【正文】 S 工藝，有 84 套，總生產(chǎn)能力占 %。國內(nèi)尿素裝置采用的工藝技術(shù)除我國自行研發(fā)的水溶液全循環(huán)法外，世界上 4 的主要工藝也均引進。在 110 套裝置中 30 套大、中型裝置采用國外工藝，總生產(chǎn)能力為 39880 噸 /天，占全國總生產(chǎn)能力 68%[3， 4]。 依氣提介質(zhì)的不同，分別稱為二氧化碳氣提法、氨氣提法、變換氣氣提法。按氣提氣體的不同又可分為二氧化碳氣提法、氨氣提法、變換氣氣提法。全循環(huán)法是將未轉(zhuǎn)化成尿素的氨和二氧化碳經(jīng)減壓加熱和分離后。全循環(huán)法尿素生產(chǎn)主要包括四個基本過程： ○ 1 二氧化碳的壓縮 ； ○ 2 氨輸送和尿素合成； ○ 3 循環(huán)回收； ○ 4 尿素溶液的加工。水溶液全循環(huán)尿素工藝生產(chǎn)裝置的靜止高壓設(shè)備較少，只有尿素合成塔及液氨預熱器為高壓設(shè)備，其它均為中壓和低壓設(shè)備，所以該尿素工藝生產(chǎn)裝置的技術(shù)改造比較容易、方便，改造增產(chǎn)潛力較大。由于該工藝高壓設(shè)備較少，高壓系統(tǒng)停車保壓時間可以達到 24h，所以生產(chǎn)裝置的中小檢修一般可以在尿素合成塔允許的停車保壓時間內(nèi)完成，減少了高壓系統(tǒng)排放的次數(shù)，降低了尿素的消耗。水溶液全循環(huán)尿素工藝可靠、設(shè)備材料要求不高、投資較低。由于氨碳摩爾比控制得較高，一般穩(wěn)定在 左后再返回到尿素合成塔，液氨泵和一段甲銨泵的輸送量比較多，所以該工藝中液氨泵和一 5 段甲銨泵的臺數(shù)較多，動力消耗較 多。二氧化碳氣體壓縮 機由于出口壓力高，故其運行周期也相對較短、維修工作量較多、維修費用較高 [5]。它的主要特點如下： (1) 采用與合成等壓的原料二氧化碳氣提以分解未轉(zhuǎn)化的大部分甲銨和游離氨，殘余部分只需再經(jīng)過一次低壓加熱閃蒸分解即可?？s減了流程和設(shè)備，并使操作控制簡化 。同時有可能利用冷凝過程生成甲銨時放出的大量生成熱和冷凝熱來副產(chǎn)低壓蒸汽，除氣提塔需不加蒸汽外，低壓分解、蒸發(fā)及解吸等工序都可以利用副產(chǎn)蒸汽，從總體上看可以降低蒸汽的消耗及冷卻水用量。但為了造成一定的位差就不得使設(shè)備之間保持一定的位差。 (4) 由于采用二 氧化碳氣提，所選用的合成塔操作壓力較低（ 1415MPa），因此節(jié)省了壓縮機和泵 的動力消耗，同時也降低了壓縮機、合成塔的耐壓要求。 (5) 在整個流程中循環(huán)的物料量較少，動力消耗較低。另外，因氨碳比低， 氨量少，故縮二脲生成量高。氨汽提法尿素生產(chǎn)主要包括四個基本過程 ○ 1 尿素合成及高壓回收 。 ○ 3 尿液的濃縮和造粒 。氨汽提法尿素工藝在操作調(diào)節(jié)方面 6 比較簡單、方便。該工藝的特點是高氨碳比，高轉(zhuǎn)化率；采用甲銨噴射泵， 使合成圈 內(nèi)高壓設(shè)備水平布置，不僅節(jié)省 了高框架，同時也方便了安裝檢修；熱利用效率高，能耗低；操作彈性大，易于控制；爆炸危險性小，原料損失少，尿素合成壓力 ,溫度為 188℃ . 二氧化碳轉(zhuǎn)化率為 63%～ 65%。其中的解吸裝置解吸塔是為了適應(yīng)氨等組分的解吸要求，即實現(xiàn)零排放的配套裝置。 7 第 2 章 氨汽提法工藝流程 尿素的合成 2NH3+CO2→CO(NH 2)2+mol 該步反應(yīng)是一個可逆的體積縮小的強放熱反應(yīng)，在一定條件下，此反應(yīng)速率很快，容易達到平衡，且此反應(yīng)二氧化碳的平衡轉(zhuǎn)化率很高。mol 此步反應(yīng)是 一個可逆的微吸熱反應(yīng) ,平衡轉(zhuǎn)化率一般為 50%~70%,并且反應(yīng)的速率也較緩慢 ,是尿素合成中的控制速率的反應(yīng)。 來自合成凈化工段的 CO2 氣體，經(jīng) CO2 壓縮機（ K101A/B）五段壓縮到 后進入合成塔（ R101）。 合成塔在壓力為 、溫度為 188℃ ，氨碳比 NH3/CO2（摩爾）為 ～ ，水碳比 H2O/CO2 摩爾為 ～ 的條件下合成尿素， CO2 轉(zhuǎn)化率為 63－ 65%，出合成塔的反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)蝶閥 HV9203 流到用 中壓蒸 汽加熱的降膜式汽提塔 ,其操作壓力為 。