【正文】 蒸發(fā)階段主要是對尿液進(jìn)行蒸發(fā)提純，然后造粒，其中有少量的氨基甲酸銨分解生成尿素。 其生產(chǎn)工藝流程方框示意圖如下圖 ： 圖 尿素生產(chǎn)工藝流程方框示意圖 本章介紹了水溶液全循環(huán)法制尿素工藝流程包括 :尿素的合成、循環(huán)回收、蒸發(fā)造粒、尾氣吸收與解吸。 70 年代開始，各種移走甲胺反應(yīng)熱，以及提高尿素合成塔轉(zhuǎn)化率以減少循環(huán)回收部分的熱能消耗，降低尿素生產(chǎn)能耗的工藝應(yīng)運(yùn)而生，其中以 氣提技術(shù)為代表。 各工藝不同點(diǎn)在第三個部分，傳統(tǒng)的水溶液全循環(huán)工藝使用蒸汽加熱分解甲胺和解吸氨，并采用循環(huán)水冷卻，是氨冷凝回收。如何將這部分未反應(yīng)物循環(huán)利用，是全循環(huán)工藝尿素生產(chǎn)中的一個主要問題。 碳銨液用解吸塔給料泵送往解吸塔，其中一部分經(jīng)解吸塔換熱器換熱后進(jìn)入解吸塔中部，另一部分作為冷流送往解吸塔上部控制塔頂溫度，解吸所需熱量由塔底加入蒸汽直接供給，解吸出來的氣體去二循一冷回收，解吸后的廢液送往供水處理后作為造氣的廢熱鍋爐給水。 尾氣吸收與解吸 惰洗器和二循二冷出來的氣體進(jìn)入尾氣吸收塔，回收其中的氨和 CO2。二表冷和中間冷凝器的冷凝液 均流入二段蒸發(fā)冷凝液槽（叫二蒸液），作為水力雙吸泵抽射的動力循環(huán)液，同時經(jīng)二蒸泵一部分送往二段循環(huán)冷凝器作吸收劑用，一部分送往一段蒸發(fā)氣相洗滌器作洗滌劑。 從閃蒸槽出來的尿液送到一段蒸發(fā)加熱器，加熱后氣液混合物在一段蒸發(fā)分離器分離，氣體與閃蒸槽的氣相混合后到一段蒸發(fā) 氣相洗滌器被二段蒸發(fā)冷凝液進(jìn)行洗滌，洗滌下來的氣體進(jìn)入一段蒸發(fā)表面冷凝器冷凝，冷凝液送往尾氣泵作尾氣吸收液，沒被冷凝的氣體經(jīng)一段水力雙 吸 泵抽射放空。 二分塔氣相和解吸塔氣相匯合后進(jìn)入兩個串 聯(lián)的二段循環(huán)冷凝器冷凝，并以二段蒸發(fā)冷凝液為吸收劑進(jìn)行吸收，二循一冷出口溶液經(jīng)一冷外冷器再次冷卻后進(jìn)入一冷上部分離器，從分離器出來的一冷液經(jīng)二段甲銨泵送入一蒸加熱器換熱段（一蒸下部）與精餾氣混合換熱后進(jìn)入一段吸收塔，二循二冷出口尾氣匯合送往尾氣吸收塔最后吸收。 一段吸收 塔出來的氣體進(jìn)入串聯(lián)的三臺氨冷器，冷凝下來的液氨流入液氨緩沖槽，沒被冷凝下來的惰性氣體及部分的氨氣進(jìn)入惰洗器，由二循二冷來的稀氨水吸收其中大部分的氨，洗滌下來的氨水送入一段吸收塔作為吸收劑，沒被吸收的氣體送往尾氣吸收塔最后吸收。反應(yīng)液從外冷器出來進(jìn)入一段吸收塔底部，大部分氨和二氧化碳經(jīng)底部鼓泡段吸收下來，少量的氨和二氧化碳在上升過程中被吸收塔頂噴淋的回流氨吸收下來，同時控制了吸收塔頂溫度，吸收塔底部溫度也被回流的氨來控制鼓泡段的溫度。 預(yù)分液由 U 行管進(jìn)入精餾塔上部，通過和向下而上的一部分氣逆流接觸，進(jìn)行質(zhì)熱交換，精餾氣自塔頂出來與二甲液進(jìn)入一段蒸發(fā)器底部進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)熱能回收利用后經(jīng)中 7 壓外冷凝器與預(yù)分氣匯合進(jìn)入一段吸收塔，精餾液則進(jìn)入一段分解塔加熱到 156160℃ ，過剩的氨基甲酸銨進(jìn)一步分解，為防止設(shè)備腐蝕，在精餾液進(jìn)入一分塔前的管線上加入防腐空氣， 從一分塔分離出來的液體進(jìn)一步減壓后，送往二段分離塔。