部进入，呈气液两相混合物的形式自下而上，边反应边流动，不断生成尿素，尿素浓度不断上升。反应后的熔融物从塔顶排出。 主要设备--预分离器6 为解决高负荷生产下出现的中压分解负荷重，一吸塔热负荷高等“瓶颈”问题，使装置高产，低耗和平稳运行，增设了预分离器6，进一步提高了装置的生产能力。 主要设备--预分离器6 一段分解塔出口气体也引入预分离器。 预分离器有改造为预精馏塔的，内装填料，气液逆流接触，可降低出口气体的温度和水分。 气体送入一段蒸发器19下部，充分利用了预分离器出口气体的冷凝热，部分气体冷凝并放出热量，供尿液蒸发用。 主要设备--一段吸收塔10 分两段。下段为鼓泡段，上段为精洗段。 在鼓泡段，气液混合物利用低压循环来的稀甲铵液吸收，在此将气体中绝大多数CO2和几乎全部水蒸气及部分氨气吸收下来转入液相。 在精洗段，未被吸收的气体在塔内上升，与由液氨缓冲槽2来的回流液氨和清洗液与其配成的浓氨水逆流接触，使气体中CO2和水蒸气完全得到吸收，纯的气态氨进入氨冷凝器12，冷凝下来的液氨流入液氨缓冲槽2 一段吸收器起着精馏作用，塔顶得到纯NH3气，塔底是甲铵液。 主要设备--一段吸收塔10 在一段吸收塔中，若液氨中混有少量的CO2，则会生成氨基甲酸铵结晶而堵塞设备和管道，因此一段吸收塔要保证CO2被完全吸收。 在原料返回时，氨以纯氨和甲铵液形式，CO2以甲铵液形式返回，甲铵液肯定会带一定量的水，水是反应不希望的。所以应减少CO2返回量---尽量提高CO2的转化率。 典型操作条件 合成塔：原料液氨、CO2及循环甲铵液自下而上进入合成塔。压力：20-22MPa，温度：185-190℃，氨碳比：4-4.5，水碳比：0.6-0.7，氧含量：0.5-0.8%，停留时间：1h，出口CO2转化率为：62-64%。 分解塔：出口液通过三级分解：中压（1.8-2.5MPa，160 ℃ ）、低压（0.2-0.5MPa,150 ℃ ）、闪蒸（0.05MPa，75%） 蒸发：一段（0.033MPa，95%），二段（0.0033MPa，99.7%） 工艺流程简述 造气炉产生的半水煤气脱碳后，其中大部分的二氧化碳由脱碳液吸收、解吸后，经油水分离器，除去二氧化碳气体中携带的脱碳液，进入二氧化碳压缩机系统，由压缩机出来的二氧化碳气体进入尿素合成塔。 从合成氨车间氨库来的液氨进入氨储罐，经过氨升压泵加压进入高压液氨泵，经过预热后进入甲胺喷射器作为推动液，将来自甲胺分离器的甲胺溶液增压后混合一起进入尿素合成塔。 尿素合成塔内， NH 3/CO2的摩尔比和H2O/ CO2的摩尔比控制在一定的范围内进行反应。 合成后的气液混合物进入预分离器，一段分解，进行气液分离，将分离气相后的尿液送入二段分解，进一步将混合物中的气相除去。 净化后的尿液依次进入闪蒸器、一段蒸发、二段蒸发浓缩，最后得到尿素熔融物，用泵输送到尿素造粒塔喷洒器，经在空气中沉降冷却固化成粒状尿素，并通过尿素塔底刮料机用运输皮带送往储存包装车间。 合成塔： 温度：190-200℃，压力：23-25MPa，氨碳比：4，水碳比：0.37，转化率：72%。 合成塔为高径比18的空塔，用钛衬里，耐高温腐蚀。 分解塔： 高压分解（1.7-1.9MPa，165℃：其热量由塔外的热虹吸式再沸器和塔内的列管式降膜加热器保持）； 低压分解（0.3-0.4MPa，130 ℃ ）； 常压分解（0.1-0.15MPa，92 ℃ ：塔底设有加热器）。 高压分解：高压分解塔3和再沸器2。高压分解塔的上部设有几层筛板，上升的热气体与下降的低温液体逆流接触，进行热量和质量交换，使出口气温度降到125℃，即回收了热量又降低了出气中的水分。 低压分解：低压分解塔5、加热器4和再沸器6。塔底通入少量CO2气，有助于NH3和CO2的气提，并调整溶液中的氨碳比。 常压分解：在闪蒸分解塔7进行，并通入空气进行气提，促使NH3和CO2的彻底分离。 经三次分解得到NH3和CO2含量极低，尿素含量为74%的溶液，送真空结晶器8，在减压下进行绝热蒸发结晶。 结晶尿素经离心分离机10分离和热风干燥，送造粒塔13顶上熔融槽，再次熔融