甲銨分離器分離出的不 凝氣體，主要含有惰性氣和少量的氨和二氧化碳，這些氣體經(jīng)控制減壓閥加壓后送到中壓分解收集罐中。 第一段 中壓分解回收 ： 汽提塔底部溶液經(jīng)降壓閥 LC9202 減壓到 進入中壓分解分離器 ,溶液在此閃蒸并分離，分離后尿液進入中壓分解塔 甲銨在此分解 E102A殼體用 蒸汽供熱， E102B 用汽提塔蒸汽冷凝液分離器 的 蒸汽冷凝液供熱。中壓吸收塔頂部含有微量惰氣的氣氨進入氨冷凝器冷凝成液氨，收集于氨收集器 ,不凝氣通過氨回收塔 進入中壓惰性氣體洗滌塔 ,用蒸汽冷凝液經(jīng)冷卻后作吸收液吸收氨成為氨水，惰性氣體放空，其吸收熱通過中壓氨吸收塔用冷卻水帶走，氨水通過氨水泵被送到中壓吸收塔。 第二段 低壓分解和回收 ： 中壓分解收集器的尿液經(jīng)減壓閥（ LV9301）減壓到 進入低壓分解塔分離器 ,尿液在此閃蒸并分離后進入低壓分解塔 ,分解尿液中剩余的甲銨，熱源由 蒸汽提供。 第三段 真空分解和回收 ： 低壓分解收集器（ L103）的尿液經(jīng)減壓閥（ LV9401）減壓后送到真空預濃縮分離器（ V104） ,尿液在此閃蒸并分離，分離后尿液進入真空預濃縮器（ E104）分解殘余的甲銨，熱源來自中壓分解氣的冷凝熱和吸收熱，尿液進入真空預濃縮收集器（ L104）后，通過尿素溶液泵（ P106）泵送到 真 空部分，氣相被抽至一段真空濃縮系統(tǒng)進行冷凝，冷凝后的液體去工藝冷凝液部分。 二段真空濃縮器（ E115）內(nèi)的尿液被 的蒸汽加熱后進入二段真空分離器（ V115）進行汽液分離： （ 1） 氣相被 蒸汽通過二段真空系統(tǒng)第一噴射器即升壓器（ EJ153）抽入到二段真空系統(tǒng)第一表冷器（ E154），冷凝后液相進入（ T102） ,氣相和用來調(diào)節(jié)第二段真空系統(tǒng)的空氣（由 PV9509 進入）混合，由二段真空系統(tǒng)第二噴射器（ EJ154）抽入到二段真空系統(tǒng)第二表冷器（ E155）冷凝后，液相進入 T102，氣相被二段真空系統(tǒng)第三噴射器（ EJ155）抽到一、二段真空系統(tǒng)公用表冷器（ E156） ,液相進入 T102,氣相最終放空； 液相即尿素熔融物經(jīng)熔融尿素泵（ P108）送至造粒塔（ L108）造粒。由造粒噴頭（ L109A/B）噴出的尿素液滴在自由 降落過程中冷凝固化成粒狀尿素，通過刮料機（ H101） 輸送到造粒塔皮帶（ H102）上，然 后通過尿素循環(huán)皮帶輸送機（ H103） 送往包裝工段進行稱重包裝 . 水解系統(tǒng)工藝設(shè)計 水解系統(tǒng)流程 來自一、二段真空系統(tǒng)（ L10 L106）的含有氨和二氧化碳的工藝冷凝液收集于（ T102）中，各處排放的碳銨液收集于碳銨液排放槽（ T104） ,并通過碳銨液排放泵（ P116A/B）輸送到 T102 中。在 R102 內(nèi)，尿素被 的蒸汽所分解，水解液經(jīng)過水解器換熱器換 熱后進入解吸塔下段的頂部，解吸塔底用 的蒸汽直接加熱，解吸塔及水解器頂部出氣與低壓分解分離器（ V103）頂部出口氣體混合進入低壓回收部分，廢液經(jīng) E116 回收熱量 10 后去界區(qū)。 (2) 操作：該塔分為兩段，下段組成。含有 NH CO2 和尿素的工藝水經(jīng)塔上段汽提氨后，送入水解器進行尿素水解。 主要工藝條件 解吸塔操作壓力 Mpa；操作溫度塔底液相 143℃ ，塔頂氣相 85℃ ， 排出廢液含NH3 量 ≤40mg/tUr,工藝條件影響 如下 : (1) 溫度 因為甲銨的分解反應(yīng)，過量氨及游離二氧化碳的解吸都是大量吸熱的過程。但是，溫度太高則腐蝕嚴重，同時加劇副反應(yīng)的發(fā)生，這將影響尿素的產(chǎn)量和質(zhì)量。通常用 的蒸汽加熱以維持塔內(nèi)溫度。但是，實際生產(chǎn)中二氧化碳氣提操作是采用與合成操作等壓的條件進行的，因為這樣有利于熱量的回收，同時能降低冷卻水和能量消耗。 (3) 液氣比 氣提塔的液氣比是指進入氣提塔的尿素熔融物與二氧化碳的質(zhì)量比，它是由尿素合成反應(yīng)本身的加料組成確定的，不可以任意改變。