【正文】 19816化肥廠1993SNAM氨汽提法20錦西化肥廠1993SNAM氨汽提法21富島化肥廠（海洋一期）1996SNAM氨汽提法22渭河化肥廠1996TEC ACES23蘭州化肥廠1997SNAM氨汽提法24九江石化總廠1997SNAM氨汽提法25內(nèi)蒙古化工廠1997SNAM氨汽提法26烏魯木齊化肥廠(二)1997StamicarbonCO2 汽提工藝27南京化工廠1998SNAM氨汽提法28寧夏化肥廠(二)2000SNAM氨汽提法29澤普化肥廠2001StamicarbonCO2 汽提工藝池式冷凝器30海洋富島二期2003StamicarbonCO2 汽提工藝池式冷凝器31內(nèi)蒙古鄂爾多斯聯(lián)合化工2009StamicarbonCO2 汽提工藝池式冷凝器綜上所述，兩種融熔尿素工藝技術(shù)均成熟可靠。改良型CO2汽提（帶池式冷凝器）目前在國(guó)內(nèi)已有2700t/d大型尿素裝置投產(chǎn)，工藝流程較氨汽提法簡(jiǎn)短，容易操作，生產(chǎn)穩(wěn)定。大型的氨氣提尿素工藝基本上在90年代的技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行放大設(shè)計(jì)，流程基本上沒(méi)什么優(yōu)化。因此本可研按改良型CO2汽提（帶池式冷凝器）尿素技術(shù)進(jìn)行編制?，F(xiàn)將該工藝特點(diǎn)敘述如下：1）融熔尿素單元低能耗（主要通過(guò)以下措施來(lái)達(dá)到）l 出合成塔尿素溶液用原料CO2氣汽提l 采用池式甲銨冷凝器l 合成系統(tǒng)中CO2及NH3的轉(zhuǎn)化率高l 熱量回收l(shuí) 低水負(fù)荷l 低合成壓力l 合成工序重力流動(dòng)循環(huán)合成在接近共沸點(diǎn)NH3/，合成塔壓力只有14MPa，溫度為183℃。不僅對(duì)CO2而且對(duì)NH3都有較高的轉(zhuǎn)化率。在原理上，NH3和CO2均能用作為汽提劑以汽提未轉(zhuǎn)化的反應(yīng)物。但如僅利用NH3，由于NH3的溶解度大，熱分解更難達(dá)到有效的汽提效果，因此出合成工序的尿素溶液中NH3濃度較高。而通過(guò)利用CO2汽提，在整個(gè)循環(huán)裝置中，NH3最終濃度僅為67%，CO2濃度為810%。因此，從汽提塔排出的未轉(zhuǎn)化的CO2和NH3只需一個(gè)低壓回收部分回收工序即可，從而簡(jiǎn)化了流程。至合成部分的物料和從此部分排出的物料中，NH3/CO2比為最佳分子比2。75%以上的未轉(zhuǎn)化的反應(yīng)物在合成部分循環(huán)，循環(huán)至合成的甲銨溶液含水31%，低水負(fù)荷有利于尿素轉(zhuǎn)化。池式冷凝器中發(fā)生下列反應(yīng)：l 氣體冷凝成甲銨并副產(chǎn)低壓蒸汽l 完成60%的尿素轉(zhuǎn)化池式冷凝器與傳統(tǒng)的降膜式冷凝器比較，合成塔容積減少了40%；因而減少了尿素裝置框架的高度；同時(shí)增大了傳熱系數(shù)及傳熱溫差，減少了傳熱面積；增大了操作彈性。 合成部分設(shè)備按重力流動(dòng)布置，節(jié)省了能耗。設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單約75%的沒(méi)有轉(zhuǎn)化的反應(yīng)物均在合成圈內(nèi)循環(huán)，僅少量的NH3和CO2在NH3/CO2比為2的狀況下從合成系統(tǒng)離開(kāi)，因此循環(huán)工序只有一個(gè)低壓回收工序。