水溶液全循环法尿素生产工艺节能降耗技术研究
节能型水溶液全循环尿素生产技术的开发与应用
工艺软件包开发研究” 专题列入 了重大科技攻关 项 目。近年来在分析国内外尿素生产技术优势的 基础上 ， 对传统水溶液全循环法进行 了大量的改 进， 使我国全循环法尿素生产工艺指标 接近国外 大型汽提法工艺， 达到了提高装置产能和技术水
平 、 低能耗 、 降 消除污染 、 全稳 定运 行 的 目的 。 安
送人蒸发系统 。尾气通过高效安全 的尾气净氨处 理后 ， 氨含量 ＜ ％才能放空 。 １ 从低压循环系统来的尿素溶液送人逆流降膜 式预浓缩器 ， 以中压分解气作热源进行预浓缩 ， 将 尿液浓度从 ６ ％提高到 ８％ 。用膨胀蒸 汽和蒸 ７ ５
汽冷 凝液 作 热 源对 ８ ％ 尿 液 进 行 ２段 加 热 再 浓 ５
解气改引至新增加 的真空预浓缩器作热源 ， 使尿
液浓度从 ７ ％浓缩 至 ８ ％； 新上 １ ０ ３ ⑤ 套低压深
度水 解 解 吸系统 ， 尿素 装 置排 出的 工艺 冷凝 液 将
原 湘 江氮 肥厂 总工 程师 钱镜 清在 不 断总结 各 小 型尿 素 厂 的生产 实践 基础 上并 结合 中型尿 素装 置 的实践 经验 ， 出 了蒸 汽 单 耗 可 与 汽 提工 艺 装 提
工艺创新 、 应用概况及前景展望 。
关键 词 尿素水溶 液全 循环技术 ； 能 ； 节 改造 ； 用 ； 应 展望
水溶液全循环尿素生产工艺是 ２ Ｏ世纪 ６ Ｏ年 代的技术， 国外早 已淘汰或采用新技术进行 了改 造 ， 前新建尿素装置及大型尿素装置 的改造大 目 都采用新 型的 Ｃ ： Ｏ 汽提和氨汽提工 艺技术 。我 国 １６ 引进 荷兰 Ｓａ ｉ ｒｏ 司水 溶 液 全 循 ９ ６年 ｔｍｃ ｂｎ公 ａ 环法尿素装置 ， 国内中小 型尿素装置多采用水溶 液全循环生产 ， 其在中国的应用和创新发展 已历 经了 ５ ， ０ａ无论在工艺设计 、 设备制造 、 操作技术 和生产管理方面都积累了丰富的经验 ， 虽然能耗 偏高 ， 但装 置建设 投资少。早在 “ 十五 ” 规划 中，
水溶液全循环尿素装置降低氨耗的措施
水溶液全循环尿素装置降低氨耗的措施0 前言我国水溶液全循环法尿素装置消耗指标制定得较高，质量指标也低于国际水平。
中型装置合成塔用氧防腐时，氨耗定为580 kg，用空气防腐时585 kg；小尿素装置1986年设计时为600 kg。
在实际生产中，中尿装置初期610～620 kg；小尿素装置为620～630 kg。
但三天的考核测定表明，运转正常的情况下，中型装置1980年预分离工艺装置（鲁南化肥厂）为584.5 kg，1981年预蒸馏工艺装置（四川化工厂）为586.8 kg；小尿素装置河南辉县1987年4月实测值为598.4 kg。
实际生产中氨耗高的原因有以下几方面。
（1）原始设计没有深度水解装置。
从现在的使用情况看，增加深度水解装置后，吨尿能回收5.5 kg 氨。
（2）运转设备（“三机一泵”即CO2压缩机，高压氨泵，高压一甲泵，尿素熔融泵）检修频率高，柱塞填料泄漏量大，装置运转周期短，排放损失量大。
（3）主要工艺设备设计质量较差。
如合成塔转化率低，蒸发分离系统分离效果差，中尿装置解吸塔的设计比小尿装置差，开车时不正常，解吸量小；上下设备之间的位差不足。
目前国内已有不少降低氨耗的措施。
有些中尿装置氨耗已降到575 kg，这些厂如再使用深度水解技术，氨耗能达570 kg，与国际其他工艺一致了，生产管理好的小尿素厂氨耗达到580 kg。
采取国内开发的各种降耗措施，以降低装置气相、液相、固相（粉尘损失）排放的氨和尿素的含量，并可保证排放环保质量。
笔者认为各水溶液全循环法尿素装置分步实施已有成熟的技改措施，降低氨耗和使装置的环保指标接近国际水平，使企业效益和环保效益同步增长，也是装置持续发展的有利保障。
