生产尿素的工艺制造技术

节能型尿素生产新工艺，液氨，ＣＯ－［２］在带有内置列管换热器的合成塔内合成尿素，ＣＯ－［２］转化率达７２％以上。采用ＣＯ－［２］在钛衬里，内设分离段，填料精馏段，降膜式列管换热器三段组合式气提塔内，气提分解未反应物，尿素溶液经一分塔、二分塔、闪蒸器分解分离后，凭借压差直接进入蒸发器浓缩为熔融尿素，造粒得产品。ＣＯ－［２］转化率高，减轻了后序工段的负荷。高压设备采用地面水平布置，施工维修方便。本工艺能耗低、操作安全，投资省，效益高。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属氨加工工艺类，具体地属于以氨、CO2为原料生产尿素的工艺类。目前世界上用氨和二氧化碳生产尿素的工艺很多，最具有代表性的可分为全循环法和气提法两大类。全循环法又以水溶液全循环法和热循环法最为著名，气提法分为CO2气提法，NH3气提法，IDR法和ACES法四种。ACES工艺是日本三井东压公司和东洋工程公司在CO2气提法基础上加以改进，于1982年开发出来的。ACES工艺流程图如图2所示，具体工艺为液氨经升压，预热后由泵3打入合成塔4。CO2经压缩机1压缩后，大部分进入气提塔6作气提剂，小部分进低压分解塔50，作低压气提剂。从第一、二甲铵冷凝器5、5′底部流出的甲铵进入合成塔底部与进入底部的液氨发生反应生成尿素，再从塔底流出至气提塔6。尿液在塔内自上而下与气提气逆流接触，进入气提塔下部的降膜式换热器。从合成塔顶部出来的气体送往高压洗涤器46，经洗涤吸收后进入第一甲铵冷凝器5作吸收剂，未凝气体进入中压分解塔47，进一步回收CO2、NH3。从气提塔塔顶出来的混合气体经第一、二甲铵冷凝器吸收冷凝成浓甲铵液返回合成塔，放出的热量用于付产蒸汽和加热从气提塔底部出来的尿素溶液。尿素溶液加热后送往中压分解塔47，在塔内进一步加热，甲铵进一步分解成NH3、CO2。气体由泵48送往中压吸收器49予以回收。尿素溶液进一步减压送至低压分解塔50，在塔内通过加热分解未反应物，使尿素溶液中的残余氨、CO2分别降至0.7%、0.4%以下。尿素溶液再从塔底导出送至预浓缩器52，再经蒸发加热器53浓缩成熔融尿素，在蒸发分离器54分离后由泵43打往造粒塔45造粒。离开中压分解塔47的气相进入中压吸收器49，由来自低压循环系统的氨水吸收形成甲铵液，经高压甲铵泵48加在后送往高压洗涤器46，离开低压分解塔50的气相进入低压吸收器51，经工艺冷凝液吸收后形成氨水，由氨水泵16送往中压吸收器49。蒸发气相在表面冷凝器中55冷凝，未凝气体由喷射器22抽出，冷凝器得的工艺冷凝液收集在氨水槽39中，经解吸泵40送至解吸换热器57，换热后送入解吸-水解系统57。ACES工艺高压设备采用高框架(约70m)布置，施工安装和操作维护不够方便。另外在该工艺中采用两台甲铵冷凝器，其中一台付产0.50MPa蒸汽，另一台管壳两侧均为工艺介质，工艺条件苛刻，操作难度大;该工艺所采用二段组合式气提塔，即筛板段+列管加热段，虽比其它工艺有所改进，但仍不十分理想。采用高压洗涤器存在不安全因素。能耗大，生产每吨尿素蒸汽消耗0.58吨。本专利技术的目的旨在设计一种新的节能型尿素生产工艺，以克服以上几种工艺存在的不足。采用本工艺，能耗低，气提分解率高，操作安全，设备投资少。