CO_2汽提法和NH_3汽提法尿素装置工艺比较
CO 2汽提法和NH 3汽提法尿素装置工艺比较
茅启昌 蒋云华
(泸天化(集团)有限责任公司,四川泸州,646300)
摘要 通过从设计理论到生产实际运行效果,对CO 2汽提法和N H 3汽提法两种大型尿素生产工艺的技术经济性及可靠性作一比较,以供同行在改扩建化肥厂时作选型参考。
关键词 工艺 性能 运转率 年产量
目前全国大化肥已投产和在建的共近30套,其中70年代初引进13套(荷兰Stam icarbon 的CO 2汽提法11套)大化肥装置,80年代后期又陆续引进几套意大利Snam 的N H 3汽提法尿素装置。通过生产实践,对两种工艺技术的可靠性、可操作性、检修维护的难易程度、技术经济指标等,在尿素生产、科研行业的工程技术人员都已有一定认识。为解决我国化肥严重不足的问题,在国家宏观调控下,当前各地在筹建、改、扩建化肥厂的同时,对选用那种尿素生产方法可靠性更高,存在一些疑虑。为此通过研究,实事求是地对上述两种工艺作一客观的评价。1 工艺比较1.1
工艺流程
图1 两种工艺的示意流程
由图1可知:CO 2汽提法流程短,设备较少,合成
物料从高压圈出来后只有一个低压循环系统,占地面积小,设备多布置在楼面,充分利用物料位差,减少能耗。N H 3汽提法流程长,比CO 2汽提法多中压循环系统、氨 甲铵分离系统、氨冷凝和氨储藏系统。设备多平面布置,占地面积宽,但检修较方便。
流程短必然带来事故率低,开工率高的优点,同
时也利于降低造价。表1是同等规模不同工艺方法的投资费用比较表,以CO 2汽提法为基准[1]。
收稿日期:1996-11-20。
表1 投资费用比较
生产方法CO 2汽
提工艺
N H 3汽
提工艺
A CES 工艺U T I 工艺I DR 工艺投资比例
1.00
1.15～
1.181.16～
1.201.16～
1.201.20～
1.25
1.2 合成转化率及投资比较
无论采用那种方法生产尿素,要使合成系统达到最佳转化,应同时考虑CO 2和N H 3的转化率。表2是两种工艺合成工艺条件的比较。
表2 合成工艺条件比较
项 目CO 2汽提工艺
N H 3汽提工艺
合成塔温度 ℃183188合成塔压力 M Pa
1415.6N H 3 CO 2 mo l 2.953.3～3.6H 2O CO 2 mo l 0.390.5～0.6
CO 2转化率,%5964N H 3转化率,%
40
36
就转化率而言,从设计上看,CO 2汽提法与N H 3汽提法相当。而实际生产中目前国内N H 3汽提法多
数厂转化率均未达到设计值。由于CO 2汽提法采用接近共沸物下N H 3 CO 2(摩尔比)进料,正是这一特点使该工艺能在较低N H 3 CO 2、较低操作压力和温度较低的情况下运行,从而使得投资、能耗及生产成本最低,图2是一定的投资回收期内,合成塔N H 3 CO 2对成本价格的影响。1.3 汽提效率
1997年大 氮 肥DA DAN FE I
第20卷 第1期
作为汽提剂,CO 2比N H 3更有效,CO 2是一种难溶于水及尿液的优良汽提介质,这样使得CO 2汽提法的汽提效率最高,在高压圈内回收的未反应物多,其后的工序只需一个低压段循环。另由于CO 2汽提塔出塔总流出物少,其中氨含量也低,这样作为循环吸收的负荷就大大减轻,返回量少,单程产率高
。
图2 合成塔N H 3 CO 2摩尔比对尿素成本价格的影响
N H 3汽提工艺本质上是一个热汽提工艺,因为
并没有加入汽提剂—N H 3,而是加热后分解出N H 3、
CO 2气。
由于N H 3的溶解度大,汽提效率低,出塔总流出物多,且含N H 3高(见表3),过量氨的回收必将加大后续工段的负荷,必需多设一个中压循环、吸收(这一缓冲措施即是所谓弹性之说),再到低压循环系统才能维护生产。汽提塔操作温度高,从而对材质的要求高。
表3 汽提效率比较
项 目CO 2汽提工艺N H 3汽提工艺操作温度 ℃167 187190 207操作压力 M Pa 140147蒸汽压力 M Pa
2023流出物N H 3重量含量,%7.825.1流出物CO 2重量含量,%10.16.2流出物ur 重量含量,%55.045.9出塔总流出物 kg h -1
(参考量1760t d )
136000
162000
由于关键的汽提效应的差异,导致N H 3汽提工艺由循环返回高压圈的甲铵液比CO 2汽提工艺吨尿素多0.34m 3(以镇海、
中原两厂数据),所以N H 3汽提工艺高压圈甲铵泵做功多,电耗高。假设采用同一类型的泵,均取泵的效率为58%,根据轴功率公式
N =Q P
102Γ,计算得CO 2汽提法3.09k W ,N H 3汽提法5.13k W ,即N H 3汽提法比CO 2汽提法每生产1吨尿素甲铵泵要多耗电2.04k W h [2]。1.4 操作的难易程度
集中控制室由于均采用计算机控制,仅对操作工而言,操作的难易区别不大,N H 3汽提工艺开停车比较平稳,但所需时间较长,消耗大,开车合成塔从N H 3升压开始计量N H 3,在比较顺利的情况下,从升
压到造粒要用7h ,耗N H 3约为110t ,而排塔回收的尿素很有限;如果是封塔开车,耗N H 3也是20t 。但可在40%负荷下能开车运行,操作弹性大是该工艺装置的特点。
CO 2汽提法由于汽提塔自身汽提过程的不同造成了最低负荷的区别,CO 2汽提塔有对液体分布和液 气的要求,所以CO 2汽提工艺不能低于60%负荷运行。但开停车快,达到全流程稳定时间短,开车合成塔升压用CO 2,不耗N H 3,从升压到投料、出产品不超过4h ,即使排塔的N H 3,尿素基本上可全回收,从而消耗少,但要求开车合成塔出料过程中操作人员熟练配合。由于工艺流程短,生产中即使出现偏离正常工况时纠正较容易。
N H 3汽提工艺合成塔出料需减压进入汽提塔,此后再减压进中压系统,比CO 2汽提法多两个压力等级,且操作回路多,故障机会多,现场操作较复杂,特别是中压吸收系统的漫液,CO 2上窜,以及低压系统的故障。从目前国内已投入运行的几套N H 3汽提装置看,此现象尤为突出。所以N H 3汽提工艺有以下缺点:停车时间较多,作为连续运转生产时平均产量较低,维修工作量较多。1.5 消耗
表4是两种工艺最近提供的设计消耗指标,在一定程度上反映出了各自的节能效果。但实际生产中的节能又是由多种因素所决定,如系统的稳定状况、负荷、操作的熟练程度,异常工况时的放空、排放、停车次数等。
