一、裝(zhuang)置簡介


  尿素(su)(su)是(shi)(shi)(shi)氮肥(fei)系列中最(zui)高效的(de)一(yi)種(zhong)肥(fei)料(liao)。尿素(su)(su)同時(shi)也是(shi)(shi)(shi)一(yi)種(zhong)重(zhong)要的(de)化(hua)(hua)工原(yuan)料(liao)，可被用來制(zhi)造塑(su)料(liao)、涂料(liao)，也是(shi)(shi)(shi)醫藥、制(zhi)革等(deng)生(sheng)產(chan)中的(de)重(zhong)要原(yuan)料(liao)。尿素(su)(su)是(shi)(shi)(shi)以液氨(an)和(he)二氧化(hua)(hua)碳為原(yuan)料(liao)、在(zai)一(yi)定的(de)壓(ya)力和(he)溫度條件下化(hua)(hua)合而(er)成(cheng)(cheng)的(de)。實(shi)際過(guo)程(cheng)是(shi)(shi)(shi)分兩步(bu)完(wan)(wan)成(cheng)(cheng)的(de)，第(di)一(yi)步(bu)是(shi)(shi)(shi)液氨(an)與二氧化(hua)(hua)碳化(hua)(hua)合生(sheng)產(chan)液體氨(an)基甲(jia)酸(suan)銨(an)，第(di)二步(bu)是(shi)(shi)(shi)對氨(an)基甲(jia)酸(suan)銨(an)進行(xing)脫水而(er)轉化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)尿素(su)(su)。由于(yu)反應是(shi)(shi)(shi)可逆的(de)，因此原(yuan)料(liao)的(de)轉換總是(shi)(shi)(shi)不完(wan)(wan)全的(de)。圍繞著原(yuan)料(liao)轉化(hua)(hua)率(lv)及回收循環的(de)方法，派生(sheng)出許(xu)多(duo)生(sheng)產(chan)工藝(yi)(yi)。國內應用最(zui)多(duo)的(de)生(sheng)產(chan)工藝(yi)(yi)是(shi)(shi)(shi)荷蘭STAMICORBAN的(de)二氧化(hua)(hua)碳汽提工藝(yi)(yi)技(ji)術。


二(er)、典型尿素裝置的工藝及特點


  二氧化碳汽提法生產工藝大致可以分為以下幾個環(huan)節，即原料加壓、合成與汽提、循環(huan)、尿液蒸發與造粒、吸收與解(jie)吸，其(qi)工藝流程示(shi)(shi)意(yi)圖如圖2.35所(suo)示(shi)(shi)。


35.jpg


 1. 原料加(jia)壓 


   原料加(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)的(de)(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)(de)是把原料（液氨(an)和二(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳(tan)(tan)）加(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)到反應需要的(de)(de)(de)(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)力條件。由外界(jie)過來的(de)(de)(de)(de)(de)液氨(an)，經液氨(an)泵(beng)加(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)，再經加(jia)(jia)熱(re)器(qi)加(jia)(jia)熱(re)后進入高壓(ya)(ya)(ya)噴射泵(beng)。在噴射泵(beng)內，與抽吸過來的(de)(de)(de)(de)(de)氨(an)基(ji)(ji)甲酸(suan)(suan)銨混合(he)，然(ran)后送至(zhi)高壓(ya)(ya)(ya)氨(an)基(ji)(ji)甲酸(suan)(suan)銨冷凝(ning)器(qi)頂(ding)部。液氨(an)泵(beng)一般(ban)采用(yong)(yong)往復泵(beng)。由外界(jie)送來的(de)(de)(de)(de)(de)二(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳(tan)(tan)，加(jia)(jia)入一定量的(de)(de)(de)(de)(de)空氣(qi)，由二(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳(tan)(tan)壓(ya)(ya)(ya)縮機(ji)(ji)加(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)送入二(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳(tan)(tan)汽提塔(ta)底部。加(jia)(jia)入空氣(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)(de)是為后續(xu)的(de)(de)(de)(de)(de)介質中(zhong)提供一定量的(de)(de)(de)(de)(de)氧(yang)(yang)氣(qi)，用(yong)(yong)于防止(zhi)或(huo)減緩金屬的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕。二(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳(tan)(tan)壓(ya)(ya)(ya)縮機(ji)(ji)一般(ban)采用(yong)(yong)兩(liang)段離心(xin)式壓(ya)(ya)(ya)縮機(ji)(ji)。