當塔內(nèi)液氣比太高時，氣提效率顯著下降；液氣比太低，易行成干管。在生產(chǎn)上，除了控制氣提塔的液氣比外，還要嚴格要求氣提塔中的 液氣均勻分布。一般氣提塔內(nèi)尿液停留時間以 1min 為宜 [6]。 12 第 3 章 物料衡算與熱量衡算 尿素生 產(chǎn)過程的物料衡算同其他化學生產(chǎn)過程的物料衡算一樣，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，通過計算求得加入設(shè)備和離開設(shè)備的物料各組分的成份、重量和體積，為進一步進行熱量衡算、設(shè)備計算等提供定量的依據(jù)。 對于氨汽提法尿素生產(chǎn)，由于物料的循環(huán)反應(yīng)，在計算物料平衡時，全系統(tǒng)物料平衡的完整性很重要。各設(shè)備的物料衡算，必須在全系統(tǒng)物衡算完成 以后才能判斷各設(shè)備物料衡算的結(jié)果。 物料衡算計算條件的確定 在進行物料衡算之前，必須確定系統(tǒng)輸入、輸出、損失等物料量及計算基準等計算條件。 (2) 處理后的工藝水氨含量為 4106kg/tUr， 尿素含量為零，符合國家廢液排放標準 。以安化公司取樣分析數(shù)據(jù)為例 表 取樣分析數(shù)據(jù) 組成 %（ m/m） ○ 8 ○10 ○ 11 NH3 CO2 Ur — H2O 這樣從合成塔出來的流股 ○ 8 總量 =1000/=3222kg 流股 ○ 8 各位組分量為： NH3 3222=1133kg= CO2 3222=489kg = Ur 1000kg= 14 H2O 3222=600kg= 根據(jù) R101 合成塔出口各物料量，可求的進塔各量： ∵ 2NH2+CO2=(NH2)2CO+H2O 生成的量 Ur 為 ∴ 反映掉 NH3 反映掉 CO2 生成的 H2O 故進塔各組分量為： NH3 +==1700kg CO2 +==1222kg H2O ==300kg NH3/CO2=H2O/CO2=XCO2=反應(yīng)掉的 CO2/入塔 CO2 總量 =() 100%=60% 由于在 R101 內(nèi)生成的尿素有一部分夾在真空分離氣中，后進入 R102 水解成 NH3 和 CO2再返回 R101,據(jù)經(jīng)驗，假設(shè)每噸尿素有 5kg 水解，那么： 從壓縮機來的流股 ○ 4 CO2 [（ 10005） /60] 44=730kg 流股 ○ 10 區(qū)中壓系統(tǒng)各組分量： NH3 (1000/) =515kg CO2 (1000/) =115kg Ur 1000kg H2O (1000/) =498kg 從甲胺分離器出來的流股 ○ 11 個組分量：據(jù)經(jīng)驗知：每噸尿素含 50kgNH3 和 3kgCO2 及 10kg惰氣（也可通過安化公司取樣分析實測出來）。流股 ○ 38 H2O 10kg（實際生產(chǎn)中可根據(jù)加水量進行調(diào)整） 離開低壓冷凝器到惰洗塔的流股 ○ 34 =流股 ○ 31 +○ 33 ∴ NH3 85+28=113kg CO2 7+14=21kg H2O 68+50=118kg 離開惰洗塔到中壓冷凝器的流股 ○ 35 =流股 ○ 34 +○ 38 從惰洗塔最頂端離開的流股 ○ 39 中未考慮含 NH3 和 CO2，（實際生產(chǎn)中可進行修正） ∴ NH3 113+0=113kg CO2 21+0=21kg H2O 118+10=128kg 進中壓冷凝器的流股 ○ 18 =流股 ○ 16 +○ 35 ∴ NH3 445+13=568 CO2 100+21=121 H2O 60+128=188 流股 ○ 25 和流股 ○ 28 計算詳見下面分析 流股 ○ 28 NH3 30kg H2O 10kg 19 流股 ○ 25 NH3 96kg 從上端離開中壓吸收塔流股 ○ 19 =流股 ○ 18 +○ 28 +○ 25 ○ 11 ∴ NH3 568+30+96342=352kg 表 生產(chǎn) 1 噸尿素中低壓物料平衡表 氨回收部分物料平衡計算 查 惰氣含量與氨冷凝關(guān)系圖 [8]，只要知道了氨進、出口的溫度和壓力，便可計算出氨流股號 狀態(tài) 溫度 NH3 CO2 Ur H2O 合計 ℃ kg ○10 液 210 515 115 1000 498 2128 ○ 11 液 70