从电耗上看,N H 3汽提高出6～8k W h ,原因是循环量大,高压系统压力高所致。表中所列N H 3和CO 2的消耗两者均已接近理论值,二种工艺无大差别,在大工业化生产中只有连续稳定运行情况下才能达到,它不能代表年运转率和全年的平均消耗。目前国内CO 2汽提法已运行20年,各厂仍能达到或接
21大 氮 肥1997年 第20卷
近前期的设计保证值。相对而言,从国内已投运的几套N H3汽提法则与设计值差距较大,该工艺除故障停车多外,另一主要原因为中低压系统放空损失大[3];但其总N H3耗低于70年代老的CO2汽提法,与新设计的CO2汽提法无差别。在蒸汽消耗方面,如国内某厂考核时汽轮机抽汽设计49t h,压力为2.2M Pa的中压蒸汽供工艺装置使用,而实际抽汽少于30t h,因此,不得不用合成氨的3.6M Pa蒸汽直接减压,以弥补系统蒸汽的不足,这对能源的合理利用显然是不利的,当然这可能不是普遍现象[4]。N H3汽提塔效率低,分解量少,甲铵冷凝器自产蒸汽量也低。
表4 两种工艺的消耗
项 目CO2汽提工艺N H3汽提工艺
N H3 t t-10.5660.566
CO2 t t-10.7330.735
蒸汽(8M Pa、480℃) t t-10.9200.950
冷却水(?T=10℃) t t-17075
电 k W h1521～23
CO2汽提塔消耗蒸汽稍多,但汽提效率高,分解量大,甲铵冷凝器自产的低压蒸汽也多,达72t h,足以满足低压分解、浓缩、汽轮机注汽。只有汽提塔效率提高(多用中压蒸汽),才能保证循环系统少用蒸汽。同时返回甲铵量才会减少,使高压圈形成良性循环,最终使整个系统消耗降低。
1.6 工艺安全
无论采用那种方法生产尿素,只要原料气中带有H2,同时为防止设备腐蚀加有O2,都有燃爆性气体混合物存在的可能。
CO2汽提法加O2为0.6%～0.7%,N H3汽提法由于高压甲铵的生成和分解反应的主要设备采用了较高等级的材料,加之N H3 CO2较高,所以加O2为0.25%。但目前国内已有N H3汽提法厂出现腐蚀后O2已加到0.5%以上。两种工艺的安全性如何?关键在于以何种方式来避免和消除燃爆性气体混合物。早期的CO2汽提法出现过高压洗涤器内件爆破的现象,但改进后的CO2汽提工艺采用以下方法来避免燃爆性气体混合物的产生:用脱氢装置脱除CO2气中H2;对氢气进行连续监控;万一氢气转化器发生故障,系统还有以下特点能抵抗燃爆性气体混合物:①新型的球形洗涤器(如镇海和乌石化等厂);②0.4
压力吸收器,最终工厂的危险降至最低。当然,CO2汽提法在处理爆炸的问题时所花的投资稍高。
N H3汽提工艺中同样有氢气存在,只是爆炸的危险转移到循环系统中了,国内N H3汽提厂的排气筒出口在雷电时曾数次发生燃烧的现象即能说明这一事实。表5是两种工艺的安全防爆措施。
表5 安全防爆措施
项 目CO2汽提法N H3汽提法原料CO2气体脱H2有无
防腐加O2量(体积),%0.70.25
高压系统尾气爆炸的可能性不存在不存在
中低压系统尾气爆炸可能性不存在可能
2 设备材料
表6是两种工艺主要设备所需的材料比较。
表6 材料比较
项 目CO2汽提法N H3汽提法
合成塔316L S.S316L S.S
高压甲铵冷凝器316L S.S2R E69(C r25N i22M o2)汽提塔2R E69(C r25N i22M o2)钛 双金属
中压设备无316L S.S
低压设备304S.S304S.S
从上表看出,CO2汽提法只需一般的不锈钢材料即能满足生产要求,这得益于该工艺设计合理,腐蚀柔和,经过多年运行后,即使出现部分设备腐蚀,修复也容易,其设备可用15～20年。事实证明,国内多数设备20年后仍在继续正常运行。国外在印度1971年启用的汽提塔至1993年只堵2根管,测壁厚仍有2.68mm,寿命30年无问题;法国一厂高压甲铵冷凝器最长使用26年,高压洗涤器25年仍在使用。
N H3汽提法中汽提塔由于操作温度高,腐蚀严重,不得不采用价格昂贵的钛 双金属材料,甲铵冷凝器也用上了2R E69材料。而汽提塔即使用钛材,同样冲刷腐蚀严重,而修复困难,不得已才采用上下对称结构的办法来延长其使用寿命。国内某N H3汽提厂汽提塔仅使用两年多的时间,严重冲刷腐蚀的问题已开始显现出来,同时在较短的时间内列管普遍积垢严重,直接影响传热导致汽提效率下降的问题,也说明其工艺条件苛刻。在孟加拉使用不到6年,汽提塔就掉头使用,再用几年其状况可想而知。
CO2汽提法国内老厂近年比较突出的簿弱环节在高压甲铵冷凝器,该设备为立式布置,壳侧管板缝
31
第1期茅启昌等.CO2汽提法和N H3汽提法尿素装置工艺比较
隙处容易C l-积累,在有O2作用的情况下造成应力腐蚀开裂(SCC),但采用除O2剂后,此现象已得到抑制,不少厂该设备使用20年后仍在继续运行。而新的设计中该设备已采用卧式结构,从根本上避免了SCC问题。
N H3汽提法采用卧式高压甲铵冷凝器,C l-腐蚀现象不明显,但由于是平面布置,必须设置大功率的喷射泵,作为其动力源的高压液氨泵出口压力达22M Pa,而CO2汽提法该泵出口只有16M Pa。
3 运转率和年产量
一般说来,运转率和年产量是最终反映出整套装置总体性能是否先进、可靠的一个重要标志,很显然,工艺先进、设计合理、故障少、停车少,运转率和年产量就高。国内CO2汽提法各厂都有长周期连续运转和超产的纪录。辽河化肥厂1994年运行开工361d;泸州天然气化工厂在投产第3年(1980年)运转率为346d,当年生产尿素547669t(设计48万t)。大庆化肥厂投产第2年就达设计能力,同时整年过后沧州化肥厂、泸州天然气化工厂、大庆化肥厂开始开创100d以上的连续运转记录。目前国内CO2汽提法各厂年运转率平均可达330d以上,均有100～300d的连续运转记录,1994年云南天然气化工厂连续运转314d,生产尿素54.2万t(设计48万t a);镇海生产尿素61.5万t(设计52万t a);金陵生产尿素59.7万t,1995年该厂又生产59.2万t (设计52万t a)。大庆在1996年已有连续运转407d 的长周期纪录。装置运行20年后仍能超过设计能力生产的厂有大庆、辽化、泸天化等厂。国外在美国的路易斯安那州1975年建一厂,设计能力日产1500t尿素,该厂保持Stam icarbon的CO2汽提法连续运转的世界纪录。在连续运行540d后才停工进行预防性检修。540d内,该厂的尿素总产量为1033389t,即每日平均1914t,为设计能力的128%;亚洲的印度尼西亚1982年建一厂,设计能力52万t a,该厂1990年生产尿素62.25万t,1991年生产尿素63.3万t,分别为设计能力的127%和122%;在卡塔尔,1986～1991年,连续6年,最高年运转开工364d,最低开工340d, 6年中平均年运转率351d;在沙特阿拉伯1986～1990年的5年中,最高年运转天数362d,最低331d,平均每年运行345d,设计年产量48万t,5年平均每年生产了63.5万t尿素。