1 小尿素装置各处损失情况根据各厂氨耗指标600 kg的制定依据，同时定期测定装置的损失量，找出差距，采取措施，解决存在的问题。
1.1 气相损失（析氨）（1）造粒塔出塔空气中氨和尿素粉尘含量塔径9 m造粒塔58330 m3/h，60～70℃，64 m高度，排放含氨30 mg/m3，1.75 kg/h；含尿素100 mg/m3，5.83 kg/h；吨尿素损失氨0.3 kg。
水溶液全循环法尿素
水溶液全循环法在尿素生产中，未反应物的分离与回收的方法很多，其中水溶液全循环法是很重要的一种方法。
水溶液全循环法采用两段减压加热分离与回收，即中压分解与回收和低压分解与回收，其中中压分解与回收的量约占未反应物总量的85％～90％，因此，中压分解与吸收的好坏将影响全系统的回收效率及经济技术指标。
在中压分解与回收系统中，中压吸收塔是系统的关键设备，中压分解气中的二氧化碳全部由该设备吸收返回合成塔，因此该设备操作的好坏，直接影响尿素消耗和整个系统的稳定运行。
下面就中压吸收塔的操作加以讨论，以达到优化操作的目的。
1 操作压力的控制氨与二氧化碳的吸收过程，不仅是一个气体溶解在液体中物理吸收过程，而且还伴有体积减小的化学反应，2NH3＋CO2—→NH2COONH4＋Q，因此，增加压力，不仅对物理吸收有利，还有利于甲铵生成反应的平衡；另外经中压吸收塔吸收后的气体送氨冷凝器冷凝，此时中压吸收塔的操作压力除了应满足吸收液平衡蒸汽压外，还应大于氨冷凝器中使氨冷凝的最低压力，后者主要取决于氨冷凝器中冷却水的温度，因为气氨约在40℃下冷凝，对应的饱和蒸汽压为1.585 MPa，加上惰性气体的存在，气氨冷凝条件要求中压吸收压力为1.7～1.8 MPa；由于中压吸收与中压分解组成了中压循环回收系统，所以在中压吸收压力选择上必须考虑中压分解条件，而压力大并不利于甲铵的分解，故在满足吸收和氨冷凝所必须的压力前提下，应选择较低的压力。
综合以上的因素，中压吸收操作压力选择在1.6～1.8 MPa左右。
2 操作温度的控制因为NH3与CO2在吸收塔中的溶解和生成甲铵的反应都放出热量，所以操作温度低对吸收有利，因系统操作压力已固定，溶液中的水碳比受系统水平衡条件的限制而不能任意改变，所以溶液中的温度就决定中压吸收系统的状态，而溶液中的温度又决定了溶液中的氨碳比，氨碳比高温度低，气液平衡时气相中二氧化碳含量低，吸收情况好。
如果中压吸收塔溶液温度维持100℃时，精洗中部温度将达到70℃左右，塔顶气相出口二氧化碳将会增高很多，中压吸收塔鼓泡段温度正常情况下一般控制在90～95℃左右。
水溶液全循环法与ACES21法尿素生产工艺对比
关键词
尿素生产工艺 ； Ｃ Ｓ １法 ； Ａ Ｅ２ 水溶液全循环法 ； 比较
川化股 份 有限公 司化 肥厂 现有 ２套 尿素生 产
和过量的 Ｎ ， Ｈ 吸收生 成 甲铵液返 回合成塔循环
利用。
装置 ， 其中一尿装置采用传统水溶液全循环法工 艺， 主要包 括合 成 、 段分 解 、 段 吸收 、 段蒸 发 两 三 两
川 化
２ １ 年 第 ３期 ０１
来 统
来 自二
图２ Ａ Ｅ Ｃ Ｓ工艺高压圈流程
２ 套装置压缩、 合成工序主要数据对比见表 ｌ 。
表 １ ２套装置压缩 、 合成 工序 主要数据对比
注： 物料量 以吨尿素计 ， 下同。
在水溶液全循环法尿素装置 中， 成采用高 合 Ｎ Ｃ 在合成塔 内实现了高 Ｃ ： ／， Ｏ 转化率 ， 但大量的 未反应物在后续系统中分解 、 回收 ， 使后续系统的
至中压吸收塔， 大部分被循环冷却水 移走 以达 到
系统热量平衡 ， 大部 分反应热未 能进行有效地 回 收利用。在 Ａ Ｅ ２ 尿素装置 中， 成在较低操 Ｃ Ｓ１ 合