本专利技术的目的是以下述方式实现的，节能型尿素生产工艺流程为液氨经增压到25MPa，并将来自甲铵冷凝器5的甲铵液增压后一并进入合成塔4。CO2气经加压到21MPa，一部分作为气提剂送往钛材衬里的气提塔6内，另一部分加入到合成塔4上部。NH3、CO2、甲铵从合成塔顶部进入到合成塔4内的内置列管式换热器中，进行甲铵生成反应，释放的热量用于列管外侧的甲铵脱水反应，生成尿素。尿素液从气提塔塔顶先进入分离段进行气液分离，气相进入甲铵冷凝器5，液相流入中部填料精馏段，调整NH3、CO2比后，进入下部降膜式列管换热器，用原料CO2气体气提分离未反应物。气提塔的操作条件为17.5-18.5MPa，底部温度180-190℃。气提后的尿素溶液减压至1.8MPa后进入一分塔7上部进行闪蒸分离，分离后的尿素液进入下部加热段，甲铵在此分解，分解后的气液混合物再自塔下部上升到塔上部进行分离。气相送到一段蒸发器热能回收段30，液相减压至0.29-0.39MPa后，送入二分塔12，在塔内被蒸汽加热到135-140℃，此时残存的过剩氨及甲铵完全分解气化进入气相，气液混合物经分离，气相自塔顶排出进入二循一冷器14，尿素溶液自塔底排出经减压至0.044MPa后进入闪蒸加热器25，并在闪蒸分离器26分离为气液两相。闪蒸气和一段蒸发气分别送入闪蒸冷凝器29和一段蒸发冷凝器33。温度为90℃，重量浓度为71%的尿素溶液排往一段蒸发器30，在压力0.033MPa、温度130℃下浓缩至96%(重量)送往二段蒸发器35，再在0.0033MPa、140℃下浓缩至99.7%，成为熔融尿素。熔融尿素送往造粒塔45造粒，包装得产品。下面参照附图详述本专利技术的内容附图说明图1 本专利技术工艺流程2 ACES工艺流程图参照附图，纯度≥99.8%，压力为2.2MPa、温度≤30℃的来自合成氨装置的原料液氨，经高压液氨泵3加压到25MPa后，作为喷射器的驱动流体将来自甲铵冷凝器5的甲铵液增压后一并进入合成塔4。纯度≥98.5%，压力为0.103MPa、温度≤40℃的来自合成氨装置的原料CO2气体，通过CO2压缩机1加压到21MPa后，一部分作为气提剂送往气提塔，另一部分直接加入到合成塔4。合成回路所需的防腐空气在CO2压缩机入口处加入。合成塔采用不锈钢或更耐腐蚀材料作衬里，内置列管换热器。NH3、CO2和甲铵三股物料在内置列管换热器中进行甲铵生成反应，释放的热量用于列管外侧的甲铵脱水反应，使得整个合成过程实现自热等温，有效地提高了CO2的转化率。合成塔的操作条件是P＝19～20MPa，NH3/CO2＝4.0～4.2，H2O/CO2＝0.65～0.75，CO2转化率≥72%。气提塔6为一组合式塔，上部为分离段，中部为填料精馏段、下部为一降膜式列管换热器。在列管换热器中，用原料CO2气体逆流气提分解未反应物，所需的热量由壳侧蒸汽冷凝供给。气提塔的操作条件是P＝17.5～18.MPa，底部温度180-190℃。在一吸塔8中回收的甲铵溶液经一甲泵10加压后和从气提塔上部分离出的气体一起进入甲铵冷凝器5，在高温高压下冷凝，释放出的冷凝热用以产生0.6MPa的蒸汽，该蒸汽用于后序的尿素溶液净化和浓缩。冷凝后的气液混合物在底部的液位罐中分离，液相由增压器2送入合成塔，气相经减压后分别从一分塔7的顶部和底部进入塔内。甲铵冷凝器的操作条件为P＝17.5-18.5MPa，T＝175-185℃。