尿素装置简介和重点部位及设备

安全管理编号：LX-FS-A30342 尿素装置简介和重点部位及设备

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尿素装置简介和重点部位及设备

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一、装置简介

(一)装置发展及类型

在合成氨工艺技术实现工业化后，1922年，世界上第一座以C0₂和NH₃为原料，生产尿素的工业装置建成。在尿素生产工艺发展初期，由于用C0₂和NH₃合成尿素，转化率不高，而腐蚀又严重。因此，尿素生产工艺技术的研究一直致力于如何提高转化率；如何回收未转化的C0₂、NH3；以及采用何种防腐蚀材料和防腐技术。当尿素生产技术停留在不循环法(未转化的C0₂、NH₃回收制造其他氮肥)、半循环法(未转化的C0₂、NH₃部分回收进入尿素合成系

统)时发展比较缓慢。1953年，荷兰斯太米卡本公司发现了往尿素合成塔加氧，氧化钝化防腐蚀技术。进入20世纪50年代，世界上水溶液全循环法尿素生产技术实现了工业化。从此，尿素生产技术得到了快速发展。进人60年代，在全循环法工艺技术不断改进提高的同时，氨汽提法、二氧化碳汽提法尿素生产装置也相继投产，使得尿素生产工艺技术得到了进一步提高。

我国于1958年，建成了采用高效半循环法生产尿素的第一个试验装置。并于1965年，建成了两套工业生产装置。1966年，我国采用溶液全循环法生产尿素的工艺技术研究成功，随后相继建成了水溶液全循环法尿素生产装置。为了满足农业对化肥的需要。70年代，我国引进了13套大型尿素生产装置。其中，11套采用荷兰斯太米卡本公司的二氧化

碳汽提法尿素生产技术(生产能力1620t／d的有8套装置，生产能力1740t／d的有3套装置)；两套采用日本三井东压公司的全循环改良C法尿素生产技术，生产能力为1600t／d。两种方法中，后者尿素合成操作温度、压力均较高，转化率高，对设备材料防腐蚀要求也高。未转化的C0，、NH3，前者大部分在高压系统汽提回收，后者全部减压回收。两种工艺技术部分指标，见表7—18。

进入80年代以后，尿素工艺技术朝着提高转化率、提高热回收率和降低能耗方向发展，出现了多种工艺技术。如采用汽提法和溶液循环法相结合的ACES法；采用氨汽提与二氧化碳汽提相结合的等压双气提IDR法；采用等温合成塔及蒸汽一空气双汽

提工艺的热循环UTI法；以及采用两个合成塔工艺技术的双塔高效综合法(HEC法)等。

本文下面重点介绍二氧化碳汽提法尿素生产装置。

(二)装置单元组成与工艺流程

1．组成单元

尿素装置由原料氨和二氧化碳的压缩、输送(简称压缩)、合成与汽提、循环与吸收、蒸发与造粒以及氨水系统五个单元组成。各单元作用介绍如下：

(1)压缩

原料液氨经泵加压，并预热后，送人合成系统。原料二氧化碳加入部分防腐蚀用的空气后，经压缩机加压，送人合成系统。

(2)合成与汽提

C0₂和NH₃在高温、高压下转化生成尿素，大部

分未转化的C0₂、NH₃经汽提后，回到合成塔。汽提后的尿素溶液送人循环系统。

(3)循环与吸收

汽提后的尿素溶液进行减压、加热、精馏，精馏后的尿素溶液送往蒸发系统。解析出来的C0₂、NH₃通过冷凝、吸收、加压，送回合成系统。高压洗涤器出口的C0₂、NH₃也经中压吸收后，送回合成系统。

(4)蒸发与造粒

尿素溶液经加热、真空蒸发去除水分后，成为熔融尿液。熔融尿液经造粒，得到固体粒状成品尿素。

(5)氨水系统

含尿素的氨水通过尿素水解，以及解析、冷凝，回收其中的C0₂、NH₃并送回循环系统。

2．工艺流程

工艺流程说明：工艺原则流程见图7—2。

原料液氨经高压液氨泵加压到16MPa(表)左右，并经预热器加热后，进入高压喷射器，与来自高压洗涤器中的甲铵液一起，由顶部进入高压甲铵冷凝器。原料二氧化碳加入空气后，经二氧化碳压缩机升压到14MPa(表)，进入高压汽提塔底部。

尿素合成塔中的反应物经溢流管流出，进人汽提塔顶部，经液体分布器均匀分配到汽提管中。反应物与二氧化碳在汽提管中逆流接触，使甲铵分解，所需热量由汽提管管外的蒸汽提供。甲铵分解后产生的C0₂、NH₃与过剩NH₃及汽提用的C0₂一道从汽提塔顶部排出，进入高压甲铵冷凝器顶部。汽提塔底部含甲铵、尿素的溶液去精馏塔。

在高压甲铵冷凝器中，由汽提塔排出的气体与高

压喷射器来的液氨及回收的甲铵液在管内反应、冷凝生成甲铵。冷凝产生的热量，由壳侧水蒸发，产生低压蒸汽进行回收。反应生成物从高压冷凝器底部排出，进入合成塔。

甲铵在尿素合成塔内转化为尿素，反应温度180℃，反应压力14MPa(表)，转化率约58％。生成的尿素与未转化的甲铵一起进入汽提塔顶部。塔内未反应的气体由顶部排出，进入高压洗涤器。

在高压洗涤器中，C0₂、NH₃被低压循环系统来的甲铵液部分吸收、冷凝。吸收、冷凝液经高压喷射器进入高压甲铵冷凝器。高压洗涤器产生的热量由高压调温水带走。未冷凝的C0₂、NH₃，及惰性气体从顶部排出，减压到0．6MPa(表)进人中压吸收塔，在中压吸收塔内用氨水进一步吸收，惰性气体从顶部排出放空。