负荷比较高； 合成塔 中多余 的反应热 由过量氨带
Hale Waihona Puke 作压力和较低的 Ｎ Ｃ下进行 ，Ｏ 转化率不是 很 ／ Ｃ：
２ １ 年 第 ３期 ０ １
１ １ 压 缩和合 成 工序 ．
液相送 至净化工段。尿素合 成塔改造后增加 了
ｌ 块高效塔 盘， ２ 以获得较高 的 Ｃ Ｏ 转化率 ； Ｏ Ｃ： 汽提塔通过降膜管上的液体分布器和塔底的 Ｃ Ｏ 气体分布器的特殊设计 ， 以获得较高的汽提效率。 在高压圈内实现 了尿素合 成、 部分未反应物 的分 解和回收 ， 余热的回收和利用 ， 以及惰性气体的洗
水溶液全循环法尿素装置节能降耗综合技改总结
［摘 要］安徽晋煤中能化工股份有限公司水溶液全循环法尿素装置 （１＃尿素装置） 存在蒸汽、电力、 液氨单耗较高以及放空尾气中氨含量较高等问题，经过近 １ａ的考察、论证，在借鉴新型水溶液全循环法 尿素生产工艺的基础上，于 ２０１２年 ５月份对 １＃尿素装置实施节能降耗技改：通过增设甲铵分离器，提高甲 铵液浓度，降低一甲液的 Ｈ２Ｏ／ＣＯ２，以提高尿素合成塔的 ＣＯ２转化率，降低分解系统负荷，减少中压分解 系统蒸汽用量；使用新型真空预浓缩器及水解系统新工艺，将以往无法利用 （或利用不充分） 的低品位热 能予以回收利用，使整套尿素装置的热能利用更加充分；精洗中压尾气，以回收原料 （氨），使放空尾气 中的氨含量降至 ０３％左右，减少污染物排放。本技改项目完成后，经过不断的调整、改进，１＃尿素装置 运行稳定，操作简单，生产弹性增大，综合能耗大幅下降，达到了预期的节能降耗目标。
·２·
中 氮 肥
第 ５期
意义。 安徽晋煤中能化工股份有限公司 （简称中
能化工）１＃尿素装置 （产能近 ８００ｔ／ｄ） 采用水 溶液全循环法尿素生产工艺，２＃、３＃尿素装置采 用 ＣＯ２汽提法尿素生产工艺。１＃尿素装置由于蒸 汽、电力消耗较高，夏季生产时放空量较大和放 空尾气中氨含量较高等问题，有逐渐被淘汰的趋 势。为此，中能化工于 ２０１１年决定就如何降低 水溶液全循环法尿素装置的综合能耗进行立项研 究，经过近 １ａ的考察、论证等准备工作，在借 鉴新型水溶液全循环法尿素生产工艺的基础上， 于 ２０１２年 ５月份对 １＃尿素装置实施了节能降耗 技改，由于前期准备比较充分，系统停车 ２０ｄ 就完成了改造工作。以下对有关情况作一总结。
［关键词］水溶液全循环法尿素装置；节能降耗；综合技改；问题分析；技改方案；技改内容；技术创 新点；技改效果
水溶液全循环尿素节能扩产改造分析
水溶液全循环尿素节能扩产改造分析内蒙古乌拉山化肥有限责任公司是我国第一批中型氮肥企业之一，经过扩产技术改造，生产规模从年产6万吨合成氨扩产到年产28万吨合成氨，从两套年产4万吨尿素扩产到两套13万吨尿素，使企业的生产规模得以不断提高，消耗大幅度下降，抗风险能力增强。
1 改造前尿素装置存在的主要问题及其改造措施内蒙古乌拉山化肥有限责任公司原有两套4万吨/年水溶液全循环尿素生产装置，该装置合成塔CO2转化率较低，预蒸馏塔传质、传热效果不佳，一吸塔超负荷运行，造成生产负荷加不上，消耗也特别高。
针对尿素装置存在的问题，公司在2005年进行了尿素装置的扩产技术改造，采用了双塔并联流程来提高生产效率和产量，同时，对其它存在问题的部件了也进行相应的改造，经过对两套装置的扩产技术改造，尿素总产量达到了26万吨/年生产能力。
2 技术改造的实施水溶液全循环法生产尿素的主要生产过程为：来自合成氨净化脱碳工段的CO2经压缩后送往尿素合成塔，液氨用泵打入尿素合成塔与CO2进行反应，生成尿素。
