一、裝置簡介


  尿(niao)(niao)素是(shi)氮肥系列中(zhong)最(zui)高效的(de)(de)一(yi)種肥料(liao)(liao)。尿(niao)(niao)素同(tong)時也(ye)是(shi)一(yi)種重要的(de)(de)化(hua)工(gong)原(yuan)料(liao)(liao)，可被用(yong)來制(zhi)造塑料(liao)(liao)、涂料(liao)(liao)，也(ye)是(shi)醫藥、制(zhi)革等生產中(zhong)的(de)(de)重要原(yuan)料(liao)(liao)。尿(niao)(niao)素是(shi)以液氨(an)和(he)二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)為原(yuan)料(liao)(liao)、在一(yi)定(ding)的(de)(de)壓力和(he)溫(wen)度條件下化(hua)合(he)而成(cheng)的(de)(de)。實際過程是(shi)分兩步(bu)完成(cheng)的(de)(de)，第(di)(di)一(yi)步(bu)是(shi)液氨(an)與二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)化(hua)合(he)生產液體氨(an)基(ji)甲酸銨，第(di)(di)二(er)步(bu)是(shi)對(dui)氨(an)基(ji)甲酸銨進行脫水而轉化(hua)成(cheng)尿(niao)(niao)素。由于反應是(shi)可逆的(de)(de)，因此(ci)原(yuan)料(liao)(liao)的(de)(de)轉換(huan)總(zong)是(shi)不完全的(de)(de)。圍繞著原(yuan)料(liao)(liao)轉化(hua)率及(ji)回收循環的(de)(de)方法，派生出許(xu)多(duo)生產工(gong)藝(yi)(yi)。國(guo)內應用(yong)最(zui)多(duo)的(de)(de)生產工(gong)藝(yi)(yi)是(shi)荷(he)蘭STAMICORBAN的(de)(de)二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)汽提工(gong)藝(yi)(yi)技術。


二(er)、典型尿素裝(zhuang)置的工藝及特(te)點(dian)


  二氧(yang)化碳汽提(ti)法生產工(gong)藝(yi)大致(zhi)可以分(fen)為以下幾個(ge)環節(jie)，即原料加壓(ya)、合成與(yu)汽提(ti)、循環、尿液蒸(zheng)發(fa)與(yu)造粒(li)、吸收與(yu)解吸，其工(gong)藝(yi)流程(cheng)示意圖如圖2.35所示。


35.jpg


 1. 原料加(jia)壓 


   原(yuan)料(liao)加(jia)壓(ya)(ya)的(de)(de)目的(de)(de)是把原(yuan)料(liao)（液氨(an)和二(er)氧(yang)化碳）加(jia)壓(ya)(ya)到反應需要的(de)(de)壓(ya)(ya)力條件。由外(wai)界(jie)過來(lai)的(de)(de)液氨(an)，經(jing)(jing)液氨(an)泵加(jia)壓(ya)(ya)，再經(jing)(jing)加(jia)熱器加(jia)熱后進(jin)入高壓(ya)(ya)噴射(she)泵。在噴射(she)泵內，與抽吸過來(lai)的(de)(de)氨(an)基甲酸(suan)銨混合，然(ran)后送(song)至高壓(ya)(ya)氨(an)基甲酸(suan)銨冷(leng)凝(ning)器頂部(bu)。液氨(an)泵一(yi)般采(cai)用(yong)往復泵。由外(wai)界(jie)送(song)來(lai)的(de)(de)二(er)氧(yang)化碳，加(jia)入一(yi)定量(liang)(liang)的(de)(de)空氣(qi)，由二(er)氧(yang)化碳壓(ya)(ya)縮(suo)機加(jia)壓(ya)(ya)送(song)入二(er)氧(yang)化碳汽提塔底部(bu)。加(jia)入空氣(qi)的(de)(de)目的(de)(de)是為后續的(de)(de)介質中提供一(yi)定量(liang)(liang)的(de)(de)氧(yang)氣(qi)，用(yong)于防止或(huo)減緩(huan)金屬的(de)(de)腐蝕。二(er)氧(yang)化碳壓(ya)(ya)縮(suo)機一(yi)般采(cai)用(yong)兩段離心式壓(ya)(ya)縮(suo)機。


