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年產(chǎn)400萬噸尿素初步設(shè)計說明書(終版)-文庫吧資料

2025-03-04 04:06本頁面
  

【正文】 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,這樣可以避免冷卻水溫度過低而引起固體甲銨生成。溶液從精餾塔底進入循環(huán)加熱器 E301,在此溶液的溫度升高到 135℃,結(jié)果使甲銨再一次分解進入閃蒸罐 F301 分離,氣體通過填料上升,被下流的冷尿液所冷卻。從汽提塔 T201 頂出來的氣體送入高壓冷凝器 E101 的頂部,汽提塔用 飽和蒸汽進行加熱。 從合成塔 R101底部出來反應(yīng)混合物從上部進入汽提塔 T201流入管束并以液膜狀沿管壁向下流,然后在 165— 175℃下從底部離開。送入吸收的冷凝液是從氨水儲槽分別用解吸塔給料 泵及升壓泵 P401 經(jīng)過頂部加料冷卻器送入吸收塔的上端填料層,用閃蒸槽冷凝液泵將冷凝液送入下端填料層,在塔底所得的稀甲銨液,部分返回下端填料層循環(huán)吸收,部分送入低壓洗滌塔 T301 中吸收從低壓甲銨冷凝器 E302 出來的氨和二氧化碳最終甲銨從低壓吸收塔底部進入高壓甲銨泵 P103,升壓后經(jīng)高壓洗滌塔返回甲銨冷凝器。出口甲銨液的溫度保持在 160℃,為了防止冷卻過度,管外用熱水冷卻,熱水在一個封閉的加壓系統(tǒng)中用循環(huán)水泵循環(huán)。高壓洗滌塔 T101 下部是直立管式浸沒冷凝器,器內(nèi)充滿液體,氣體鼓泡向上通過,上部為鼓泡段。反應(yīng)物在合成塔內(nèi)自下而上通過,在溫度 180— 185℃、壓力為 — 下,將甲銨轉(zhuǎn)化為尿素,二氧化碳轉(zhuǎn)化率為 58%— 60%,從內(nèi)部溢流離開送入汽提塔。換熱器用壓力為 溫度為 143℃的沸水冷卻,物料中的氣體被冷凝,反應(yīng)生成甲銨,放出冷凝熱和生成熱,產(chǎn)生 的蒸汽用于后續(xù)工段。在壓縮機 C101 一段入口,由工藝空氣鼓風(fēng)機送 ~ 13 ~ 4000kt/a 尿素 項目 —初步設(shè)計說明書 入一定量的空氣,使氧氣含量在 %— 1%。其工藝流程具體如下所述: 原料液氨和氣體二氧化碳的壓縮 有外界供給的液氨,用高壓氨泵 P101 將壓力提高到 ,經(jīng)氨加熱器進一步加熱到 70℃,送入高壓噴射泵 P102,將高壓洗滌塔 T101 出來的甲銨液增壓,一并送入高壓冷凝器 E101。 ~ 12 ~ 4000kt/a 尿素 項目 —初步設(shè)計說明書 圖 31 工藝物料集成圖 第四章 工藝 概述 及工藝計算 工藝闡述 二氧化碳氣體工藝為荷蘭斯塔米卡邦( Stamicarbon)公司專利技術(shù),二氧化碳氣體工藝的特點是合成壓力低,氨碳比低,反應(yīng)率高而不設(shè)中壓回收系統(tǒng),流程短。采用該工藝技術(shù)的尿素裝置,工藝流程短,設(shè)備少,生產(chǎn)穩(wěn)定,消耗低。 CO2 汽提法工藝技術(shù)改進后,采用高壓下原料 CO2氣體的脫氫技術(shù)。 經(jīng)過綜合分析,結(jié)合我國當(dāng)代國情,本項目選擇 二氧化碳氣提法 生產(chǎn)尿素 ,采用 荷蘭 Stamicarbon 公司發(fā)明的 Stamicarbon 二氧化碳汽提技術(shù)。特點:氨的自揭作用,甲銨分解率增高,因此減小了中低壓分解回收的負荷,動力消耗隨之減少,總能耗降低,運轉(zhuǎn)效率高,操作彈性大,它檢修方便,爆炸危險性小。缺點:對設(shè)備的腐蝕性較大,操作上要求比較高,一次性投入較大。特點:氣體效率高,使未反應(yīng)物大部分直接返回,少量殘余物只需一次加熱分解、二次吸收即可實現(xiàn)回收再利用,能源得到合理利用。缺點:未反應(yīng)物采用三段減壓分解,動力消耗比較大,設(shè)備腐蝕嚴重,原料和能源浪費嚴重,對環(huán)境污染較大。 水溶液全循環(huán)工藝雖然是上世紀 60 年代的技術(shù),國外早已淘汰,但由于我國對尿素工藝的研究和開發(fā),均以此工藝為主,因此在工藝設(shè)計、設(shè)備 制造、操作技術(shù)和生產(chǎn)管理方面積累了豐富的經(jīng)驗。減少了排放液所帶來的氨損失和對環(huán)境的污染。同時高壓回路可以連續(xù)幾天封塔保壓。還避免了因 存在過量氧而會形成爆炸件混合氣的問題。此外,返回尿素合成塔的甲銨液溫度,比傳統(tǒng)流程中從低壓系統(tǒng)來的物料溫度高得多,減少了為把低溫物流加熱到合成塔操作溫度所需要的供熱量。只有余下大約 15%的二氧化碳以甲銨液的形式用泵加壓返回合成塔。氣提出來的二氧化碳和氨,在操作壓力與合成塔相同的甲銨冷凝器中重新合成為氨基 甲酸銨, 而后再送回合成塔轉(zhuǎn)化成尿素。 氨汽提 工藝 ~ 10 ~ 4000kt/a 尿素 項目 —初步設(shè)計說明書 氨 氣提尿素工藝,是一種以氨為氣提劑的全循環(huán)氣提法。其 特點是在最佳氨碳比的條件下,使合成壓力降到最低。 