从合成塔出来的尿液减压后进入中压系统分解器，使溶液中游离的NH3和CO2气化，尿素溶液去低压分解器；从中压分解出来的尿液送入低压分解，减压后送闪蒸槽，低压分解出来的气体均进入低压冷凝器，冷凝器出来的气体送中压吸收塔，未冷凝气体进入尾气吸收塔，尿素送真空蒸发器，浓缩后的尿液送造粒塔造粒，解吸塔出来的气体去低压冷凝器，解吸废液采用加压水解将尿素分解成CO2和NH3，回收的NH3返回制尿素。
工艺流程见下图；经过充分分析和论证，对两套尿素生产装置进行了大幅度的扩产节能技术改造，具体分析如下：2.1 尿素合成部分改造塔内件的改造。
企业的尿素生产装置采用的是水溶液全循环生产工艺，使用一台容积为17立方米的尿素合成塔，在产量提高时，出现了CO2转化率下降，消耗高等问题。
经过对国内已经成功应用于尿素合成塔的各种塔板进行对比、分析后，决定采用球帽型塔盘对合成塔进行改造，将原塔内的三层旋流板和三层多孔板，减少了一层多孔板，增加了八层球帽塔盘。
水溶液全循环法尿素生产工艺降低氨耗的三个途径
水溶液全循环法尿素生产工艺降低氨耗的三个途径作者：张志国，秦宝龙作者单位：安微三星化工有限责任公司 233600相似文献(10条)1.期刊论文张艳飞.李岩.栾智宇.ZHANG Yan-fei.LI Yan.LUAN Zhi-yu节能型水溶液全循环法尿素生产工艺-辽宁化工2009,38(3)介绍了节能型水溶液全循环法尿素生产工艺.改良后的工艺是在总结国内外先进尿素工艺技术的基础上开发而成的,适合国内中、小型尿素装置的增产改造,投资少、见效快,此改造技术采用国内自主研发的部分专利技术.2.会议论文钱镜清预蒸馏工艺装置中增设预分离器后能节汽的原因分析2006本文中重点讨论水溶液全循环法尿素生产工艺技术在中国历时40年的技术发展进程中,在预蒸馏工艺流程中又恢复设置预分离器后的节汽效果,同时与持不同观点者商讨设置预分离器后为什么能节汽的原因.3.期刊论文张洁谨.王维杰.张庆喜水溶液全循环法和CO2汽提法尿素生产工艺的比较-氮肥技术2006,27(4)对尿素的水溶液全循环法和CO2汽提法,作了多方面的分析和比较.4.会议论文宋冬宝浅析水溶液全循环法和CO2气提法尿素装置2007由于近年来石油和天然气持续的涨价，给以煤为原料的尿素企业带来了生存和发展的历史性机会。
中国入世后，尿素企业非但没有受到进口尿素的冲击，反而借此千载难逢的机遇把企业做大做强，纷纷上马新项目，许多中、小型尿素企业挤身于百万吨尿素生产规模的行列!然而尿素企业在上马尿素装置时，都在考虑是采用工艺比较成熟水溶液全循环法工艺，还是采用工艺比较先进的C仇气提法工艺，(当然还有其它的尿素生产工艺，目前新上尿素装置大多采用此两种生产工艺)。
目前CO2气提法工艺在世界上建厂最多，计140余套生产装置，占世界尿素总生产能力的45％左右。
国内中型氮肥厂多采用CO:气提法工艺，小氮肥厂多采用水溶液全循环法工艺；山西晋城等地也多采用CO:气提法工艺，内地发展较快的小氮肥企业增建1 000尤尿素工程多采用水溶液全循环法工艺。
节能型水溶液全循环法尿素生产工艺
第38卷第3期辽 宁 化 工V o.l38,N o.3 2009年3月L i aoning Che m ical Industry M a rch,2009节能型水溶液全循环法尿素生产工艺张艳飞1,李 岩1,栾智宇2(1.辽宁省石油化工规划设计院,辽宁沈阳110004; 2.沈阳科硕营养科技有限公司,辽宁沈阳110043)摘 要: 介绍了节能型水溶液全循环法尿素生产工艺。
改良后的工艺是在总结国内外先进尿素工艺技术的基础上开发而成的,适合国内中、小型尿素装置的增产改造,投资少、见效快,此改造技术采用国内自主研发的部分专利技术。
关 键 词: 尿素;水溶液全循环工艺;节能;专利技术中图分类号: TQ441.41 文献标识码: A 文章编号: 1004 0935(2009)03 0203 03目前世界上建厂最多的尿素工艺为CO2汽提和NH3汽提。