由于此工藝沒(méi)有中壓循環(huán)部分，減少了投資消耗和裝置面積，減少了事故停車(chē)次數(shù)，同時(shí)降低了能耗及發(fā)生腐蝕的危險(xiǎn)。尿素溶液貯槽和工藝?yán)淠翰垡蛴凶銐虻木彌_能力，從而提供了較大的操作彈性。尿素裝置設(shè)備布置具有以下特點(diǎn)：l 利用重力流動(dòng)，節(jié)省能量l 合成回路無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備l 操作及維修方便安全性好存在于原料CO2氣中的H2及加入的防腐空氣，是凈化后的工藝尾氣的主要成分。這種氣體具有可燃性及可爆炸性。為了防止這種氣體產(chǎn)生，Stamicarbon設(shè)置了脫H2反應(yīng)器，利用催化劑以脫出CO2氣中的H2，使裝置所有工序中的物料組成不具有可爆炸性，有效地保護(hù)了設(shè)備及人員安全。該設(shè)施從1978年以來(lái)已成功地投入運(yùn)行。操作簡(jiǎn)易幾乎所有操作均能在控制室完成。合成工序主要操作參數(shù)容易調(diào)節(jié)控制。NH3/CO2比可通過(guò)合成溶液的分析儀連續(xù)監(jiān)視，用加入的氨量調(diào)節(jié)；合成壓力用調(diào)整池式冷凝器的副產(chǎn)蒸汽壓力調(diào)節(jié)；汽提塔效率用調(diào)整殼側(cè)加熱蒸汽壓力調(diào)節(jié)。循環(huán)工序無(wú)中壓段，工藝流程簡(jiǎn)短，并且出汽提塔尿素溶液中NH3與CO2分子比為2，循環(huán)工序中吸收系統(tǒng)無(wú)過(guò)剩氨的分離，只需加入適量水將分解氣體全部冷凝吸收，容易操作。能在60%至額定能力的任何負(fù)荷下操作。高運(yùn)轉(zhuǎn)率 （高運(yùn)轉(zhuǎn)率來(lái)源于以下因素）l 工藝流程短，設(shè)備數(shù)量少，出故障幾率較小。l 操作簡(jiǎn)易l 工藝條件較溫和，材料選擇合理，設(shè)備腐蝕率低，運(yùn)轉(zhuǎn)周期及使用壽命長(zhǎng)。該法最長(zhǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)記錄為471天。 2）造粒單元目前，在國(guó)內(nèi)外尿素生產(chǎn)裝置中，尿素的造粒工藝有兩種，一種是使用較多的造粒塔顆粒尿素，另一種是機(jī)械造粒的大顆粒尿素。大顆粒尿素由于其獨(dú)特的施肥效果，近幾年國(guó)內(nèi)好多廠相繼采用大顆粒尿素造粒工藝，大顆粒尿素比小顆粒尿素的價(jià)格一般要高出150200元/噸。本項(xiàng)目是潤(rùn)銀化工公司利用新技術(shù)替代原有的能耗高的節(jié)能改造項(xiàng)目，原有尿素產(chǎn)品為造粒塔尿素，公司有完整成熟的尿素產(chǎn)品銷(xiāo)售渠道，因此本項(xiàng)目尿素造粒單元還采用造粒塔造粒。、用地面積和生產(chǎn)規(guī)模1）、建設(shè)項(xiàng)目地理位置和用地面積**生物化工股份有限公司100萬(wàn)噸/年尿素裝置節(jié)能改造項(xiàng)目擬建場(chǎng)地位于山東省**縣城南5公里處**鎮(zhèn)，本改造工程裝置區(qū)占地面積約為 。山東省**縣地處山東西南部，屬泰安市，地勢(shì)北高南低，中南為平原，西部為**湖。