N H3汽提法从国内第一套大型装置投入运行7年多的时间以来,由于故障较多,至今没有一家有100d的连续运转纪录,更没有哪一套装置的产量达到52万t的年设计能力,这可能有原料或其它方面的问题,但也有其工艺设计的不合理带来的问题。1995年是国内N H3汽提法产量最高的一年,如投产较早的几厂:中原450066t、锦西422725t、建峰378278 t,均比设计能力差69934,97275,141722t。表7是1995年国内两种工艺产量和能力的比较。
表7 1995年国内两种工艺产量和能力
工 厂产量 万t设计能力 万t a-1差值,%
N H3
汽
提
中 原45.0152-13.4
锦 西42.2752-18.7
建 峰37.8352-27.3
CO2
汽
提
大 庆55.1748+15
金 陵59.2052+141)
镇 海56.0052+82)
湖 北56.0148+17
乌石化58.2452+12
注:1)1994年59.07万t;
2)1994年完成产量61.45万t。
表8 国外1986～1988年两种工艺部分情况比较
工厂
平均
运转率
d a-1
生产
负荷
%
设计
能力
万t a-1
产 量
万t a-1
N H3
汽
提
印度325115
巴基斯坦340112
巴基斯坦33110752
加拿大341109
特立尼达
和多巴哥338113.552
CO2
汽
提
卡塔尔356139.730
1986年
41.16
1987年
40.10
1988年
44.13
沙特阿位伯34313148
1986年
62.54
1995年
1987年
63.32
362d产
1988年
62.26
量68.23 美国33714933
1986年
50.82
1987年
49.17
1988年
47.92 在国外,印度和巴基斯坦、加拿大算是N H3汽提法开得较好的几个厂,已有年产量为设计能力的107%～115%的记录,但还没有长周期(100d以上)连续运转的记录,从Snam公司最近提供的资料看也没有这方面的记录。运转率方面Snam提供了1986～1988年最佳的几套N H3汽提工艺的情况,但数字并不齐全,为便于比较将几家运行较好的CO2
41大 氮 肥1997年 第20卷
汽提法厂(注:不是最好的)与其比较,见表8。
另一方面,国内N H 3汽提工艺运转率低的客观原因是装置的许多问题正在暴露之中,也许再等3～5年后经过整改完善,有可能会提高运转率和年产量,最终达设计能力,如四川天然气化工总厂在吸取前几个厂的经验后,1995年底开工后的情况就较好,但由于内外部原因停车次数过多这一事实,也是一个不得不引起注视的问题。4 结束语
实践证明,尽管当今世界尿素技术市场上新工
艺、新技术不断出现,但荷兰Stam icarbon 公司的CO 2汽提工艺在今后10年或更长的时间内仍然具有不可取代的优势。自1967年第1套CO 2汽提工艺投入运行以来,Stam icarbon 在改进生产可靠性和降低投资方面不断地取得进展,使CO 2汽提工艺的优点越来越突出,并被全世界普遍采用,发展至今,它在世界80多个国家和地区建厂已超过400家,其中大型工艺就有200多家。而改进后的CO 2汽提工艺具有节能效果更好,产量更高的优势。最近日产2600t (年产78万t )尿素的大型装置在南美阿根廷已投入生产,同时荷兰Stam icarbon 公司又在开发研制日产3500t (年产105万t )的超大型CO 2汽提法尿素生产工艺。加上近几年采用新技术降低合成塔标高,采用新型塔板提高转化率,采用池式冷凝器等措施,使它更具竞争力。同时其技术也经得起时间的检验。意大利Snam 公司的N H 3汽提工艺投入工业生产的时间不长,在世界各地的建厂数也较少,至今大、中、小型厂不足100家。就大型尿素工艺而言,这两种工艺能耗水平已非常接近,而决定其是否先进、可靠的最重要区别就是运转率和年产量。如果一味追求能耗指标的先进性而忽视了因流程长带来的可
靠性下降,其结果是得不偿失的,因为对单系列大装置而言停产1天的损失即可达数百万元。
通过比较,能耗设计方面两者基本处于同一水平,实践证明,CO 2汽提法略占优势;节省装置投资方面CO 2汽提优于N H 3汽提;操作弹性N H 3汽提优于CO 2汽提;运转率和年产量方面CO 2汽提优于N H 3汽提;故障停车N H 3汽提高于CO 2汽提。我国最近几年在引进项目中为什么荷兰Stam icarbon 的CO 2汽提竞争不过意大利Snam 的
N H 3汽提?这可能是一些非技术因素造成的。另一方面,从近几年的一些重大技术改进中可以看到,荷兰Stam icarbon 和意大利Snam 已有逐渐趋于一致的
地方。最后,值得考虑的是CO 2汽提法装置国产化已
有成功的经验。从工程设计、设备制造等方面而言,与引进技术处于同一水平,备品配件已系列化,以设计概算而言,国产化总投资较引进装置可节省6200～7000万元,占总投资的15%左右。Snam 的工艺国产化难度较大,首先是汽提塔、甲铵冷凝器等设备制造困难。进口备件目前国内N H 3汽提厂均不能通用,互换性差,且订货周期长,费用高。所以在新建、改扩建工厂的同时,如何把有限的资金真正投用在技术先进、性能可靠的项目上,是必须研究的一个重要课题,走国产化道路是基本国策。
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TECHN I CAL COM PAR IS ON BET W EEN CO 2STR IPP ING PROCESS
AND NH 3STR IPP ING PROCESS UREA PLANTS
M ao Qichang and J i ang Y unhua
