汽提法尿素工艺流程简述

汽提法尿素工艺流程简述

1、CO2压缩

来自低温甲醇洗的CO2气体进入CO2 压缩机，经压缩到1.43Mpa（A绝压）后冷却到80℃，进入CO2 脱硫槽，在脱硫槽中脱除CO2气中的无机硫和有机硫。脱硫后的CO2气加入来自工艺空气压缩机的防腐空气后进入中压CO2冷却器，冷却到40℃送入CO2压缩机的三段入口，经三、四、五段压缩后的CO2气体压力为15.9Mpa（A），约125℃进入高压CO2加热器，加热至200℃进入脱氢反应器，在脱氢反应器中可燃烧气体与氧气燃烧，脱除其中的可燃气体。脱除可燃气体后的CO2温度将升至250℃左右。进入高压CO2冷却器冷却到120℃送入尿素装置。

1)脱硫

由于脱氢触媒对硫中毒十分敏感，要求气体中的总硫含量小于0.1ppm，因此需配套设置精脱硫。从目前开发成功的干法精脱离硫技术比较，最为成功的首选湖北化学所JTL-1，其特点如下：

（1）采用常温脱硫+水解有机硫分层装填“夹心饼”式组合型式。开发的精脱硫剂均可在低常温下（5～100℃）使用，脱硫精度高（＜0.03ppm）。常温脱硫剂用T101，中间采用有机硫水解剂（T504），最后再装T102精脱硫剂。最终出口气体达到Ts≤0.03ppm。

（2）开发由上述各种精脱硫的剂组合的JTL-1常温精脱硫新工艺。JTL-1新工艺可以解决以煤、重油制气的各种工况下的精脱硫。与传统的高温精脱硫工艺（Co-Mo加氢催化剂串ZnO）相比较，它们有显著的优势：几乎无能耗价格低廉，不需硫化或还原，操作简单、

2）脱氢

脱H2过程的原理是CO2中的可燃气体在铂催化剂的作用下，在150℃下可与氧气发生燃烧反应：

H2 + 1/2 O2 = H2O + 57798cal/mol

CO + 1/2 O2 = CO2 + 67786cal/mol

以上反应均为放热反应，反应后的CO2气体温度升到180℃左右，必须冷却到120℃才能进入系统。

2、尿素装置

尿素是通过液氨和气体二氧化碳在约170～185℃ 13.5～14.5MPa 下按下列反应合成的:2NH3 + CO2 = NH2COONH4

NH2COONH4 = NH2CONH2 + H2O

反应首先生成氨基甲酸铵（简称甲铵），该反应迅速，为放热反应；第二个反应很慢，为吸热反应，甲铵脱水生成尿素。二氧化碳在整个合成反应中的转化率为80～81%。

从尿素合成塔排出的未反应的甲铵通过气提、加热分解，以水溶液的形式被回收。

（1）原料氨和二氧化碳的压缩、输送

来自界区的原料液氨经氨过滤器送到高压液氨泵（P4121A/B/C）加压到约

16.2MPa（A）。为防止泵堵塞，液氨中的杂质在氨过滤器中除掉，高压液氨泵入口处的温度必须高于15℃，同时要比操作压力下的沸点低至少10℃以免产生汽

蚀。液氨经高压喷射器进入高压甲铵冷凝器。

从二氧化碳压缩机来的二氧化碳约为125℃，15.0MPa（A）进入气提塔。

（2）高压合成及回收

摩尔比为2:1的液氨和二氧化碳进入合成工段。尿素合成塔（T4131）的液体混合物通过降液管流至CO2气提塔（E4131），温度为180～183℃。在塔内混合液与二氧化碳逆流接触，同时被加热。由于CO2的气提作用，降低气相中的NH3 的分压，从而使NH3从溶液中大量析出，而溶液中的NH3含量降低，甲铵分解所需的热量由高压蒸汽饱和器（V4172）产生的约2.0MPa（A）的蒸汽提供。气提塔顶气体送入高压甲铵冷凝器（E4132）顶部，液氨和从高压洗涤器（E4133）排出的甲铵液经高压喷射器（J4131）也送到高压甲铵冷凝器顶部，在此进行甲铵生成反应，并副产低压蒸汽。此处液氨的加入时为了调节尿素合成塔顶的出口气相NH3/CO2的摩尔比为3.0～3.5，这是尿素生成所需的最适宜的比例。高压甲铵冷凝器底部出来的甲铵液、冷凝及未冷凝的氨和二氧化碳混合物进入尿素合成塔底部，进行尿素的生成反应。

合成塔出口气体送入高压洗涤器进行冷凝吸收，高压洗涤器由下部的管壳式换热器和上部的填料床层两部分组成。填料床层里的气体被来自低压甲铵冷凝器（E4141）的甲铵液吸收，冷凝热在换热器里被加热的冷却水移走，热水在闭路循环系统里循环。气体中大部分氨和二氧化碳在高压洗涤器中被冷凝下来，甲铵液流入高压喷射器，通过液氨输送到高压甲铵冷凝器，高压洗涤器未冷凝的气体送往低压吸收塔（T4132）。

（3）低压循环

在低压循环系统，离开气提塔底的尿素溶液中，几乎所有未反应的氨和二氧化碳都被回收。

气提塔底排出的尿液溶液首先减到约0.4MPa（A）,结果一部分甲铵分解蒸发，所需热量由溶液本身提供，溶液温度降低。盖汽液混合物在精馏塔（T4141）中得到分离，精馏塔（T4141）上部的气相经低压甲铵冷凝器（E4141）冷凝后进常压吸收塔。尿素溶液经精馏塔（T4141）下部的换热器加热，使溶液中的甲铵液分解，同时NH3、CO2 和水蒸发掉。

在精馏塔（T4141）下部，气相与液相分离。气相进入填料床层，与从顶部进入的冷尿素溶液接触，从而使气相中的部分水蒸汽冷凝。从精馏塔底出来的尿素溶液进入闪蒸槽（V4141），压力降到约0.044MPa（A）。从闪蒸槽出来的气体在真空系统冷凝，尿素溶液进入尿液贮槽（V4142）。

离开精馏塔的气体从底部进入低压甲铵冷凝器（E4141）几乎全部北冷凝下来，冷凝热被循环水带走。

从低压甲铵冷凝器（E4141）出来的气液混合物进入低压甲铵冷凝器液位槽

（V4143），在约0.32MPa（A）下分离，气体进入常压吸收塔（T4142），其中的NH3和CO2被工艺冷凝液吸收。甲铵溶液被高压甲铵泵（P4141A/B）加压到约14.2MPa（A）送到高压洗涤塔（E4133）。

在低压甲铵冷凝器（E4141）中，NH3和CO2的最适宜比例约为2:1，该值通过加入液氨来控制。甲铵溶液中水的含量约为31%，该值通过加入工艺冷凝液来控制。通过控制温度控制低压甲铵冷凝器（E4141）中的压力约为0.31MPa（A）。（4）尿液的贮存和蒸发

通过尿液泵（P4142A/B）把尿毒溶液从尿液贮槽（V4142）中送到一段蒸发器（E4151），使尿液浓度达到95%（wt）,操作压力为0.033MPa（A），操作温度