廠區(qū)北部是東西走向的大汶河，廠區(qū)東緊靠105國(guó)道，交通十分便利。2）、生產(chǎn)規(guī)模本項(xiàng)目最終產(chǎn)品為尿素。尿素生產(chǎn)能力：100萬(wàn)噸/年年操作日：300天年操作小時(shí)：7200小時(shí)主要原材料用量表1原料液氨萬(wàn)噸/年462原料CO2萬(wàn)噸/年不計(jì)入成本輔助材料用量表1循環(huán)水萬(wàn)m3 /年2蒸汽萬(wàn)噸/年3電萬(wàn)kWh/年14581）熔融尿素單元工藝說(shuō)明%的熔融尿素，其工藝為應(yīng)用池式冷凝器的CO2汽提法。該單元由下列工序及輔助設(shè)施組成l 氨的加壓及CO2氣壓縮工序l 合成及汽提工序l 循環(huán)工序l 尿素溶液貯存及蒸發(fā)工序l 解吸和水解工序l 輔助設(shè)施l 蒸汽系統(tǒng)參見(jiàn)所附工藝流程圖。氨的加壓及CO2氣壓縮工序來(lái)自界區(qū)外的液氨，經(jīng)液氨過(guò)濾器（L3101）至高壓氨泵（P3102）。(A)，通過(guò)甲銨噴射器（J3201）至高壓甲銨池式冷凝器（E3202）。液氨在噴射器中膨脹產(chǎn)生的抽力，將高壓洗滌器（E3203）來(lái)的甲銨液帶入池式冷凝器，(A)。%(mol%)%N2(mol%)，(A)。CO2氣通過(guò)CO2壓縮機(jī)入口分離器（S3101）至CO2壓縮機(jī)（K3102）入口。出CO2壓縮機(jī)第一段壓縮的氣體經(jīng)冷卻后與加入的工藝空氣混合后入一段分離器分離出冷凝水。出分離器的氣體入壓縮機(jī)二段入口。出壓縮機(jī)二段的氣體至脫H2反應(yīng)器（R3101）脫H2反應(yīng)器內(nèi)裝有以Al2O3為載體的鉑或鈀觸媒。CO2氣中的可燃?xì)怏wH2及CH4等在觸媒的作用下發(fā)生下述反應(yīng)2H2+O2=2H2O2CO+O2=2CO2CH4+2O2=2H2O+CO2出反應(yīng)器的氣體經(jīng)壓縮機(jī)二段冷卻器及分離器進(jìn)壓縮機(jī)三段入口。(A)進(jìn)入高壓汽提塔（E3101）。CO2壓縮機(jī)由中壓蒸汽透平驅(qū)動(dòng)。合成及汽提工序液氨和CO2氣體生成尿素的反應(yīng)在溫度170190℃和壓力135145bar下進(jìn)行，反應(yīng)式如下：2NH3+CO2=NH2COONH4 (1)NH2COONH4=NH2CONH2+H2O (2)在第一個(gè)反應(yīng)中CO2和NH3轉(zhuǎn)化成為甲銨，反應(yīng)速度快且為放熱反應(yīng)。第二個(gè)反應(yīng)甲銨脫水生成尿素和水，此反應(yīng)速度慢且為吸熱反應(yīng)，CO2的總的轉(zhuǎn)化率在合成回路大約為80%。在合成塔中，大部分甲銨轉(zhuǎn)化為尿素和水，合成塔中液位由HIC/HV控制。出合成塔的尿素溶液進(jìn)入汽提塔（E3201），汽提塔為降膜式熱交換器，底部加入CO2汽提氣，殼側(cè)加入中壓蒸汽供熱。CO2氣體被逆流導(dǎo)入，引起氨分壓降低，從而使甲銨分解并吸收熱量。汽提塔殼側(cè)蒸汽的壓力通過(guò)壓力調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)，%的NH3。由于CO2氣溫度低以及汽提塔底部的輕微的絕熱汽提，出汽提塔底部的溶液溫度可降至大約172178℃，從而減少了尿素的水解及高壓蒸汽的消耗。