 2. 合(he)成與汽提 


   合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)過程就是尿(niao)素(su)原(yuan)液生(sheng)成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)過程，而汽(qi)提則是把合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)反應中(zhong)(zhong)剩余的(de)(de)原(yuan)料(liao)(liao)分離出來并(bing)循環(huan)(huan)利用。在汽(qi)提塔(ta)內(nei)，原(yuan)料(liao)(liao)氣(qi)(qi)二(er)氧(yang)化碳(tan)與合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)塔(ta)流出物(wu)(wu)（尿(niao)素(su)原(yuan)液混合(he)(he)物(wu)(wu)）經(jing)過傳質、傳熱，帶(dai)走反應中(zhong)(zhong)剩余的(de)(de)原(yuan)料(liao)(liao)，并(bing)從(cong)塔(ta)頂(ding)出來。汽(qi)提塔(ta)塔(ta)頂(ding)出來的(de)(de)二(er)氧(yang)化碳(tan)混合(he)(he)氣(qi)(qi)與來自高壓(ya)噴射泵的(de)(de)液氨、氨基(ji)甲酸銨(an)(an)液混合(he)(he)進入(ru)高壓(ya)氨基(ji)甲酸銨(an)(an)冷(leng)凝器(qi)(qi)，并(bing)在冷(leng)凝器(qi)(qi)中(zhong)(zhong)發生(sheng)反應生(sheng)成(cheng)(cheng)(cheng)氨基(ji)甲酸銨(an)(an)。冷(leng)凝器(qi)(qi)底部出來的(de)(de)物(wu)(wu)料(liao)(liao)。來自高壓(ya)冷(leng)凝器(qi)(qi)的(de)(de)物(wu)(wu)料(liao)(liao)在合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)塔(ta)內(nei)自下而上，進一(yi)步(bu)反應生(sheng)成(cheng)(cheng)(cheng)甲胺，甲胺轉化為尿(niao)素(su)，并(bing)以(yi)混合(he)(he)液物(wu)(wu)料(liao)(liao)的(de)(de)形式(shi)從(cong)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)塔(ta)底部流出。混合(he)(he)液物(wu)(wu)料(liao)(liao)含尿(niao)素(su)、氨基(ji)甲酸銨(an)(an)、氨、二(er)氧(yang)化碳(tan)、水等(deng)。然后(hou)送(song)(song)入(ru)汽(qi)提塔(ta)脫除(chu)大部分多余的(de)(de)二(er)氧(yang)化碳(tan)和(he)氨。經(jing)汽(qi)提后(hou)的(de)(de)混合(he)(he)液（尿(niao)液）減壓(ya)進入(ru)循環(huan)(huan)系統。合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)塔(ta)頂(ding)部出來的(de)(de)氣(qi)(qi)體含有氨氣(qi)(qi)、二(er)氧(yang)化碳(tan)、氫氣(qi)(qi)、氮氣(qi)(qi)、氧(yang)氣(qi)(qi)、水蒸氣(qi)(qi)等(deng)。被(bei)送(song)(song)入(ru)高壓(ya)洗滌器(qi)(qi)對其中(zhong)(zhong)的(de)(de)氨氣(qi)(qi)和(he)二(er)氧(yang)化碳(tan)進行回收(shou)，即(ji)利用氨基(ji)甲酸銨(an)(an)液將氨氣(qi)(qi)、二(er)氧(yang)化碳(tan)吸收(shou)。洗滌器(qi)(qi)排出的(de)(de)氣(qi)(qi)體經(jing)減壓(ya)后(hou)送(song)(song)至低壓(ya)吸收(shou)塔(ta)做進一(yi)步(bu)吸附回收(shou)。