我国自20世纪70年代开始引进CO2汽提工艺的大型尿素装置,目前共有15套大型装置(全套引进或合作设计、采购),6套中型装置以及2套小型装置(均为国内自行设计、自行制造设备)。
通过国内多年的实践,CO2汽提工艺暴露出一些不足,主要是尾气易燃爆、设备腐蚀严重、操作条件苛刻、操作弹性较差。
NH3汽提工艺在上世纪80年代以后在世界上的竞争力不断上升,此工艺操作安全、设备腐蚀问题小、加氧量少、尾气无燃爆问题、操作要求不苛刻,且操作弹性大,低位能的热量回收利用较好。
只是钛材汽提塔制造难度大,且易冲刷腐蚀,国内试图攻关,但一直未有大的进展。
司南普吉提公司目前已采用C r25N i22M o2管衬锆的双金属管作为汽提塔列管,较好地解决了设备冲刷腐蚀问题,且设备制造难度大大下降。
目前,NH3汽提工艺在世界上的竞争中仍处于领先的地位。
1 国内外尿素工艺技术概况日本东洋工程公司在20世纪80年代初与三井东压共同开发了先进的低成本低能耗尿素工艺(简称ACES工艺)。
如今世界上已有11套采用ACES工艺的尿素装置,我国也有两套尿素装置采用此工艺,但有两套装发生了爆炸事故,因此在一定程度上影响了ACES工艺在世界上的竞争力。
水溶液全循环法制尿素中压系统工艺设计与优化
水溶液全循环法制尿素中压系统工艺设计与优化Full Cycle of the Aqueous Solution Method for Manufacturing Urea in the Pressure System Process Designand Optimization目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第1章概述 (3)1.1 尿素的物理化学性质和用途 (3)1.2 尿素的生产方法简介 (4)1.3 两种方法的比较 (4)第2章水溶液全循环法生产尿素的原理 (7)2.1 反应原理 (7)2.2 反应机理 (7)第3章水溶液全循环法的生产工艺流程 (9)3.1 尿素的合成 (9)3.2 尿素的工艺流程图 (9)3.3 合成尿素工艺流程 (10)3.5 原料的净化与输送 (12)3.6 尿素溶液的蒸发与造粒 (13)第4章生产尿素的工艺条件 (15)4.1 温度的影响 (15)4.2 氨碳比（摩尔比）或过量氨的影响 (16)4.3 水碳比 (16)4.4 操作压力 (17)4.5 反应时间 (17)4.6 惰性气体的影响 (17)第5章生产尿素的主要设备 (19)5. 1 脱硫塔 (19)5. 2 二氧化碳压缩机 (19)5. 3 合成塔 (19)5. 4中压分解加热器 (19)5.5 中压分解分离器 (19)5.6 中压吸收器 (20)5.7 氨冷凝器 (20)5.8 氨吸收塔 (20)第6章物料衡算和热量衡算 (21)6.1 物料衡算 (21)6.2 热量衡算 (29)结论 (33)致谢 ..................................................................................... 错误！未定义书签。
参考文献.. (34)水溶液全循环法制尿素中压系统工艺设计与优化摘要：尿素工业化生产以来的百余年间，一直是肥料工业生产的主要品种。
节能型水溶液全循环尿素生产技术的开发与应用
节能型水溶液全循环尿素生产技术的开发与应用水溶液全循环尿素生产工艺是上世纪60 年代的技术，国外早已淘汰或采用新技术进行了改造。
1966 年我国引进荷兰Stamicarbon 公司水溶液全循环法尿素装置，但在新建的尿素装置及大型尿素装置的改造中，大都采用了新型的CO2 汽提和氨汽提工艺技术。