(L uz hou N a tu ra l Gas Che m ica l Ind ustria l G roup Incorp ora ted ,L uz hou ,646300)
Abstract T h is p ap er com p ares the techn ical econom y and reliab ility of CO 2stri pp ing u rea p roducti on p rocess w ith that of N H 3stri pp ing p rocess from the asp ects of design theo ry and p ractical op erati on re 2su lts
.T h is com p arison is the reference fo r revam p ing and en larging u rea p lan ts .Key words :p rocess ,p erfo rm ance ,op erating rati o ,annual ou tp u t
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1第1期茅启昌等.CO 2汽提法和N H 3汽提法尿素装置工艺比较
车用尿素工艺流程-纯水设备
车用尿素设备生产工艺流程 生产车用尿素溶液用车用尿素程序：双级反渗透配EDI再配搅拌初级过滤即可灌装。 生产车用尿素溶液用工业尿素标准程序：原水泵--石英砂过滤器--活性炭过滤器--树脂软化过滤器--5μm精滤器--双级反渗透系统（制水部分）--搅拌溶解箱（带搅拌一套）--增压泵--袋式过滤器--活性炭过滤器（脱色）--5μm精滤器--初提纯：复床（混床树脂001*7阳树脂*201*7阴树脂--树脂量阳1阴2）（也可以用混床，树脂量阳1阴2）--精提纯：复床（混床树脂113抗污染高交换量阳树脂*301抗污染高交换量阴树脂--树脂量阳1阴2）（也可以用混床，树脂量阳1阴2）--再生系统：酸碱泵各一台，酸碱药箱各一台--0.22μm精滤器--储存或灌装 国外流行的办法是：用工业尿素先经行提纯（提纯需在70-75℃液体中分解，而后在30℃以下尿素从水中结晶出来--详细参读“车用尿素介绍”），而后再用纯水--水质达到10兆（软水）经行搅拌稀释31.8%--33.2% 车用尿素概述及工艺生产流程分析报告 车用尿素简介 车用尿素溶液是尿素浓度为31.8%~33.2%的水溶液，1吨车用尿素颗粒大约制3吨车用尿素溶液（以下文章所提到的车用尿素均默认为车用尿素溶液），按照欧Ⅳ标准，目前统一32.5%的浓度为符合标准的车用尿素溶液。在欧盟地区通过德国汽车工业协会标准认证的车用尿素被允许使用“AdBlue”的商标。 2011年12月29日国家环保部公布《关于实施国家第四阶段车用压燃式发动机与汽车污染物排放标准的公告》，“公告”要求2013年7月1日正式实施中国的重型柴油车国Ⅳ排放标准。 国Ⅳ排放标准指的是国家第四阶段机动车污染物排放标准，汽车排放污染物主要有HC（碳氢化合物）、NOx（氮氧合物）、CO（一氧化碳）、PM（微粒）等，通过更好的催化转化器的活性层、二次空气喷射以及带有冷却装臵的排气再循环系统等技术的应用，控制和减少汽车排放污染物到规定数值以下的标准。 柴油车，特别是重型柴油车是国Ⅳ排放标准下最迫切需要整治的对象。柴油车虽然只占机动车保有量17%，但却占据了汽车NOX排放总量的67.4%，其中重型柴油车仅占机动车保有量的4%，却占据了约56%的氮氧化物排放，因此对重型柴油车污染物的排放要求应更为严格。 重型卡车、客车等柴油车要达到国Ⅳ排放标准，在尾气处理上最现实的选择就是SCR（选择性催化还原）技术，而这项技术必须利用尿素溶液对尾气中的氮氧化物进行处理。因此，车用尿素溶液成了重型卡车及客车达到国Ⅳ排放标准的必备产品。 车用尿素生产流程欧洲国家车用尿素需求量大，已经形成产业规模，车用尿素主要由大型化工企业生产，其生产流程如下： 图表1：欧洲国家车用尿素生产流程图 具体来说，车用尿素生产主要包括尿素提纯、水处理和配置溶液3个阶段。整个生产过程主要涉及的工艺就是提纯，生产壁垒并不太高。 1）尿素提纯 由于车用尿素对纯度要求较高，一般采用工业尿素（杂质含量低于农用尿素）进行提纯，在70-75℃时尿素在水溶液中发生水解，在30℃以下尿素重新从水溶液中结晶出来，水解结晶一次可以大幅提高尿素的纯度，一般工业一级尿素水解结晶一次就可以达到车用尿素标准。 2）水处理 车用尿素对杂质控制要求严格，普通自来水生成过程中由于消毒等原因含有氯化物，难以处理，因此一般使用深层地下水去除钙镁离子降低水的硬度得到软水，作为车用尿素溶液配制
尿素生产工艺流程
化肥厂尿素生产工艺流程简介 1.尿素的物理性质:化学名称叫碳酰二胺,分子式为CO(NH2)2,分子量为60.06.含氮量为46.65%,是含氮量最高的固体氮肥.因为人类及哺乳动物的尿液中含有这种物质,并且由鲁爱耳在1773年蒸发人尿是发现了它,故称为尿素.尿素为无色,无味,无臭的针状或棱状结晶.在20-40度温度下,晶体的比重为1.335克/cm3.尿素易溶于水和氨,也溶于醇,包装和贮存要注意防潮. 2.尿素的用途和产品标准.主要用作肥料,饲料和工业原料.在工业上尿素作为高聚物的合成原料,用来制成甲醛树脂,用于生产塑料,涂料和黏合剂.尿素也用于医药,制革,颜料等部门.国家指标GB2440--91尿素技术指标. 3.生产尿素的原料主要是液氨和二氧化碳气体,液氨是合成氨厂的主要产品,二氧化碳气体是合成氨原料气净化的副产品.合成尿素用的液氨要求纯度高于99.5%,油含量小于10PPm,水和惰性物小于0.5%并不含催化剂粉,铁锈等固体杂质.要求二氧化碳的纯度大于98.5%,硫化物含量低于15mg/Nm3. 4.尿素的生产办法和过程尿素的合成分两步进行,主要化学反应 为:NH3(液)+CO2(气)==NH4COONH3=Q NH4COONH2==CO(NH2)+H2O-Q工业过程为1.液氨与二氧化碳的净化与提压输送2.液氨与二氧化碳合成 尿素3.尿素熔融物与未反应物的分离与回收4.尿素溶液的蒸发,造粒. 老系统选用的是水溶液全循环法.该法是利用碳酸稀溶液吸收未反应的氨与二氧化碳生成甲胺或碳酸氨溶液,再利用循环泵送回合成塔,由于未反应的氨和二氧化碳呈水溶液形态进行循环,故动力消耗较小,流程也较简单,投资也省.