反應(yīng)速度較慢，達(dá)到動態(tài)平衡時間較長，一般約需 1h才能達(dá)到平衡，但即使達(dá)到化學(xué)平衡，也不能使全部甲胺都脫水轉(zhuǎn)化為尿素，轉(zhuǎn)化率一般在 55%~70%，因此這個反應(yīng)是合成尿素的控制反應(yīng) [12]。生成甲胺的反應(yīng)速度比較快，容易達(dá)到動態(tài)的化學(xué)平衡，達(dá)到平衡時，甲胺可達(dá) 90%以上。第一步由氨 與 二氧化碳生成中間產(chǎn)物氨基甲酸銨 NH4COONH2，簡稱甲胺。 尿素合成 原理 ：由液氨和二氧化碳?xì)馓嶂苯雍铣赡蛩氐目偡磻?yīng)式為 2NH3（液） + CO2（氣） = (NH2)2CO（液） + H2O（液） + Q （ 31） 這是一個可逆的放熱反應(yīng)。,溫度為 188177。 由氨庫送來的液氨進(jìn)入液氨緩沖槽，與中壓循環(huán)系統(tǒng)回收的液氨匯合后，其中一部分作為吸收塔回流， 其余液氨進(jìn)入高壓氨泵加壓到 20MPa，經(jīng)氨預(yù)熱器預(yù)熱至 50~55℃ 進(jìn)入合成塔。國內(nèi)大、中、小不同型號的水溶液全循環(huán)尿素裝置的發(fā)展也符合我國國情。 水溶液全循環(huán)工藝雖然是上世紀(jì) 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(jì)、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(yàn)。 上世 紀(jì) 90 年代后期至今，小尿素廠加大了技改力度，使裝置能力大幅度提高，汽耗大幅度下降，在中國是水溶液全循環(huán)法工藝裝置高產(chǎn)低耗的楷模。 中型尿素裝置經(jīng) “ 七五 ” 、 “ 八五 ” 、 “ 九五 ” 的發(fā)展，增加了 16 套，又稱后 16 套，因此中尿裝置共有 54 套。 小尿素裝置迅速發(fā)展，是符合我國國情的，充分發(fā)揮了原小氮肥廠的優(yōu)勢，不少廠選用本地的煤 [11]。 1986 年我國尿素工業(yè)掀起了一個新的發(fā)展高潮，即眾多的小氮肥廠進(jìn)行改產(chǎn)尿素的技術(shù)改造，使小氮肥廠發(fā)生了質(zhì)的變化，首先 3 套 40Kt/a 水溶液全循法小尿素試驗(yàn)裝置在山東鄒城、平度和河南輝縣相繼投產(chǎn)。這期間不斷對中尿設(shè)計(jì)進(jìn)行修改，前后共有四個版本。直至 1970 年 1 月，湖南湘江氮肥廠新建的 45Kt/a 合成氨配 80Kt/a 尿素裝置投產(chǎn)，可以說這是國產(chǎn)化的第一套水溶液全循環(huán)法工藝裝置，采用的是預(yù)分離工藝，襯里式合成塔（內(nèi)徑 m）由上海鍋爐廠試制，這也是國產(chǎn)第一臺尿塔，一吸塔精洗段為浮閥塔，也是 第一臺。 1965 年 2 月在中試裝置上完成了高效半循環(huán)法試驗(yàn)，同年 12 月上海化工研究院在日產(chǎn) 2t 試驗(yàn)裝置上完成了水溶液全循環(huán)的工藝研究，為我國自行設(shè)計(jì)水溶液全循環(huán)工藝尿素裝置提供了詳細(xì)的技術(shù)數(shù)據(jù) [10]。 4 第 2 章 國內(nèi)水溶液全循環(huán)法發(fā)展過程 中國尿素工業(yè)化生產(chǎn)始于 1958 年在南京化肥廠尿素中試裝置上，以半循環(huán)法開始，后開發(fā)了高效半循環(huán)法。 尿素還可用來制作炸藥穩(wěn)定劑、纖維軟化劑、防止結(jié)冰劑、石油精制劑、塑料發(fā)泡劑、織物抗皺劑和漂白劑等等。 尿素可進(jìn)一步加工成三聚氰胺－甲醛樹脂（蜜胺樹脂） [8]，這種樹脂作為重要的化工原料之一，在涂料、塑料、木材加工、造紙、紡織等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。 