水溶液全循环法尿素工艺在中国的应用和创新已经历50 年的发展，国内中小型尿素装置多采用水溶液全循环生产，在工艺设计、设备制造、操作技术和生产管理方面积累了丰富的经验，虽然能耗偏高，但装置建设投资少。
当前随着尿素生产技术的不断进步和节能降耗的需要，对现有的水溶液全循环尿素装置进行技术开发和创新改造显得尤为迫切。
早在“十五”规划中，国家就把“水溶液全循环尿素装置节能增产改造工艺软件包开发研究”专题列入了重大科技攻关项目，在总结国内外先进尿素生产工艺技术的基础上，国内陆续成功开发出了Q-1100 、GXZH 、JX 等节能型水溶液全循环尿素生产工艺，通过近年来的发展、改进、创新，尿素产量迅速提高，各项消耗指标明显降低，使我国全循环法尿素生产工艺指标接近国外大型汽提法工艺，达到提高装置的生产能力和技术水平，降低能耗，消除污染和安全稳定运行的目的。
由四川金象化工产业集团股份有限公司等单位消化吸收国内外先进尿素工艺，集成创新开发出一种全新的JX节能型尿素生产技术，其创新点主要体现在：① 采用尿素中压吸收塔。
开发液相逆流换热式尿素合成塔，形成关键物料合成路线，优化尿素合成塔的操作条件来提高C02转化率到72%以上，若通过进一步改造，还可能将转化率提高到74% ;②二次加热-降膜逆流换热组合的尿素中压分解工艺，提高甲铵分解率和总氨蒸出率；③低水碳比-三段吸收-蒸发式空冷的尿素生产中压回收工艺；④一段蒸发系统低位能热的利用；⑤高效安全的尾气净氨新工艺；⑥利用解吸水解汽液相余热加补碳的高效尿素低压分解回收新工艺；⑦节资节能型尿素废水处理系统，废水采用单塔处理，取消了回流，将废水中尿素和氨含量降至V 5X 10-6 ，无外排。
水溶液全循环法生产尿素工艺
水溶液全循环法生产尿素工艺水溶液全循环法生产尿素工艺-标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII职业技术学院毕业论文（设计）(冶金化工系)题目水溶液全循环法生产尿素工艺专业应用化工技术班级姓名学号指导教师完成日期 2010年6月25日-2010年10月10日目录摘要 (1)第一章概述 (2)尿素的物理化学性质和用途 (2)尿素的物理性质 (2)尿素的化学性质 (2)尿素的用途 (2)尿素的生产方法简介 (3)水溶液全循环法 (4)汽提法 (4)水溶液全循环法和CO2汽提法两种方法的比较 (4)水溶液全循环尿素工艺的优、缺点 (5)C02汽提法尿素工艺的优、缺点 (6)尿素的发展前景与展望 (6)第二章水溶液全循环法生产尿素的原理 (9) 化学反应 (9)反应原理 (9)第三章水溶液全循环法的生产工艺流程 (11) 原料的准备 (11)氨 (11)二氧化碳 (11)尿素的工艺流程图 (11)原料的净化与输送 (13)二氧化碳脱硫与压缩原理 (13)液氨的净化与输送 (13)尿素的合成 (14)液氨和二氧化碳直接合成尿素 (14)合成尿素的理论基础 (14)中压分解与吸收 (14)低压分解与吸收 (15)尿素溶液的蒸发与造粒 (15)第四章物料衡算和热量衡算 (16)物料衡算 (16)数据采集 (16)基本物料衡算 (16)热量衡算 (17)数据采集 (17)基本热量衡算 (18)第五章生产尿素的工艺条件及主要设备 (19) 生产尿素的工艺条件 (19)温度 (19)氨碳比 (20)水碳比 (20)操作压力 (20)反应时间 (21)生产尿素的主要设备 (21)脱硫塔 (21)合成塔 (21)高压混合塔 (23)中压分解加热塔 (23)中压分解分离塔 (23)中压吸收塔 (24)氨冷凝器 (24)低压分解精馏塔 (25)低压吸收第一氨基甲酸铵冷凝器 (25)低压吸收第二氨基甲酸铵冷凝器 (25)致谢 (27)参考文献 (28)摘要受中国的基本国情决定，中国的农业发展在未来的很长一段时间里都将占据着主要的地位，化肥在农业中的地位是不可缺少的。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