尿液进入一分塔下部加热段，甲铵在此分解，所需热量用蒸汽或气提塔出来的蒸汽冷凝液供热。分解后的气液混合物上升到上部进行分离。含有NH3和CO2的气相汇同低压循环来的二甲液首先被送到一段蒸发器30的热能回收段，在此部分发生冷凝，放出的热量用以加热尿液。从热能回收段排出的气液混合物经一吸冷却器9冷凝后再进入一吸塔8底部。在一吸塔内，未冷凝的气体被来自惰洗器11的浓氨水进一步回收，未凝气体送至惰洗器，由来自二循二冷15的氨水吸收，尾气减压后送往尾吸塔17。一吸塔底部的一甲液经一甲泵10加压送往甲铵冷凝器5。为了提供中压系统防腐所需的空气，甲铵冷凝器出口气相减压后的一部分引入一分塔7底部液相入口处。离开一分塔的尿液进一步减压至0.29-0.39MPa进入二分塔上部，与来自二分塔底部加热段的气体逆流接触进入加热段，气液混合物经分离后，尿素溶液经减压送往闪蒸加热器25，气体经填料段后自塔顶排出，与来自解吸系统的解吸气混合后进入二循一冷凝器14，在此被蒸发冷凝液所吸收，生成二甲液，并由二甲泵13送到一段蒸本文档来自技高网...

【技术保护点】
节能型尿素生产新工艺，其特征在于工艺流程为：液氨经增压到２５ＭＰａ，并将来自甲铵冷凝器５的甲铵液增压后一并进入合成塔４，ＣＯ↓［２］气经加压到２１ＭＰａ，一部分作为气提剂送往具有钛材衬里的气提塔６内，另一部分加入到合成塔４上部。ＮＨ↓［３］、ＣＯ↓［２］、甲铵从合成塔顶部进入到合成塔４内的内置列管式换热器，进行甲铵生成反应，释放的热量用于列管外侧的甲铵脱水反应，生成尿素，合成塔的操作条件为：Ｐ＝１９－２０，ＯＭＰａ，Ｔ＝１８５－１９０℃，ＮＨ↓［３］／ＣＯ↓［２］＝４．０－４．２，Ｈ↓［２］Ｏ／ＣＯ↓［２］＝０．６５－０．７５，尿素溶液从气提塔塔顶先进入分离段进行气液分离，气相进入甲铵冷凝器５，液相流入中部填料精馏段，调整ＮＨ↓［３］、ＣＯ↓［２］比后，进入下部降膜式列管换热器，用原料ＣＯ↓［２］气体气提分离未反应物，气提塔的操作条件为１７．５－１８．５ＭＰａ，底部温度１８０－１９０℃，气提后的尿素溶液减压至１．８ＭＰａ后进入一分塔７上部进行闪蒸分离，分离后的尿素液进入下部加热段，甲铵在此分解，分解后的气液混合物再自塔下部上升到塔上部进行分离，气相送到一段蒸发器３０的热能回收段，液相减压至０．２９－０．３９ＭＰａ后，送入二分塔１２，在塔内被蒸汽加热到１３５°－１４０℃，此时残存的过剩氨及甲铵完全分解气化进入气相，气液混合物经分离，气相自塔顶排出进入二循一冷器１４，离开二分塔的尿素溶液减压至０．４４ＭＰａ后进入闪蒸加热器２５，并在闪蒸分离器２６分离为气液两相，闪蒸气和一段蒸发气送至一段蒸发冷凝器３３，温度为９０℃，闪蒸分离后重量浓度为７１％的尿素溶液凭借压差直接进入一段蒸发器３０，在压力０．０３３ＭＰａ，温度１３０℃下浓缩至９６％（重量）送往二段蒸发器３５，再在０．００３３ＭＰａ、１４０℃下浓缩至９９．７％，成为熔融尿素，熔融尿素送往造粒塔４５造粒，包装得产品。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐耀武，程中振，王自新，刘佑义，蔡分野，严利贞，张启仓，徐明林，
申请(专利权)人：化学工业部第四设计院，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]