為了防止CO2氣進(jìn)入循環(huán)部分，在汽提塔出口處設(shè)置有液位調(diào)節(jié)閥。來(lái)自汽提塔頂部的氣體在187℃下進(jìn)入池式冷凝器（E3202），該冷凝器型式為臥式U型管的浸沒(méi)式熱交換器。汽提塔的大部分弛放氣與甲銨噴射器來(lái)的液氨甲銨液混合物反應(yīng)生成甲銨，在池式冷凝器中還有部分甲銨轉(zhuǎn)化成尿素，冷凝后殼側(cè)溫度約為177℃。（A）的低壓蒸汽。池式甲銨冷凝器中的換熱管為U型管，殼側(cè)為甲銨液，蒸汽冷凝液和產(chǎn)生的蒸汽在管側(cè)，出管側(cè)的汽液混合物在汽包中分離，產(chǎn)生的蒸汽用于加熱、噴射器及解吸，過(guò)量的低壓蒸汽則送至CO2壓縮機(jī)蒸汽透平。低壓蒸汽汽包的壓力由蒸汽排放管線上的壓力調(diào)節(jié)閥來(lái)調(diào)節(jié)。由于壓力改變會(huì)直接影響蒸汽的溫度，從而影響管殼側(cè)的溫差，進(jìn)而會(huì)影響換熱量及甲銨在殼側(cè)的反應(yīng)，(A)之間，并使70%75%的出汽提塔氣體在池式冷凝器中冷凝。出池式冷凝器氣體和液體入合成塔底部。在合成塔中，甲銨進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成為尿素。合成塔的設(shè)計(jì)容積能夠提供足夠的停留時(shí)間，NH3和CO2繼續(xù)冷凝成甲銨所放熱量則用于尿素合成和升高合成塔中溶液的溫度。合成塔內(nèi)設(shè)有高效塔板以增強(qiáng)氣液接觸及避免返混。合成塔中反應(yīng)混合物通過(guò)降液管管線進(jìn)入汽提塔，含NH3和CO2的惰性氣則通過(guò)合成塔頂部的管線進(jìn)入高壓洗滌器（E3203）。高壓洗滌器下部為管殼式換熱器，上部為帶防爆空間的填料床。在高壓洗滌器（E3203）的下部， 大部分NH3和CO2冷凝，其冷凝所放熱量由調(diào)溫水移走。出高壓洗滌器（E3203）下部的氣體，在高壓洗滌器（E3203）上部的填料床層與從循環(huán)工段來(lái)的甲銨液逆流接觸，氣體中的NH3和CO2被甲銨液吸收。出高壓洗滌器的惰性氣體僅含有少量的NH3和CO2，通過(guò)壓力調(diào)節(jié)閥進(jìn)入4巴吸收塔（C3201）。4巴吸收塔（C3201）由兩層填料床層組成，上部床層用冷卻后的蒸汽冷凝液作吸收劑，下部床層用來(lái)自4巴吸收塔給料泵的工藝?yán)淠鹤魑談?。?巴吸收塔的惰性氣體僅含有微量氨（%vol），通過(guò)壓力調(diào)節(jié)閥排入大氣。4巴吸收塔的塔底吸收液作為常壓吸收塔的洗滌液。循環(huán)和洗滌工序此工序主要是從出汽提塔底部的尿素溶液中回收NH3和CO2。(A)。由于減壓，溶液中的甲銨大部分分解成為氣態(tài)的NH3和CO2，分解所需熱量由溶液提供，致使溶液溫度降低。減壓后的氣液混合物噴灑于精餾塔（305D）的鮑爾環(huán)床層上。尿素甲銨溶液從精餾塔的下部進(jìn)入循環(huán)加熱器（E3302），溫度升至大約135℃，大部分甲銨分解為NH3和CO2，分解所需熱量由低壓蒸汽提供。出循環(huán)加熱器（E3302）的氣液混合物在精餾塔（C3303）的下部分離，氣體通過(guò)精餾塔的填料床層與上部來(lái)的冷尿素溶液接觸，進(jìn)行熱量和質(zhì)量交換，氣體中部分水被冷凝下來(lái)，減少了出精餾塔氣體中的水含量。