 2. 合成與(yu)汽提 


   合(he)成的(de)過(guo)程就(jiu)是尿素原液(ye)生成的(de)過(guo)程，而(er)(er)汽提則是把合(he)成反(fan)應中(zhong)剩余的(de)原料(liao)(liao)分(fen)離出(chu)(chu)(chu)來(lai)(lai)并(bing)循環(huan)利用。在汽提塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)內(nei)(nei)，原料(liao)(liao)氣(qi)二(er)氧化碳(tan)與合(he)成塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)流出(chu)(chu)(chu)物(wu)（尿素原液(ye)混合(he)物(wu)）經過(guo)傳質(zhi)、傳熱，帶走反(fan)應中(zhong)剩余的(de)原料(liao)(liao)，并(bing)從塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂出(chu)(chu)(chu)來(lai)(lai)。汽提塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂出(chu)(chu)(chu)來(lai)(lai)的(de)二(er)氧化碳(tan)混合(he)氣(qi)與來(lai)(lai)自高(gao)(gao)(gao)壓噴射泵的(de)液(ye)氨(an)(an)(an)、氨(an)(an)(an)基(ji)甲(jia)酸(suan)銨(an)(an)液(ye)混合(he)進(jin)(jin)入高(gao)(gao)(gao)壓氨(an)(an)(an)基(ji)甲(jia)酸(suan)銨(an)(an)冷(leng)(leng)凝(ning)器(qi)(qi)，并(bing)在冷(leng)(leng)凝(ning)器(qi)(qi)中(zhong)發生反(fan)應生成氨(an)(an)(an)基(ji)甲(jia)酸(suan)銨(an)(an)。冷(leng)(leng)凝(ning)器(qi)(qi)底部(bu)出(chu)(chu)(chu)來(lai)(lai)的(de)物(wu)料(liao)(liao)。來(lai)(lai)自高(gao)(gao)(gao)壓冷(leng)(leng)凝(ning)器(qi)(qi)的(de)物(wu)料(liao)(liao)在合(he)成塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)內(nei)(nei)自下而(er)(er)上，進(jin)(jin)一步(bu)反(fan)應生成甲(jia)胺(an)，甲(jia)胺(an)轉化為(wei)尿素，并(bing)以混合(he)液(ye)物(wu)料(liao)(liao)的(de)形式從合(he)成塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)底部(bu)流出(chu)(chu)(chu)。混合(he)液(ye)物(wu)料(liao)(liao)含尿素、氨(an)(an)(an)基(ji)甲(jia)酸(suan)銨(an)(an)、氨(an)(an)(an)、二(er)氧化碳(tan)、水等(deng)。然后送入汽提塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)脫除大部(bu)分(fen)多余的(de)二(er)氧化碳(tan)和氨(an)(an)(an)。經汽提后的(de)混合(he)液(ye)（尿液(ye)）減(jian)壓進(jin)(jin)入循環(huan)系統。合(he)成塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂部(bu)出(chu)(chu)(chu)來(lai)(lai)的(de)氣(qi)體含有氨(an)(an)(an)氣(qi)、二(er)氧化碳(tan)、氫氣(qi)、氮(dan)氣(qi)、氧氣(qi)、水蒸氣(qi)等(deng)。被送入高(gao)(gao)(gao)壓洗滌器(qi)(qi)對其(qi)中(zhong)的(de)氨(an)(an)(an)氣(qi)和二(er)氧化碳(tan)進(jin)(jin)行回收(shou)(shou)，即(ji)利用氨(an)(an)(an)基(ji)甲(jia)酸(suan)銨(an)(an)液(ye)將氨(an)(an)(an)氣(qi)、二(er)氧化碳(tan)吸收(shou)(shou)。洗滌器(qi)(qi)排出(chu)(chu)(chu)的(de)氣(qi)體經減(jian)壓后送至低(di)壓吸收(shou)(shou)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)做進(jin)(jin)一步(bu)吸附回收(shou)(shou)。


 3. 循環 


   利用(yong)降(jiang)壓(ya)分(fen)(fen)(fen)解的(de)(de)(de)(de)原理(li)使(shi)殘留氨(an)基(ji)甲(jia)(jia)酸(suan)銨(an)分(fen)(fen)(fen)解成二氧化(hua)碳(tan)和(he)氨(an)，洗滌后(hou)循環(huan)利用(yong)。來(lai)(lai)自高壓(ya)汽提塔的(de)(de)(de)(de)混合液(ye)(ye)（尿液(ye)(ye)）被送入精餾塔，使(shi)部(bu)分(fen)(fen)(fen)氨(an)基(ji)甲(jia)(jia)酸(suan)銨(an)得(de)以分(fen)(fen)(fen)解，然后(hou)進塔底氣(qi)(qi)液(ye)(ye)分(fen)(fen)(fen)離(li)(li)器(qi)進行氣(qi)(qi)液(ye)(ye)分(fen)(fen)(fen)離(li)(li)。分(fen)(fen)(fen)離(li)(li)出的(de)(de)(de)(de)液(ye)(ye)體（尿液(ye)(ye)）經(jing)減(jian)壓(ya)后(hou)進入閃(shan)蒸(zheng)槽(cao)。進一步閃(shan)蒸(zheng)出殘留的(de)(de)(de)(de)氨(an)、二氧化(hua)碳(tan)和(he)水蒸(zheng)氣(qi)(qi)，最后(hou)得(de)到濃度約(yue)為73％的(de)(de)(de)(de)尿液(ye)(ye)。之后(hou)，尿液(ye)(ye)進入尿液(ye)(ye)儲槽(cao)。從精餾塔頂部(bu)出來(lai)(lai)的(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)體被送入低(di)(di)壓(ya)氨(an)基(ji)甲(jia)(jia)酸(suan)銨(an)冷凝器(qi)，冷凝下來(lai)(lai)的(de)(de)(de)(de)氨(an)基(ji)甲(jia)(jia)酸(suan)銨(an)經(jing)氣(qi)(qi)液(ye)(ye)分(fen)(fen)(fen)離(li)(li)后(hou)循環(huan)使(shi)用(yong)。而分(fen)(fen)(fen)離(li)(li)器(qi)出來(lai)(lai)的(de)(de)(de)(de)混合氣(qi)(qi)體（含氨(an)、二氧化(hua)碳(tan)、氧氣(qi)(qi)等）進入低(di)(di)壓(ya)洗滌器(qi)，除不凝氣(qi)(qi)外，其他氣(qi)(qi)體被吸收并循環(huan)使(shi)用(yong)。