水溶液全循环法尿素生产工艺节能降耗
技术研究
摘要：尿素是一种重要的化工原料，广泛应用于农业、工业等领域。
近年来，随着环保要求越来越严格以及能源价格不断上涨，探索新的尿素生产工艺已成为
业内人士共同关注的焦点之一。
本文旨在通过对水溶液全循环法尿素生产工艺的
深入探究，挖掘其潜在优势，并从理论上分析其实现过程中所涉及到的相关技术
及其优化措施，以期为实际工程应用提供参考依据。
关键词：水溶液；全循环法；尿素；生产工艺；节能降耗技术
前言：目前，国内外学者针对尿素生产工艺进行了大量的研究工作，提出了
许多新型尿素制备技术。
例如，国外某公司开发出一种基于离子交换膜电解技术
的“全循环”尿素生产工艺，该工艺将传统的脲酶水解与离子交换膜电解结合起来，实现了连续化生产，同时大幅度降低了能耗。
一、水溶液全循环法尿素生产工艺分析
（一）内涵
水溶液全循环法是一种新型的尿素生产方法，其主要特点在于采用了“尿液
-高压蒸发”系统。
该系统将传统尿素生产中的合成、洗涤和造粒三个步骤合为
一个整体，实现了连续化操作，提高了产能效率。
在整个过程中，尿液作为主要
原料之一参与反应，不仅可以减少废水排放量，还能够回收其中含有的氮、磷等
营养物质。
同时，由于使用了高压蒸发器进行蒸发，使得产品纯度更高，更加符
合国家标准要求。
此外，该方法还具有流程简单、投资成本低等优点[1]。
（二）特点
1.采用了先进的造粒系统，使得颗粒强度高、均匀性好。
2.采用了高效的分
离器和蒸发冷凝器，能够有效地回收蒸汽中的潜热进行再次利用，降低了能源消
耗。
3.采用了先进的控制系统，实现了自动化操作，提高了工作效率，减少了人
员数量，降低了劳动成本。
4.采用了新型的添加剂，如缓蚀剂等，可以延长设备
寿命并且降低腐蚀程度，进一步降低了维修费用。
二、水溶液全循环法尿素生产工艺节能降耗技术
（一）技术流程
以水为介质，采用水溶液全循环法制造碳酸氢铵的过程称为水溶液全循环法
尿素生产工艺。
该方法是将传统的热解和气化反应结合起来，在一个反应器中完
成前驱物（即CO+H2）、中间产物NH4+-N和最终产品（NH4+-N和CO2）的合成。
其基本原理如下：首先，通过加热使得原料液滴入预热器内进行预分解反应生
成CO和H2；然后进入第一个蒸发器，由于温度较低，CO可以继续与蒸汽发生部
分氧化还原反应而消耗一部分能量，同时产生少量的NH3；接着进入第二个蒸发器，此时温度升高至80℃左右，CO已经完全被氧化成为CO2和H2O，因此只需要
提供极少量的热量便可维持正常的蒸发速率，从而降低了能源消耗；最后进入冷
却器，由于高温高压下水的沸点下降，所以会有大量未反应完的原料液体积在冷
却器底部形成固体颗粒，需定期清理以防止堵塞管道。
整个过程中产生的废水含
有一定浓度的氨氮和二氧化碳等物质，需经过处理后才能排放或回收利用[2]。
（二）主要设备
1.汽提塔。
该装置是将低压饱和蒸汽通过升压、降温后，变成高压过热蒸汽
进入蒸发器中进行换热，然后再返回到汽提塔内继续参加反应的一个过程。
在此
过程中，由于温度和压力不断变化，会产生大量的冷凝水。
为了减少这部分水资
源的浪费，可以采用在汽提塔顶部设置冷却盘管或直接用水泵将其排放至废水系
统中的方式来实现。
2.压缩机。
该装置是将气态尿素转化成为液态尿素的核心设
备之一。
通常情况下，尿素合成回路需要使用多台压缩机并联工作，以达到提高
产量的目的。
但在实际运行过程中，往往存在着某些压缩机长时间低负荷运转或
者不启动等问题，导致能源的极大浪费。
因此，应当定期对这些压缩机进行检查
维护，及时发现故障隐患并采取相应措施予以处理，确保其正常运行。