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 发表时间：2019-08-15T14:50:58.243Z 来源：《工程管理前沿》2019年第9期作者：王柄 [导读] 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。 山西晋丰煤化工有限责任公司山西高平 048400 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
尿素的工业发展过程
尿素的工业发展过程 化学工程 2008级工程硕士 摘要对尿素工业发展历史进行介绍，简述了尿素工业化过程、体系结构与发展趋势 1、尿素简介 尿素，H2NCONH2学名碳酰二胺化学名称为脲，或者碳酰胺，以氨和二氧化碳合成的一种主要的氮肥。因人及哺乳动物的尿液中含有这种物质而得名，白色针状或柱状结晶，熔点132.7℃，常压下温度超过熔点即分解。现在是一 种常见而普通的化工产品，但是它的发现特别是人工合成、工业化一系列过程 却非常有意义，即体现近代工业发展的情况，更是对人类哲学、宗教理念的一 次冲击。当然现在尿素不仅作为肥料给我们带来的是农作物的高产，同时也广 泛应用与工业作为高聚合材料、多种添加剂、医药、试剂等方面。 2、尿素的发展史 尿素最先在动物的排泄物中发现。第一次得到尿素结晶是1773年，化学 家鲁埃勒（Rouelle）蒸干人尿而得。第一次得到纯尿素是1798年富克拉伊（Rourcray）等人从尿素硝酸盐中制的。 人类历史上，第一次用人工的方法从无机物中制的尿素，是在1824年，德国化学家武勒(Friedrich Wohler)使用氰酸与氨反应，产生了白色的尿素，而且证明其与从尿液中提取的尿素一样。打破了当时生命力论的理论，即有机体 内的含碳化合物是由奇妙的“生命力”造成，无法用人力取得，只能由有机物 产生有机物。这次实验的成功，成为现代有机化学兴起的标志。同时在哲学上 也是一场革命。 在这之后，又出现了50多种制备尿素的方法。但是这些方法或者原料难取、或者有毒、或者难以控制、或者不经济，最终都未工业化。1868年俄国化学家巴扎罗夫找到工业化的基础反应办法，即将氨基甲酸铵和碳酸铵长期加热 而达到尿素。 现代工业都是以氨与二氧化碳为原料生产尿素。世界上第一座这样的工厂是德国的法本公司于1922年在Oppau建成投产的，采用热混合气压缩循环。
二氧化碳CO2氨气生产尿素工艺的设计
第一章 1.1简介 用原料二氧化碳或氨气在合成压力下，将尿素熔融物气提，使其中的氨基甲酸铵分解，返回合成系统。如用氨进行汽提，称为氨汽提法[1] 。 合成塔排出的合成反应液在合成压力和较高温度下，在汽提塔内与气提气逆流相遇，将氨和二氧化碳从尿液中分解出来，然后将气体导入高压甲铵冷凝器内，化合冷凝为甲铵液，放出热量用于副产蒸汽。动力消耗较低，经济效果明显。 1.2工艺的优缺点 ⑴优点 ①高氨碳化，高转化率；由于合成塔采用高氨碳比操作，使合成塔中二氧化碳转化率提高，加上采用钛材的降膜式汽提塔，使汽提操作温度可以高达200℃。在汽提塔内由于过剩氨的自汽提作用，使甲铵分解率提高，从而减少低压部分的负荷。 ②采用甲铵喷射泵，使合成高压设备水平布置。不仅节省了高框架，同时也方便了安装检修。 ③热利用效率高，能耗低。 ④操作弹性大，易于操作控制。 由于合成采用高氨碳比，汽提塔采用钛管，使封塔时间可以较长，有利于装置的开停车操作，也减少了因排放所需的贮槽容积。 ⑤爆炸危险小，由于使用钛材，加入的钝化空气少，避免了爆炸混合物的生成。 ⑥原料器损失少。由于加入钝化空气量少，所以惰性气放空量少，原料损失少。 ⑵缺点 占地面积相对较大，流程长，设备多，相互制约性强，控制点多，技术素质要求高等。 1.3基本原理 使尿液中的甲铵按下述反应分解为3NH 和2CO 过程，反应方程如下：
Q CO NH COONH NH -+=气）气）液）((2(2324 （1-1） 此反应为可逆吸热，体积增大的反应。 我们只要提供热量，降低压力或者降低气相中3NH 与2CO 某一组分的分压，都可以使反应向右进行，以达到分解甲铵的目的。汽提法是在保持压力与合成塔相同的条件下，在供给热量的同时，采用降低气相中3NH 和2CO 某一组分(或3NH 与2CO 都降低)的分压的办法来分解甲铵的过程[2] 。 当温度为t ℃时，纯态甲铵的离解总压力与各组分（3NH 与2CO ）的分解压的关系，按以上化学方程式可作如下表示： 设总压为S P ，则从反应式中可以看到氨分解压力为2/3S P ，二氧化碳分压为1/3S P ，如反应式在温度为t ℃时的平衡常数为t K ，则： 3 227 4)31()32S S S t P P P K ==（ （1-2） 假如氨和二氧化碳之比不是2：1状态存在，在温度仍为t ℃时，它的总压为P ，其各组分的分压为： 分压3NH ：3NH X P ?=?氨的分子分数总压 分压2CO ：22CO X P CO ?=?的分子分数总压 3NH X ，2CO X 分别为气体中氨，二氧化碳的分子分数，这样反应式在温度为时的平衡常 数应为： 23232 32)()CO NH CO NH t X X P X P X P K ??=??=（ （1-3） 温度相同，平衡常数相等，所以温度为时t ℃时 232 3327 4CO NH S X X P P ??= （1-4） S CO NH P X X P 322 353 .0?= （1-5） 纯甲铵在某一固定温度下的离解压力为不变常数C ，所以 C X X P CO NH 3 2 2 353.0?= （1-6）
