水解-解吸系统原理及尿素装置废水处理技术路线分析

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尿素装置的废水来自以下几个方面：① 伴 随尿素生成反应的副产物--- 水 ，生 成 1 t 尿素 要副产300 k g 水 ，最 后 成 为 蒸 发 冷 凝 液 （含有 少 量 腿 3、C〇2及尿素）；② 原 料 液 氨 、C〇2以 及蒸汽喷射泵工作时带入系统的水；③开停 车 过程中的冲洗用水，以及检修设备排放的废液 等。最终，吨尿素废水产生量为400 ~ 500 kg， 废 水 含 尿 素 0.5%~2.0% (质量分数，下同）、 NH3 1. 0 % ~6. 0 % 、C0 20. 5 % ~3. 0 % 。
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(解吸过程中，水中的N H 与 C〇2处于气液平衡
状态，其平衡压力为久）。其过程如下： rnNH3 •reC0 2(l )= = = rnNH3(l ) + reC0 2(l )
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由 反 应 式 （1 ) 可知，解吸反应是体积增大 的吸热反应。因此，为使反应向正方向进行，反 应条件应为低压、加热状态，即降低系统压力、
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[收 稿 日 期 ]2017-11-27 [作 者 简 介 ]沈 华 民 （1 9 0 — ）男 ，上 海 人 ，教授级高级工程 师 ，研 究生导师，长期从事尿素技术的研究、开发和教学工作。
经过这一处理过程后，有效物质从废水中分离出 来 ，分别得到较洁净的水，并 回收N H 与 C〇2。
尿素装置中的水解-解吸系统，其技术要求 如下：① 系 统 出 水 N H 含 量 < 5 x 10 _6、尿素含 量 < 5 x 10_6,用作锅炉给水或其他用途，或达 标排放；②回收物中的有效物质（N H 与 C〇2) 浓度高、水含量少，返回尿素装置后对合成转化 率影响小，且要易于与尿素装置衔接；③ 新 建 的水解- 解吸系统应投资省、运行成本低。
第3 期 2018年 5 月
中氮肥 M-Sized Nitrogenous Fertilizer Progress
No. 3 May 2018
水解-解吸系统原理及尿素装置 废水处理技术路线分析
沈华民
(中国化工学会化肥专业委员会，上 海 200336)
[摘 要 ]随 着 尿素生产工艺技术的发展，为节能减排及降耗增效，尿素装置废水需通过水解- 解吸系 统进行处理。为探讨技术上可靠、经济上合理的水解-解吸工艺，以化学反应工程学的视角从反应过程及 质热传递过程人手考察水解-解吸原理，以及优化整个水解-解吸系统的途径和手段，并对已实现工业化 的尿素废水处理系统的2 条技术路线— 汽提法尿素装置采用的两塔法、UTI尿素装置采用的单塔法各自
这些废水若不经处理直接排放，不符合环保 要 求 ，会 对 水 体 造 成 污 染 ，且 浪 费 水 资 源 和 尿 素、N H 等有效物质，增加尿素装置的原料消耗 和生产成本。因此，尿素装置中必须设置废水处 理系统，这是绿水青山之需，也是尿素装置生存 的前提条件。常 规 的 尿 素 废 水 处 理 方 法 称 为 “水 解 -解 吸 ”法 ，它是将水解与解吸2 个化工 过程联合在一起的处理方法：通过水解反应将废 水中的尿素水解为N H 与 C〇2；通过解吸反应 将废水中的N H 与 C 〇解吸出来并予以回收。
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的技术思路、工况特点、化工过程等进行分析和讨论，以为业内提供一些参考与借鉴。 [关键词]尿素装置；废水处理；水 解 -解 吸 ；原理；技术路线；两塔法；单塔法 [中图分类号]TQ441.41 [文献标志码]A [文章编号]1004 -9932(2018)03 -0007 -04
〇 引言
绿水青山就是金山银山，建设生态文明城乡 是我国的国策，治 理 化 工 企 业 排 放 的 废 水 （污 水 ），是实现绿水青山的重要一环。
1 水解-解吸原理
1.1 水解-解吸反应式考察 1 .1 .1 解吸反应式
解吸定义：将 废 水 中 的 N H 与 C〇2 (对于
尿 素 装 置 而 言 ，属 有 效 组 分 ）脱 吸 出 来 成 为 气 态 N H 与 C〇2 的过程，称为解吸。
废水中的N H 与 C〇2 通常以氨碳化合物的
形式存在。可将解吸过程视为如下化学过程：氨 碳化合物首先分解为溶解态的N H 与 C〇2, 然
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