3.分离器。
该装置是用于分离出液体尿素产品与气体的重要设备。
一般情况下，分离器内部
都配备有搅拌器，以防止出现沉淀现象。
然而，在实际应用过程中，经常会因为
操作不当而使得溶液出现分层甚至结块的情况，从而影响产品质量。
此时，可以
通过调整进料流量、改变加热方式以及增加搅拌强度等方法来解决这一问题。
（三）耗能分析
对其采用的水溶液全循环法制造车用尿素的主要工序进行了详细的能量消耗
分析。
其中包括预处理、脱碳、水解、氨化和尿液回收等工序。
在预处理阶段，
由于使用了大量的水进行清洗，因此该环节的能源消耗较大；而在后续的脱碳、
水解和氨化过程中，由于反应温度较高且需要加入催化剂促进反应速率，因此也
存在一定的能源消耗。
但是相比传统的热解法，水溶液全循环法具有以下显著优势：一是可以利用低温废热水作为加热介质，降低了蒸汽需求量；二是取消了高
温高压设备，减少了设备投资及占地面积；三是通过优化反应条件，可实现更高
效的化学反应，提高产率并降低单位产品的综合能耗[3]。
此外，针对不同工序所
涉及到的具体设备以及操作参数，还开展了进一步的分析与讨论。
例如，在预处
理阶段，应尽可能地缩短清洗时间或减小废水排放浓度，从而降低水资源的浪费；在脱碳和水解过程中，合理控制反应温度和压力，避免过高或过低导致反应效果
不佳或者产生不必要的副产物；在氨化过程中，适当增加搅拌强度和延长反应时间，有助于提高反应效率并降低系统的运行负荷等等。
这些措施不仅有利于提高
整个尿素生产线的经济性和可靠性，同时也符合国家倡导的绿色制造理念。
（四）影响因素
通过对以上的数据分析，可以发现在整个尿素生产过程中，能源消耗主要集
中在以下几个方面：一是压缩空气和冷却水等动力系统；二是合成反应器、洗涤
塔以及换热器等设备；三是泵类机械密封及轴承。
其中，动力系统是整个尿素生
产过程中最为重要的一个环节，其能否稳定运行直接关系到后续工序是否顺利进行，同时也决定了整个生产线的综合能耗水平。
因此，针对这些问题提出相应的
解决方案是非常必要的。
首先，要保证动力系统的正常运转需要从多个方面入手，例如加强设备维护保养、优化操作方式、改进管道设计等等。
具体来说，应
该定期检查并清洗相关设备，避免因杂质或堵塞而导致设备损坏或者降低效率；
合理设置进出口阀门，减少阻力损失，提高流量计计量精度；采用高效的过滤器
材，确保流体畅通无阻；还可以考虑将部分设备置于室外，利用自然风实现散热
降温，不仅环保经济，而且更加符合国家节能减排政策要求。
其次，合成反应器、洗涤塔以及换热器等设备同样占据着重要地位，尤其是在大规模工业化应用之前，往往会使用大量的热交换器来完成热量传递工作。
但是随着科技的不断进步，新
型材料与结构层出不穷，这使得传统的热交换器逐渐失去优势，甚至已经被淘汰。
因此，我们建议在日常检修时重点关注这些部位，及时更换磨损部件或者添加润
滑剂以延长寿命。
三、结语
综上所述，本次研究基于水溶液全循环法尿素生产的传统流程，通过上述各
项优化改进措施，蒸汽消耗量得到明显的控制。
数据显示，改造之后的生产工艺
流程，蒸汽消耗降低率在7%~10%之间，实现了低投入高产出的目的。
另一方面，
本次优化改进也发掘了传统设备和工艺流程的提升潜力，为企业带来了较好的经
济效益，实现了提质增效，节能减排的目的。
参考文献：
[1]刘增胜.大型尿素装置高压设备的安全运行与维护管理[J].肥料与健
康,2021,48(06):38-42.
[2]李红明, 马明新, 李娜. 水溶液全循环尿素装置节能降耗总结及方向[J]. 尿素, 2017(3):1-2.
[3]孙振唐,王强.尿素装置中压甲铵冷凝器出口温度超标原因及处理[J].大
氮肥,2021,44(05):341-343+349.。