尿素用作工業(yè)原料 目前據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全世界尿素作工業(yè)原 料在總產(chǎn)量中占很大比重。其分解釋放的二氧化碳也能被作物吸收，促使植物光合作用。 尿素用作肥料 在農(nóng)業(yè)上尿素作為高效氮肥使用，其產(chǎn)量居氮肥生產(chǎn)總量首位 [5]。 尿素的應(yīng)用領(lǐng)域 尿素化學(xué)式為 CO(NH2)2，在自然界中主要存在于人類和動物尿液中。對熱不穩(wěn)定，在高溫下可進(jìn)行縮合反應(yīng)，加熱至 150～160℃ 將脫氨成縮二脲、縮三脲和三聚氰酸。尿素是哺乳類動物蛋白質(zhì)代謝后的產(chǎn)物，通常用作植物的氮肥。 2 第 1 章 緒論 尿素的性質(zhì) 尿素別名碳酰二胺、碳酰胺 [2]、脲，由碳、氮、氧和氫四種元素組成，是一種合成無有機(jī)化合物，分子式為 CO(NH2)2，分子量 ，外觀為無色或白色針狀結(jié)晶體或粉末，工業(yè)或農(nóng)業(yè)品為白色略帶微紅色固體顆粒，無臭無味，密度 ，熔點(diǎn) ℃ 。尿素也是常用的工業(yè)原料，所以尿素的生產(chǎn)在我國占有重要地位。其生產(chǎn)工藝比較成熟，操作可靠方便，機(jī)泵和非標(biāo)設(shè)備均為國產(chǎn)化 [1]。為此，需要仔細(xì)安排物料的循環(huán)，提高能量的利用效率，最大限度的將未反應(yīng)原料返回系統(tǒng)而得以利用。這種循環(huán)方式包括氣液分離、液體吸收、氣體冷凝等幾 個步驟。 關(guān)鍵詞： 水溶液全循環(huán)法 物料衡算 熱量衡算 二段蒸發(fā)加熱器 II The Design of Evaporation System in Aqueous Solution Total Recycle of Producing Urea 200Kt/a Abstract： Total recycle urea solution production process , including six areas: raw materials, pression and purification, urea synthesis solution in the low absorption, desorption, evaporation and granulation. CO2 from the purification of raw materials, synthetic plant Section sent, liquid ammonia from the ammonia library brought the two reactants into the reactor by the pressure and heat the reaction of urea. Reactor out of the synthesis solution containing urea, ammonium carbamate, excess ammonia and water. Then after recycling into the reactor, the whole process by the water as the circulating medium. Outflow of urine from the flash tank into a heating section of the evaporator heated to130℃ , the pressure in the urea concentration 96% (W), into the secondary evaporator heater, heated to 140℃ , to depression to (absolute), uri