CO2汽提法尿素工艺中的节能措施

CO2汽提法尿素工艺中的节能措施

摘要：在尿素生产过程中，尿素混合液需要用蒸汽进行相应的分解，而所产生

的气体温度非常高，需要利用循环水进行冷却，并且还应当对物料进行回收利用。二氧化碳汽提法尿素工艺的节能探索已经进行了很长时间，主要阐述了如何更换

气提器，提高汽提效率。同时，还简述了CO2汽提法尿素工艺的节能措施。

关键词：汽提塔液体；氨漏损；系统概况

引言

二氧化碳汽提法尿素工艺生产期间有多数热能未得到回收利用，而是按照循

环水（冷却）的方式将其带走，导致了大部分热能的浪费。与此同时，大部分热

能被循环水带走，进一步提高了冷却水的温度，导致了冷却设备列管发生结垢的

情况。本文主要就二氧化碳汽提法尿素工艺中的部分节能措施展开进一步的探讨

1水解解析系统工艺流程

解析给料泵将氨水槽的氨水加压后，含有NH3、尿素和CO2的工艺冷凝液经

过解析换热器送至第1解析塔，其流量根据第1解析塔的处理能力和氨水槽的液

位高低由调节阀(FC-701)进行调节，温度由解析换热器的副线调节，控制在的117℃，从塔顶第3块塔板上进入第1解析塔。由调节阀(FC-704)进行调节的回流

液进第1解析塔第1块塔板，塔板温度控制在115℃左右，尽可能降低第1解析

塔气相含水量，提高回流液含量。在第1解析塔中，用水解塔和第2解析塔来的

气体把冷凝液中的NH3和CO2汽提出来。出第1解析塔的液体中仍含有尿素以

及少量的NH3和CO2，第1解析塔的液位用调节阀(LC-702)进行调节。第1解析

塔的液体用水解泵将其加压后经水解换热器再返回水解塔，水解塔塔底的操作压

力为1．96MPa(绝压)，操作温度为215℃，停留时间保持在40min左右，采用2．50MPa(绝压)高压蒸汽直接加热，蒸汽经流量调节阀(FC-702)送入水解塔底部。水解塔底部出来的液相经水解换热器后，通过液位调节阀(LC-703)排至第2解析塔顶部解析。在第2解析塔底部加入低压蒸汽，使第2解析塔底部温度控制在解析