尿素工艺流程简述(副本)
尿素工艺流程简述 1、尿素的合成 CO压缩机五段出口CO气体压力约20.69MPa（绝），温度约125C，进入尿素 合成塔的量决定系统生产负荷。 从一吸塔来的氨基甲酸铵溶液温度约90 C左右，经一甲泵加压至约20.69MPa （绝）进入尿素合成塔，一般维持进料"O/CO （摩尔比）0.65?0.70。从氨泵来的液氨经预热器预热至40?70C进入尿素合成塔，液氨用量根据生产负荷决定，塔顶温度控制在186?190C，进料NH/CC2分子比控制3.8?4.2。 尿塔压力由塔顶减压阀PIC204 （自调阀）自动控制，一般维持19.6MPa（表）物料在塔内停留时间为40分钟，CO转化率》65% 为防止尿塔停车时管路堵塞，设置高压冲洗泵，将蒸汽冷凝液加压到19.6?25.0MPa送到合成塔进出口物料管线进行冲洗置换。 2、中压分解 出合成塔气液混合物减压至1.77MPa（绝）进入预分离器，合成液中的氨大部分被分离闪蒸出来，通过气相管道进入一吸外冷却器，液相进入预蒸馏塔上部，在此分离出闪蒸气后溶液自流至中部蒸馏段，与一分加热器来的热气逆流接触，进 行传质、传热，使液相中的部分甲铵与过剩氨分解、蒸出进入气相，同时，气相中的水蒸汽部分冷凝降低了出塔气相带水量。 出预蒸馏塔中部的液体进入一分加热器，经饱和蒸汽加热后，出一分加热器温度控制在155?160C，保证氨基甲酸铵的分解率达到88%总氨蒸出率达到90% 加热后物料进入预蒸馏塔下部的分离段进行气液分离，分离段液位由LICA302 摇控控制，物料减压后送至二分塔。 在一分加热器液相入口用空压机补加空气，防止一段分解系统设备管道的腐蚀, 加入空气量由流量计指示（约2m i/TUr）通过旁路放空阀调节流量。 3、二段分解（低压分解） 出预蒸馏塔的液体经LRC302减压至0.29?0.39MPa （绝），进入二分塔上部进行闪蒸，液体在填料精馏段与塔下分离段来的气体进行传质、传热，以降低出塔气体温度和提高进二分塔加热器的液体温度。 出二分塔加热物料温度为135?145C，该温度由TRC303自动控制，物料被加热后进入二分塔分离段进行气液分离，二分塔液位由LIC303自动控制。 4、闪蒸
尿素生产工艺流程简介
经蒸发、造粒后包装销售。粗甲醇经精馏得到精甲醇销售。 二氧化碳经净化和压缩后，与氨一起送入尿素合成塔，在适当的温度和压力下，合成尿素，的氮氢混合气压缩到高压，并在高温、有催化剂存在的情况下合成为氨。脱碳解吸出来的换、二次脱硫、脱碳、精脱硫、甲醇、烃化等工艺将气体净化，除去各种杂质后，将纯净 原料煤利用蒸汽和空气为气化剂，在煤气发生炉内产生半水煤气，经一次脱硫、变生产流程说明 一分厂生产流程 一分厂生产流程及说明 1、造气工段 工艺流程说明： 采用间歇式固定常压气化法，即在煤气发生炉内，以无烟块煤或焦炭为原料，并保持一定的炭层，在高温下，交替地吹入空气和蒸汽，使煤气化，以制取合格的半水煤气。经除尘、热量回用降温后送入气柜。自上一次开始送风至下一次开始送风为止，称为一个工作循环，每个循环分吹风、上吹、下吹、二次上吹和吹净五个部分。 各工段流程 2、一脱工段除去焦油等杂质后送往压缩一入。目前使用的脱硫方法为栲胶脱硫法。 S，然后进入冷却清洗塔上段降温后，经静电除焦2后进入脱硫塔,脱除部分H 油等杂质并降低一定温度后由萝茨风机加压送到冷却清洗塔下段降温、除尘 来自造气的半水煤气，经半水煤气气柜出口冷洗塔除去部分粉尘，煤焦
3、变换工段 流程说明： 半水煤气经除油器除去气体挟带的油等杂质后，一氧化碳与水蒸汽借助于催化 剂的作用，在一定的温度下变换成二氧化碳和氢气。通过变换既除去了一氧化碳， 又得到了制合成氨的原料气氢和制尿素所需的原料气二氧化碳,使热量得到有效回 收。本工段采用全低变工艺进行变换。 4.二次脱硫 流程说明： 变换气经过气液分离器后进入脱硫塔脱除变换气中的H2S后送往压缩三入。并经溶液再生，提取单质硫。采用栲胶脱硫法脱硫。 利用二氧化碳气体在碳丙液中溶解度大的特点，除去变换气中的二氧化碳，净 化气经精脱硫脱除微量硫后送往压缩四段。二氧化碳气体经净化、压缩，送至尿素 合成塔。碳丙液对CO2的吸收在低压下符合亨利定律，因此采用加压吸收，减压再生。
尿素生产工艺流程简介