出精餾塔的氣體進(jìn)入低壓甲銨冷凝器（E3303），低壓甲銨冷凝器是一個(gè)浸沒(méi)式的冷凝器，氣體在此幾乎完全冷凝，冷凝熱則由調(diào)溫水移走。出低壓甲銨冷凝器的氣液混合物進(jìn)入低壓甲銨冷凝器液位槽（V3301），該槽既是分離器，又是高壓甲銨泵（P3301）的入口緩沖槽。出液位槽的氣體入常壓吸收塔（C3305），出液位槽的甲銨液含水31%，經(jīng)高壓甲銨泵（P3301）(A)入高壓洗滌器（E3203）。%，含有少量的NH3及CO2。尿素溶液通過(guò)液位調(diào)節(jié)閥入閃蒸槽（S3304），在此尿液濃縮至74%。，操作溫度84℃。由于壓力降低，部分NH3，CO2及H2O從溶液中閃蒸出來(lái)，氣體入一段蒸發(fā)冷凝器（E3702）。來(lái)自低壓甲銨冷凝器液位槽（V3301）、一段蒸發(fā)冷凝器（E3702）、二段蒸發(fā)第二冷凝器（E3704）以及解吸系統(tǒng)回流冷凝器分離器（V3801）的氣相進(jìn)入常壓吸收塔（C3305），利用來(lái)自4巴吸收塔的洗滌液吸收尾氣中的氨，吸收系統(tǒng)的熱效應(yīng)通過(guò)常壓吸收塔循環(huán)泵和水冷器循環(huán)移熱。吸收液流入工藝?yán)淠翰郏╒3703）；氣體高空排放。尿素溶液貯存及蒸發(fā)造粒系統(tǒng)出閃蒸槽的74%尿素溶液入尿液貯槽（V3302）。通過(guò)尿素溶液泵（P3303）將閃蒸槽的尿液送入一段蒸發(fā)器E3401。(A)，操作溫度130℃，溶液在此被濃縮至96%。出一段蒸發(fā)器的氣液混合物在位于蒸發(fā)器上端的分離器（S3401）中分離。96%的尿液通過(guò)U型管道直接減壓進(jìn)入二段蒸發(fā)器（E3402）。(A)，操作溫度140℃，%，出二段蒸發(fā)器的氣液混合物在位于蒸發(fā)器上端的分離器（S3402）中分離。熔融尿素利用熔融尿素泵（P3401）送至造粒塔頂?shù)脑炝婎^。在一段蒸發(fā)冷凝器（E3702）中，一段蒸發(fā)分離器來(lái)的氣體及閃蒸槽來(lái)的氣體冷凝。冷凝液入工藝?yán)淠翰郏╒3703），未冷凝氣體通過(guò)一段蒸發(fā)噴射器（J3702）升壓后送入常壓吸收塔進(jìn)一步回收氨。來(lái)自二段蒸發(fā)分離器的氣體通過(guò)升壓器（J3703）升壓后進(jìn)入二段蒸發(fā)第一冷凝器（E3703），冷凝液入工藝?yán)淠翰郏╒3703），未冷凝氣體通過(guò)二段蒸發(fā)第一噴射器（J3704）進(jìn)一步升壓后進(jìn)入二段蒸發(fā)第二冷凝器（E3704），冷凝液入工藝?yán)淠翰郏╒3703），未冷凝氣體通過(guò)二段蒸發(fā)第二噴射器（J3705）進(jìn)一步升壓后進(jìn)入常壓吸收塔進(jìn)一步回收氨。尿素溶液貯槽（V3302）的設(shè)置另外一個(gè)目的是當(dāng)造粒單元及蒸發(fā)工序需進(jìn)行停車(chē)清洗、更換造粒噴頭時(shí)，前面工序仍可繼續(xù)生產(chǎn)，生產(chǎn)的尿素溶液可貯存在尿素溶液貯槽中，因此尿素溶液貯槽的設(shè)置增加了整個(gè)裝置的操作彈性。由于要考慮到造粒單元停車(chē)清洗及更換造粒噴頭，尿素溶液貯槽容積需有3小時(shí)的尿素溶液貯存量。解吸和水解工藝?yán)淠翰壑械娜芤汉蠳HCO2及尿素，需進(jìn)行解吸和水解以減少NHCO2及尿素的損失。溶液通過(guò)解吸塔給料泵