塔压力下水的沸点，使出塔底部的废液中尿素质量分数＜5×10－6、氨质量分数

＜50×10－6，经解析换热器和废水冷却器后排入循环水系统。第1解析塔顶部出

来的气体进入回流冷凝器进行冷凝。回流冷凝器的气液混合物进入回流冷凝器液

位槽进行分离，气相经调节阀(PC-701)进入常压吸收塔，液相进入回流泵，加压

后一部分送到第1解析塔顶部调节解析塔出气温度，其余部分送入低压甲铵冷凝器。回流液中w(NH3)为37%，w(CO2)为24%，结晶温度为30℃;操作温度选择高

于结晶温度20℃，即50℃(设计值为57℃)。为了防止回流冷凝器内部产生结晶，不能将32℃左右的循环冷却水直接送入回流冷凝器内，故在设计上采用半封闭式

调温水冷却系统(图1)。

由图1可知:冷却水自成系统进行循环，温水循环泵将水送进回流冷凝器的管侧，吸收热量后返回到温水循环泵进口。当水温升高时，开大调节阀(TI-715)，温

度升高后的部分循环水从系统流至循环水回水总管;同时，温度较低的循环水补充至自循环系统，自循环系统的水温控制应以回流冷凝器壳侧不出现结晶为原则，

一般控制在40～45℃。

2粉尘回收装置

尿素装置采用高大圆柱形混凝土造粒塔，通过造粒喷头喷洒尿素熔融物料，

经自然通风降温得到尿素颗粒产品。由于化学反应过程、喷头喷射及不正常操作

状态等因素，造粒塔塔顶排放气中带有粉尘。排放气中的粉尘很大一部分降落在

造粒塔周围和厂区附近，造成金属设施腐蚀，混凝土地面破裂，农作物减产和其

他植物枯黄。粉尘的大量飘落，不仅给周边环境带来极大的危害;同时，尿素粉尘

也造成了能源的浪费。粉尘中主要成分是尿素，易溶于水，具有较好的回收价值，随着国家对环境要求越来越严，对节能措施的大力鼓励，企业可结合实际情况，

决定在造粒塔顶部安装粉尘回收装置，既能降低对周边环境的污染，又可回收尿

素粉尘;形成的尿素溶液重新返回系统再次利用。气体流程:尿素造粒塔内上升的

含尿素粉尘气体经出气口增压装置增压进入雾化吸收区，经雾化吸收后进入高效

吸收区，再经2次雾化吸收进入喷射错流气雾收集吸收捕水器，去除含雾状尿素

液滴后的饱和气体进入三级分离空间，与塔顶冷空气混合，进一步冷凝含尿素微

粒的液滴，然后将符合排放标准要求的气体排出塔外放空。自尿素解吸、水解或

蒸汽冷凝液槽来的工艺废液直接进入喷射错流雾化收集吸收器，进行错流喷射雾

化吸收，与上部下来错流雾化喷射吸收和清洗液体一起进入高效吸收及液体收集

再分布装置，下降后经降液管进入循环槽，出循环槽的循环液体经过滤装置进入

循环吸收泵，再由循环吸收泵加压后分别进入顶部清洗、中部错流雾化吸收喷头、底部雾化喷射吸收装置，循环吸收。

32700t/d尿素装置特点

当前，我司主要使用了2700t/d的尿素装置，与传统的尿素装置比较，这种

装置具有更多优势。1）汽轮机主要是利用副线调节后的系统用汽，除此之外，

还用主蒸汽进行负荷的调节。同时，注汽量的多少也可以通过对注汽压力的设定

进行调节和改变。压缩机也采取了新的技术。通过在入口段间的分离器进行分离，不仅能够使二氧化碳与水的分离效率达到99%，同时还可以使操作更加便捷。解

决了原有装置的耗能、不稳定的问题，也极大降低了工作时的噪音的产生。2）

采取了高效塔盘新技术，能够使液体更加快速的混合，提升转化效率。使用新型

洗涤器，也能从一定程度上提高洗涤器的冷凝吸收能力，减少洗涤器的出汽。3）只用0.4MPa的吸收塔进行洗涤器出气中排出的氨的吸收，能够使氨全部回收。

除此之外，利用蒸发预蒸发器，可以将尿液进行高压调温水加热，也可以提升尿

液槽尿液的浓度。

4从压缩到气提原料

二氧化碳气提首先是经过中低变工序后，CO和水蒸气生成CO2，之后原料气

进入脱碳工序，CO2在吸收塔被溶液吸收，溶液流到CO2再生塔后解析出CO2，

解析出的CO2经过CO2冷凝器降温，再进入CO2分离器分离出气体里面的水分

或者溶液，最后进入CO2压缩机入口分离器，从而进入CO2压缩机。氨与二氧化碳在高压甲铵冷凝器中反应成甲铵，冷凝器底部分离出铵液和氨，然后，反应成

水和尿素，这一过程中一定要防止物料的混合失误，保持物料充足的混合时间。

尿素分配到气提管中，在管壁慢慢下降，二氧化碳气体从气提塔下部进来，在管

内接触尿素，最后加热汽提。有些气体经高压仍未冷凝的会进入高压洗涤器回收

后进入常压吸收塔再次回收。

结语

在二氧化碳汽提法尿素工艺应用过程中，冷却设备利用循环水实现换热目的，很多物料工艺方面需要具有较高的水温，由此就对循环水的温度提出较高要求，

造成冷却设备内部出现结垢现象，对换热效果产生影响，同时还会对系统稳定运

行产生影响。实际运行期间，应该依照具体情况，在换热后，二氧化碳汽提法尿