一分厂生产流程及说明 一分厂生产流程 生产流程说明 原料煤利用蒸汽和空气为气化剂，在煤气发生炉内产生半水煤气，经一次脱硫、变换、二次脱硫、脱碳、精脱硫、甲醇、烃化等工艺将气体净化，除去各种杂质后，将纯净的氮氢混合气压 缩到高压，并在高温、有催化剂存在的情况下合成为氨。脱碳解吸岀来的二氧化碳经净化和压缩 后，与氨一起送入尿素合成塔，在适当的温度和压力下，合成尿素, 经蒸发、造粒后包装销售。 粗甲醇经精馏得到精甲醇销售。 各工段流程 1造气工段 工艺流程说明： 采用间歇式固定常压气化法，即在煤气发生炉内，以无烟块煤或焦炭为原料，并保持一定的炭层，在高温下，交替地吹入空气和蒸汽，使煤气化，以制取合格的半水煤气。经除尘、热量回用降温后送入气柜。自上一次开始送风至下一次开始送风为止，称为一个工作循环，每个循环分吹风、上吹、下吹、二次2、一脱工段 上吹和吹净五个部分。 来自造气的半水煤气，经半水煤气气柜出口冷洗塔除去部分粉尘，煤焦油等杂质并降低一定温度后由萝茨风机加压送到冷却清洗塔下段降温、除尘后进入脱硫塔，脱除部分H 2S,然后进入冷却清洗塔上段降温后，经静电除焦除去焦油等杂质后送往压缩一入。目前使用的脱硫方法为栲胶脱硫法。
3、变换工段 流程说明： 半水煤气经除油器除去气体挟带的油等杂质后，一氧化碳与水蒸汽借助于催化剂的作用，在一定的温度下变换成二氧化碳和氢气。通过变换既除去了一氧化碳，又得到了制合成氨的原料气氢和制尿素所需的原料气二氧化碳，使热量得到有效回收。本工段采用全低变工艺进行变换。 4.二次脱硫 流程说明： 变换气经过气液分离器后进入脱硫塔脱除变换气中的H 2S 后送往压缩三入。并经溶液再生，提取单质硫。米用栲胶脱硫法脱硫。 利用二氧化碳气体在碳丙液中溶解度大的特点，除去变换气中的二氧化碳，净化气经精脱硫脱除微量硫后送往压缩四段。二氧化碳气体经净化、压缩，送至尿素合成塔。碳丙液对CO的吸收在低压下符合亨利定律，因此采用加压吸收，减压再生
二氧化碳汽提法工艺与氨汽提法工艺的比较
二氧化碳汽提法工艺与氨汽提法工艺的比较 摘要：近些年来，我国科学技术大力发展，在此背景之下我国的化工行业也取 得了显著地发展成果。本文围绕化工行业中的二氧化碳汽提法与氨气提法展开研究，根据两种提法工艺的设计、操作、安全性以及设备进行分析。 关键词：二氧化碳汽氨汽提法工艺比较 一、概述 近几年以来，我国的尿素装置大多运用二氧化碳汽提法工艺与氨气提法工艺，现阶段我国已经建成八十万吨每年的尿素生产线，总体而言，二氧化碳汽提法工 艺的运用范围要高于氨气提法工艺。二氧化碳汽提法工艺的开发者为荷兰斯塔米 卡邦，但是在对二氧化碳汽提法工艺进行改良的过程中充分融入了中国元素与特征。氨气提法工艺的开发者为意大利snam公司，snam公司是意大利知名的化工 研究企业，但是snam公司于2009年被saipem兼并，因此snam氨气提法工艺被更名为saipem氨气提法工艺。现阶段，我国的学者以及研究人员对这两种提法工艺的安全性、操作性、工艺流程以及维修程度有了更高层次的认识，但是从实际 情况出发，对于二氧化碳汽提法工艺与氨气提法工艺，将二者在经济、效率等方 面进行比较，仍然不可以决定出二者的优劣，因此本篇文章，将二氧化碳汽提法 工艺与氨气提法工艺进行比较，详细的对两者的使用效率与效果进行分析。 二、工艺比较 2.1工艺流程 二氧化碳汽提法尿素工艺流程详见第一图，氨气汽提法尿素工艺流程详见第 二图。 由以上两图可以看出，二氧化碳汽提法工艺流程较短，并且此项工艺流程的 运用设施相对较少，参与二氧化碳提法工艺流程的物质只需要在简单的流程之中 进行循环，因此这就在很大程度上减少了了设备的使用空间，并且从图中可以看 出二氧化碳汽提法的设备分布在不同的楼层，因此尿素的运用可以通过设备的落 差进行，所以这就减轻了动力要求。而氨气汽提法的工艺流程相对较长，并且与 二氧化碳汽提法相比，多出了许多的环节与过程，同时氨气汽提法采用平面性的 分布，因此此项工艺的设备占地面积广，但是氨气汽提法工艺便于展开维修。但 是总的来说，二氧化碳的工艺流程相对较少，因此二氧化碳汽提法的故障率会大 大降低。 2.2合成塔转化率的比较 无论使用哪种方法生产尿素，要使合成系统达到最佳转化率，应同时考虑二 氧化碳和氨气的转化率。合成塔工艺条件比较详见下表。 由上表可以看出，随着氨碳比的提高，在反应过程中的二氧化碳平衡转化率 也在不断地提升，但是在反应过程中平衡产物中尿素的水质量分数却只存在一个 最大值。根据图表显示，氨气／二氧化碳的值在二至四的范围之中，尿素中水质 量的分值变化不明显，不管平衡值怎样发生改变，其水质量分数始终保持一个最 大值。在氨气汽提法工艺之中，氨碳摩尔比的值大体为二点九五，所以从这里可 以看出氨气汽提法工艺的转化率要高于二氧化碳汽提法工艺。因为氨气汽提法具 有较高的氨碳摩尔比值，所以氨气汽提法的转化效率要高，但是氨气汽提法的回 收过程相对较为繁琐。另外，两项工艺的最终产物是尿素，而氧化碳汽提法要比
尿素制氨技术：尿素水解法