改進型 CO2 汽提法工藝流程由以下工序組成:高壓圈主要包括尿素合成塔、高壓洗滌器、高壓噴射器、汽提塔和甲銨冷凝器,后工序僅設(shè)置了低壓分解吸收系統(tǒng)。合成塔氣相出口送入高壓洗滌器,高壓洗滌器出口的氣體含 少量 的氨和 CO2 送入低壓吸收塔,用工藝冷凝液及蒸汽冷凝液吸收,吸收后的尾氣排入大氣中。 CO2氣經(jīng) CO2壓縮機增壓進入汽提塔。 由于采用 CO2汽提,該工藝與氨汽提尿素工藝相比,汽提壓力較低,汽提效率較高,因而無需中壓分解也能滿足尿素裝置生產(chǎn)的要求。此流程已逐漸失去優(yōu)勢。此流程的未轉(zhuǎn)化物需兩段分解,三段吸收,流程較長且分解壓力不高, 分解氣的冷凝熱除小部分被利用外,需用冷卻水移走,能耗較高。因此中國式的改良型水溶液全循環(huán)法尿素新工藝即將誕生,她大大不同于 60 年代傳統(tǒng)的預(yù)分離工藝。此工藝在中國從 1966 年到 2021 年經(jīng)歷了 42 年的生產(chǎn)和技改,已創(chuàng)出汽耗為 1100 kg 的水平。 當(dāng)今尿素生產(chǎn)工藝技術(shù)已趨于成熟,無論采用何種生產(chǎn)工藝,生產(chǎn)過程中主要原料消耗大體上是一致的,其先進與否主要體現(xiàn)在公用工程即水、電、汽的消耗, NH3和 C02的回收利用、環(huán)保排放以及設(shè)備結(jié)構(gòu)、設(shè)備布置等方面。四川省 2021 年合成氨產(chǎn)量為 550 萬噸 ,瀘天化有限股份公司年產(chǎn)合成氨 130 萬噸, 二氧化碳來源于合成氨工藝裝置, 原料供應(yīng)充足 ,工藝路線可行。這些化肥廠以天然氣、石油、煉油氣等為原料,生產(chǎn)中能量損耗低、產(chǎn)量高,技術(shù)和設(shè)備都很先進。近幾年來,中國引進了一批年產(chǎn) 30 萬噸氮肥的大型化肥廠設(shè)備。 解放前中國只有兩家規(guī)模不大的合成氨廠,解放后合成氨工業(yè)有了迅速發(fā)展。目前,我國能源工業(yè)面臨著經(jīng)濟增長、環(huán)境保護和社會發(fā)展的巨大壓力,因此,尿素合成工藝節(jié)能新技術(shù)的開發(fā)及利用也越發(fā)引起人們的關(guān)注。常見的尿素生產(chǎn)工藝有傳統(tǒng)水溶液全循環(huán)法、荷蘭斯塔米卡邦 CO2汽提法、意 ~ 8 ~ 4000kt/a 尿素 項目 —初步設(shè)計說明書 大利斯納姆普羅蓋蒂氨汽提法、日本改良 C 法和 ACES 法等。本項目選擇 CO2汽提 工藝裝置, 采用 荷蘭 Stamicarbon 公司發(fā)明的 Stamicarbon二氧化碳汽提技術(shù)。 質(zhì)量標(biāo)準:尿素執(zhí)行中華人民共和國國家標(biāo)準《尿素》( GB 2440—— 2021) 如表 所示。 第二章 產(chǎn)品方案及產(chǎn)品規(guī)模 產(chǎn)品方案 本項目的產(chǎn)品方案以國家的行業(yè)政策和行業(yè)的發(fā)展規(guī)劃為依據(jù)進行確定,并充分考慮國內(nèi)國際的市場前景和市場容量。尿素還可以用作巴比妥、潔齒劑和利尿劑等藥物的原料。 其它工業(yè)用 目前,據(jù)不完全統(tǒng)計,全世界尿素作工業(yè)原料在總產(chǎn)量中占很大比重。在土壤中,尿素能增進磷、鉀、鎂和鈣的有效性,且施入土壤后無殘存廢物。尿素屬中性速效肥料,長期施用不會使土 壤發(fā)生板結(jié)。因此,尿素要在作物的 ~ 6 ~ 4000kt/a 尿素 項目 —初步設(shè)計說明書 需肥期前 4~8 天施用。縮二脲含量超過 1%時,不能做種肥,苗肥和葉面肥,其他施用期的尿素含量也不宜過多或過于集中。在土壤中不殘留任何有害物質(zhì),長期施用沒有不良影響,但在造粒中溫度過高會產(chǎn)生少量縮二脲,又稱雙縮脲,對作物有抑制作用。 尿素的用途 尿素的主要用途:作化肥用、作飼料用、其它工業(yè)用。尿素 在高溫下可進行縮合反應(yīng),生成縮二脲、縮三脲和三聚氰酸。在酸性或中性溶液中尿素有水解作用,但在 60℃以下,尿素不發(fā)生水解作用。 尿素的化學(xué)性質(zhì) 尿素 呈微堿性 , 可與酸作用生成鹽。尿素較易吸濕,貯存要注意防潮。熔點 ℃ 。工業(yè)尿素因含有雜質(zhì)而呈白色或淺黃色, 工業(yè)或農(nóng)業(yè)品為白色略帶微紅色固體顆 粒 。 ~ 5 ~ 4000kt/a 尿素 項目 —初步設(shè)計說明書 尿素的物理化學(xué)性質(zhì)及用途 尿素的物理性質(zhì) 尿素的化學(xué)名稱為碳酰二胺,分子式為 CO(NH2)2,分子量為 ,含氮量為 %。 