 3. 循環 


   利用(yong)降壓(ya)分(fen)解(jie)的(de)(de)原理使(shi)殘留(liu)氨基甲(jia)(jia)酸(suan)(suan)(suan)銨分(fen)解(jie)成二氧(yang)化(hua)碳和氨，洗(xi)(xi)滌后(hou)(hou)循環利用(yong)。來(lai)(lai)自(zi)高(gao)壓(ya)汽提塔(ta)(ta)的(de)(de)混(hun)合液(ye)(ye)（尿液(ye)(ye)）被送入(ru)(ru)(ru)精餾(liu)塔(ta)(ta)，使(shi)部分(fen)氨基甲(jia)(jia)酸(suan)(suan)(suan)銨得(de)以分(fen)解(jie)，然后(hou)(hou)進(jin)塔(ta)(ta)底氣(qi)(qi)液(ye)(ye)分(fen)離(li)器(qi)(qi)進(jin)行氣(qi)(qi)液(ye)(ye)分(fen)離(li)。分(fen)離(li)出的(de)(de)液(ye)(ye)體(ti)（尿液(ye)(ye)）經減壓(ya)后(hou)(hou)進(jin)入(ru)(ru)(ru)閃(shan)(shan)蒸(zheng)槽(cao)(cao)。進(jin)一步閃(shan)(shan)蒸(zheng)出殘留(liu)的(de)(de)氨、二氧(yang)化(hua)碳和水蒸(zheng)氣(qi)(qi)，最(zui)后(hou)(hou)得(de)到濃(nong)度約為73％的(de)(de)尿液(ye)(ye)。之后(hou)(hou)，尿液(ye)(ye)進(jin)入(ru)(ru)(ru)尿液(ye)(ye)儲槽(cao)(cao)。從精餾(liu)塔(ta)(ta)頂部出來(lai)(lai)的(de)(de)氣(qi)(qi)體(ti)被送入(ru)(ru)(ru)低壓(ya)氨基甲(jia)(jia)酸(suan)(suan)(suan)銨冷(leng)凝器(qi)(qi)，冷(leng)凝下來(lai)(lai)的(de)(de)氨基甲(jia)(jia)酸(suan)(suan)(suan)銨經氣(qi)(qi)液(ye)(ye)分(fen)離(li)后(hou)(hou)循環使(shi)用(yong)。而(er)分(fen)離(li)器(qi)(qi)出來(lai)(lai)的(de)(de)混(hun)合氣(qi)(qi)體(ti)（含(han)氨、二氧(yang)化(hua)碳、氧(yang)氣(qi)(qi)等）進(jin)入(ru)(ru)(ru)低壓(ya)洗(xi)(xi)滌器(qi)(qi)，除(chu)不凝氣(qi)(qi)外，其他氣(qi)(qi)體(ti)被吸收并循環使(shi)用(yong)。


 4. 尿(niao)液蒸發與造粒 


   通過加熱(re)蒸(zheng)發掉(diao)凝液(ye)中的(de)大(da)部(bu)分水，最(zui)后(hou)獲得(de)商(shang)業用固體尿素(su)(su)顆粒。凝液(ye)儲槽中的(de)尿液(ye)用泵送到(dao)(dao)兩段(duan)真空蒸(zheng)發器(qi)，利用蒸(zheng)汽對其進(jin)行(xing)蒸(zheng)發，得(de)到(dao)(dao)濃度為(wei)99.7％的(de)濃縮尿液(ye)或尿素(su)(su)熔體。尿素(su)(su)熔體被送到(dao)(dao)尿素(su)(su)造(zao)粒塔頂部(bu)噴(pen)頭(tou)進(jin)行(xing)造(zao)粒，從塔底(di)出來的(de)尿素(su)(su)顆粒進(jin)行(xing)包裝儲存。


 5. 吸收與解吸 


   利(li)(li)用(yong)(yong)(yong)氨(an)(an)水(shui)對高壓或低壓洗滌器(qi)出來的(de)氣(qi)體（含氨(an)(an)、二(er)氧化碳(tan)(tan)、氧氣(qi)、氮(dan)氣(qi)、氫(qing)氣(qi)等）進(jin)行(xing)有用(yong)(yong)(yong)成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)（氨(an)(an)和(he)二(er)氧化碳(tan)(tan)）的(de)吸(xi)收，并重復(fu)利(li)(li)用(yong)(yong)(yong)。吸(xi)收是(shi)(shi)在吸(xi)收塔(ta)內進(jin)行(xing)的(de)。解(jie)吸(xi)是(shi)(shi)對上游的(de)各冷凝(ning)(ning)器(qi)過(guo)(guo)來的(de)液體（含少量(liang)的(de)尿(niao)素、氨(an)(an)、二(er)氧化碳(tan)(tan)等）通過(guo)(guo)氨(an)(an)水(shui)吸(xi)收然(ran)后再利(li)(li)用(yong)(yong)(yong)蒸汽加熱(re)進(jin)行(xing)解(jie)吸(xi)的(de)方法對有用(yong)(yong)(yong)成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)（尿(niao)素、氨(an)(an)和(he)二(er)氧化碳(tan)(tan)）進(jin)行(xing)回收。回收溶(rong)液被送(song)回低壓氨(an)(an)基甲(jia)酸銨(an)冷凝(ning)(ning)器(qi)重復(fu)利(li)(li)用(yong)(yong)(yong)。



三(san)、介(jie)質特點


  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(zhi)的配管設計


  主要(yao)是對塔、罐(guan)、泵、壓縮機等設備的配管設計。