 4. 尿液蒸(zheng)發與造(zao)粒 


   通過加熱蒸發掉凝液(ye)中的(de)大(da)部(bu)分水，最后獲(huo)得(de)商業用(yong)(yong)固體(ti)尿(niao)(niao)素顆(ke)粒(li)。凝液(ye)儲槽(cao)中的(de)尿(niao)(niao)液(ye)用(yong)(yong)泵送到兩段真空蒸發器，利用(yong)(yong)蒸汽對其進行蒸發，得(de)到濃(nong)度為99.7％的(de)濃(nong)縮尿(niao)(niao)液(ye)或尿(niao)(niao)素熔體(ti)。尿(niao)(niao)素熔體(ti)被送到尿(niao)(niao)素造粒(li)塔頂部(bu)噴頭進行造粒(li)，從塔底出(chu)來的(de)尿(niao)(niao)素顆(ke)粒(li)進行包(bao)裝儲存。


 5. 吸收與解吸 


   利(li)用(yong)(yong)氨(an)(an)(an)水(shui)對高壓或低(di)壓洗滌器出來(lai)的氣體（含氨(an)(an)(an)、二(er)(er)氧(yang)(yang)化碳、氧(yang)(yang)氣、氮(dan)氣、氫(qing)氣等(deng)）進(jin)(jin)行(xing)有用(yong)(yong)成分（氨(an)(an)(an)和(he)二(er)(er)氧(yang)(yang)化碳）的吸(xi)(xi)(xi)收，并重(zhong)復利(li)用(yong)(yong)。吸(xi)(xi)(xi)收是在吸(xi)(xi)(xi)收塔內(nei)進(jin)(jin)行(xing)的。解吸(xi)(xi)(xi)是對上游的各冷凝器過來(lai)的液(ye)體（含少量的尿(niao)素、氨(an)(an)(an)、二(er)(er)氧(yang)(yang)化碳等(deng)）通過氨(an)(an)(an)水(shui)吸(xi)(xi)(xi)收然后再利(li)用(yong)(yong)蒸汽加(jia)熱(re)進(jin)(jin)行(xing)解吸(xi)(xi)(xi)的方(fang)法對有用(yong)(yong)成分（尿(niao)素、氨(an)(an)(an)和(he)二(er)(er)氧(yang)(yang)化碳）進(jin)(jin)行(xing)回收。回收溶液(ye)被送回低(di)壓氨(an)(an)(an)基甲酸銨冷凝器重(zhong)復利(li)用(yong)(yong)。



三、介質(zhi)特點


  尿素裝置中包含的有特殊性質的介質有尿素、甲胺、氨、二氧化碳等。尿素別名叫碳酸二胺、碳酰胺、脲，常態下為無色或白色針狀或棒狀結晶體，無臭無味。熔點為132.7℃。干尿素對金屬無腐蝕，但吸水后水解成氨基甲酸銨，而當氨基甲酸銨進一步分解成二氧化碳和氨時，將對金屬產生強烈的腐蝕，該腐蝕會隨溫度的升高而加劇，尤其是在更高的溫度下轉化為氰酸銨和氰酸時，對不銹鋼(gang)金屬也會產生較強的腐蝕。氨基甲酸銨對大多數金屬具有強烈的腐蝕，表現為還原性電化學腐蝕，而且還具有強烈的縫隙腐蝕特性。溫度越高，腐蝕性越強。當溫度高于160℃時，要維持介質中一定的氧含量，可促使不銹鋼鈍化膜的形成，從而減緩金屬的腐蝕。



四、尿素裝置的配管設計


  主要(yao)是對塔、罐(guan)、泵(beng)、壓(ya)縮(suo)機等設備的配管設計。