設(shè)計 原則 ( 1) 設(shè)計要做到切合實際,技術(shù)先進,經(jīng)濟合理,安全適用; ( 2) 所選擇的設(shè)備和材料必須可靠,且盡可能國產(chǎn)化,并注意解決好超限設(shè)備的制造和運輸問題; ( 3) 充分依托現(xiàn)有社會公共設(shè)施,以降低投資,加快項目建設(shè)進度,采取切實可行的措施節(jié)約用水; ( 4) 貫徹主體工程與環(huán)境保護、勞動安全和工業(yè)衛(wèi)生、消防同時設(shè)計、同時建設(shè)、同時投產(chǎn); ( 5) 消防、衛(wèi)生及安全設(shè)施的設(shè)置必須貫徹國家關(guān)于環(huán)境保護、勞動安全的法規(guī)和要求,符合石油化工行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準; ( 6) 所選擇的產(chǎn)品方案和技術(shù)方案應(yīng)是優(yōu)化的方案,以最大程度減少投資,提高項目經(jīng)濟效益和抗風(fēng)險能力。 ~ 1 ~ 4000kt/a 尿素 項目 —初步設(shè)計說明書 400 萬噸 /年尿素項目初步設(shè)計說明書 目錄 第一章 總論 .................................................................................................................. 4 項目概況 .............................................................................................................. 4 設(shè)計依據(jù) .............................................................................................................. 4 設(shè)計原則 .............................................................................................................. 4 尿素的物理化學(xué)性質(zhì)及用途 .............................................................................. 5 尿素的物理性質(zhì) ........................................................................................... 5 尿素的化學(xué)性質(zhì) ........................................................................................... 5 尿素的用途 ................................................................................................... 5 第二章 產(chǎn)品方案及產(chǎn)品規(guī)模 ...................................................................................... 6 產(chǎn)品方案 ............................................................................................................. 6 產(chǎn)品規(guī)模 ............................................................................................................. 7 主要原料規(guī)格及消耗 ......................................................................................... 7 第三章 工藝方案選擇 .................................................................................................. 7 概述 ..................................................................................................................... 7 工藝原料資源可行性 ......................................................................................... 8 尿素生產(chǎn)方法簡介 ....................................
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