04尿素装置技改工艺方案

尿素装置技改工艺方案

涡阳远东化工机械彭本成李廷仁

1 概述

该公司现有的尿素装置，系采纳我公司设计的年产四万吨尿素通用设计，1994年5月建成投产，经改造后尿素装置能力已达日产尿素300吨。

目前，关于全循环法尿素装置的改造，有几种工艺方案可选择，如我公司的二氧化碳气提高压圈技术、改良全循环法技术、意大利斯那姆公司的氨气提高压圈技术、瑞士卡萨里公司的高压圈技术等。依照各项技术的利用情形、技术要求和该公司的实际情形，本次技改拟采纳改良全循环法技术，以求少投入多产出，大幅节能的技改方案。

本次技改要紧集中在尿素合成、中压循环、蒸发造粒工序和蒸汽冷凝液分级回收分级利用。

2 尿素装置技改方案

合成

现有尿素合成塔容积为20m3，本次拟新增一台容积为20m3尿素合成塔，双塔并联操作。

采纳我公司开发的新型尿素合成塔盘改造原尿素合成塔，尿素合成转化率可达65%以上，依照其他同类型装置的实际生产情形及有关技术文献资料看，合成转化率每升高1%，中低压循环的负荷将减少10%。中低压循环负荷的降低意味着分解所需加热蒸汽减少和循环回收所耗电能的降低。

中压分解

采纳新型的自汽提式一分塔代替原预蒸馏塔，是改良全循环法技术的核心之一。该技术借鉴了二氧化碳气提尿素工艺和中压联尿尿素工艺的体会，目的在于提高一段分解的蒸汽利用率，从而实现节能的目标。

一分塔设备直径φ1200mm，高约10000mm，汽提换热面积350m2。

中压吸收

(1) 一吸塔

本次一吸系统改造的方法为：增加第二台一吸冷却器，增加一台板式换热器作软水冷却器。

关于一吸塔关键要弄好鼓泡段的操作，因为95％的CO2吸收是在鼓泡段，而精

馏段的能力很小，本次改造也是从这点考虑的。一吸塔鼓泡吸收可分为三个部份：一是一段蒸发器热能回收段；二是一吸冷却器；三是一吸塔底部鼓泡段，而这三部份的重点确实是一吸冷却器。

本次改造，一吸塔采纳新工艺流程，该新工艺流程将一吸塔第九块塔盘的液体送到一吸冷却器，使一吸塔底部的鼓泡段全数移到一吸冷却器，如此可减少顶部回流氨的加入量，减轻精馏段的负荷，使其增产15%~20%。

(2) 一吸冷却器和软水冷却器

目前只有一台一吸冷却器，换热面积79m2，一台软水冷却器，换热面积34m2。这次需增加第二台一吸冷却器，换热面积为150m2，与原一吸冷却器串联利用。较高温度脱盐水的热量需由冷却水移走，因此增加一台板式换热器替代原软水冷却器，换热面积为100m2。新增二台软水循环泵取代原有设备，其技术参数为Q＝300m3/h，H＝30m。

(3) 氨冷凝器

现有氨冷凝器总换热面积为540m2，本次新增一台氨冷凝器，换热面积A =300m2，将现有的氨冷凝器（A）作为闪蒸冷凝器利用。

低压循环系统

现有的二分塔φ700/φ600 A＝70m2，能力明显不足，拟将替换下来的预蒸馏塔作二分塔利用，以知足改造后生产需要。本次新增一台二循一冷器，换热面积A =400m2，将原有的二循一冷作为二循二冷器利用，淘汰原有二循二冷器，如此改造后，低压系统可知足尿素改造后生产要求。

蒸发系统

由于产量的大幅增加，现有蒸发系统能力不足，须作改良。

新增一台闪蒸槽，规格为φ1000。

改换一段蒸发加热器，规格为φ700，换热面积A上=40m2/A下=110m2。

新增一段蒸发尿素洗涤装置，回收蒸发蒸汽中的尿素，使解吸塔出口废液中的尿素降到%以下。

改换二段蒸发加热器，规格为φ400，换热面积A =15m2。

由于能力的扩大，原有的二段抽真空能力不足，为保证二段蒸发的真空度，本次改造在二段蒸发后增加升压器，使二段蒸发为三级喷射。

造粒

现有造粒塔为φ9000，H＝70m，可知足日产450吨尿素生产能力。

采纳新型变频造粒喷头代替原造粒喷头，以降低造粒塔尾气尿素粉末含量高的问题。

蒸汽系统

现有的蒸汽系统蒸汽压力为及。本次增加一台中压蒸汽膨胀槽，副产的蒸汽，用于解吸塔，使蒸汽冷凝液及蒸汽利用更趋合理。

要紧动设备改造

(1) 二氧化碳紧缩机

依如实际生产中，众多产量较高(超设计值)的厂通过提高二氧化碳紧缩机入口压力(一样可稳固在1000mmH2O柱表压)来实现增产，且能持续稳固运行，故这次改造CO2紧缩机一入压力亦按1000mmH2O(表)计算。

每吨尿素消耗定额为770kg(100%CO2计)

进入尿素界区的原料气体工艺参数如下：

CO2纯度 %(体积，加氧后)

含氧量 %(体积)

压力 (绝)

温度≤35℃

水蒸汽饱和度 100%

小时尿素产量 h(450t/d)

据此，正常生产时原料CO2气体流量为：

V=×770

××

1

×

+35

×44

= m3/h

= m3/min

该厂现有打气量为49m3/min的CO2紧缩机两台，满负荷生产时两台全开。改造后增加一台95m3/min的CO2紧缩机，电机功率1200kW。

(2) 液氨泵

450t/d尿素时，进入液氨泵的液氨量为25406kg/h，温度为35℃，密度为587kg/m3，那么液氨的体积流量为25406/587=h。原设计选用的两台液氨泵流量为20m3/h，电机功率132kW。这次改造新增一台液氨泵，流量为25m3/h，电机功率132kW，变频调速，同时将原液氨泵进行改造，改换电机改无极变速为变频调速。

改造后正常生产时，两开一备。

(3) 一甲泵

450t/d尿素时，进入一甲泵的一甲液量为23550kg/h，温度为90℃，密度为1060kg/m3，那么一甲液的体积流量为23550/1060=h。原设计选用的两台一甲泵流量为12m3/h，电机功率110kW。这次改造新增一台一甲泵，流量为12m3/h，电机功率110kW，变频调速。

改造后正常生产时，两开一备。

(4) 二甲泵与氨水泵

原二甲泵与氨水泵体积流量均为3m3/h，满负荷生产时两台全开。本次增加二台9m3/h 二甲泵，电机功率11kW，原二甲泵作氨水泵利用。

(5) 熔融泵

熔融尿素体积流量为h，原通用设计熔融泵流量为10m3/h，扬程为69m，配电机。应改换为流量20m3/h，扬程为82m，配变频电机，功率18kW，两台，一开一备。

3 改造前后消耗比较

表6-1 改造前后要紧消耗比较表（吨尿素）

二氧化碳紧缩

来自脱碳工段的二氧化碳气体温度35～40℃，压力(绝)，纯度为%(干基、体积)，