1、技术要求 1.1 系统概述 尿素水解法制氨系统包括尿素储存间、斗提机、尿素溶解罐、尿素溶液给料泵、尿素溶液储罐、尿素溶液输送装置、尿素水解反应器及控制装置等。 尿素储存于储存间，由斗提机输送到溶解罐里，用除盐水将干尿素溶解成约50%质量浓度的尿素溶液，通过尿素溶液给料泵输送到尿素溶液储罐。尿素溶液经由输送泵进入水解反应器，水解反应器中产生出来的含氨气流送至反应区，被热风稀释后，产生浓度小于5%的氨气进入氨气—烟气混合系统，并由氨喷射系统喷入脱硝系统。系统产生的蒸汽冷凝水回收至疏水箱中，作为系统冲洗及溶液配置用水。系统排放的废氨气由管线汇集后从废水池底部进入，通过分散管将氨气分散入废水池中，利用水来吸收安全阀排放的氨气。 卖方所设计的尿素制氨工艺应满足：还原剂的供应量能满足锅炉不同负荷与脱硝效率的要求，调节方便、灵活、可靠。尿素储存区与其他设备、厂房等要有一定的安全防火距离，并在适当位置设置室外防火栓，设有防雷、防静电接地装置。尿素制氨工艺应配有良好的控制系统。 尿素溶解罐、尿素溶液储罐、尿素溶液输送装置、尿素水解反应器等为2台机组的SCR系统公用。 1.2 主要设备 (1) 尿素储存间 卖方为买方设计一个尿素储存间，尿素颗粒储存间的容量按两台机组脱硝系统设计工况下连续运行5d（每天按24h计）所需要的尿素用量来设计。 (2) 尿素溶解罐 设置一座不锈钢材质的尿素溶解罐，每只尿素溶解罐配1台斗提机。将尿素输送到溶解罐。在溶解罐中，用去除盐水制成约50%的尿素溶液。当尿素溶液温度过低时，蒸汽加热系统启动使溶液的温度高于80℃（确保不结晶）。材料采用SS304不锈钢。有效容积按2台锅炉BMCR工况下1天的用量设计。 尿素溶液给料泵为不锈钢本体，碳化硅机械密封的离心泵，设两台泵一运一备，并列布置。此外，溶液给料泵还利用溶解罐所配置的循环管道将尿素溶液进行循环，以获得更好混合。
二氧化碳气提法生产尿素工艺流程
二氧化碳气提法生产尿素工艺流程１.1二氧化碳气体的压缩 从上道工序送来的CO ２气体将所含液滴分离后进入CO 2 压缩机。在压缩机各进 出口设有若干温度、压力监测点,以便于监视压缩机的运行状况,压缩机的负荷是通过改变压缩机转速来控制的,经压缩后的气体(压力约为14.3ＭPa,温度为110℃左右）送去脱氢系统。 1．2氨气的加压 合成氨装置送来的液氨经流量计量后引入高压氨泵,液氨在泵内加压至16.0MPａ（Ａ)左右。液氨的流量根据系统的负荷,通过控制氨泵的转速来调节。加压后的液氨经高压喷射器与来自高压洗涤器中的甲铵液，一起由顶部进入高压甲铵冷凝器。 1.3液氨的加压高压合成与CO ２ 气提回收 合成塔、气提塔、高压冷凝器和高压洗涤器这四个设备组成高压圈,这是二氧化碳气提法的核心部分，这四个设备的操作条件是统一考虑的,以达到尿素的最大产率和热量的最大回收。 从高压冷凝器底部导出的液体甲铵和少量的未冷凝的氨和二氧化碳,分别用两条管线送入合成塔底，合成塔内设有筛板,形成类似几个串联的反应器，塔板的作用是防止物料在塔内返混。尿素合成反应液从塔内上升到正常液位，经过溢流管从塔下出口排出,经过液位控制阀进入气提塔上部,再经塔内液体分配器均匀地分配到每根气提管中。液体沿管壁成液膜下降,分配器液位高低起着自动调节各管内流量的作用。由塔下部导入的二氧化碳气体，在管内与合成反应液逆流相遇。管间以蒸汽加热，合成反应液中过剩氨及未转化的甲铵将被蒸出和分解，从塔顶排出，尿液及少量未分解的甲铵从塔底排出。 从气提塔顶排出的高温气体,与新鲜氨及高压洗涤器来的甲铵液在约高压下一起进入高压甲铵冷凝器顶部。高压甲铵冷凝器是一个管壳式换热器,物料走管内，管间走水用以副产低压蒸汽。为了使进入高压甲铵冷凝器上部的气相和液相得到更好的混合,增加其接触时间,在高压甲铵冷凝器上部设有一个液体分布器。在分布器上维持一定的液位,就可以保证气-液的良好分布。
尿素水解制氨在电厂中的应用
尿素水解制氨在电厂中的应用 摘要：随着经济不断发展，带动我国各行业快速发展。在电厂生产运行过程中，电厂中的烟气脱硝工艺受到广泛重视，尤其是随着科学技术的飞速发展，针对电 厂烟气脱硝工艺不断研发。而氨气作为烟气脱硝的重要还原剂，氨气的获取主要 是通过氨水、液氨、尿素等集中原材料中获取。应用尿素作为原材料，采用尿素 水解制氨工艺，能够有效降低安全隐患风险，鉴于此，文章简要结合尿素水解制 氨在电厂中的应用展开相关论述。 关键词：尿素水解制氨；电厂；应用 1引言 氮氧化物是破坏大气环境形成酸雨的重要污染物，根据国家环保标准要求新 建的电站锅炉必须配备脱NO的相关设备，已建成进行投运的电站锅炉也需要及 时进行改造，增设脱硝装置，烟气脱硝技术涉及SCR和SNCR。两种烟气脱硝技 术还原剂都可以是液氨、氨水及尿素，液氨属于危险品，在运输和储存过程中具 有一定的危险性和局限性，但其投资成本低，一般在条件允许情况下，液氨作为 还原剂应用尤为广泛，用氨水作为还原剂，安全性相对较高，但其运输和储存成 本高，经济性较差。尿素水解技术主要应用于化工行业，其易于运输和储存，尿 素溶液制备设备、水解或热解设备占地面积小，尿素热解和水解制氨技术比液氨 方案和氨水方案安全性高，因而逐步应用在电站锅炉烟气脱硝项目中，有效降低 厂用电，在烟气脱硝项目中作为制作还原剂具有重要优势，不断提高电厂的生产 效率。 2尿素水解制氨工艺分析 尿素水解制氨的工艺原理在于是在一定温度环境下，尿素水溶液会发生水解 反应，进而产生氨气。其工艺的构成主要是尿素颗粒储存和溶解输送系统及尿素 水解系统等方面，该工艺被广泛应用到各地电厂中，有利于进一步提升电厂的生 产效率，有效降低电厂的生产污染等方面。在使用运输车辆将尿素运输至尿素溶 液制备区后，将其存储在尿素储仓间备用。在配制尿素溶液的过程中，主要是需 要将溶液放入溶解罐中，通过加热系统加热到一定温度，通过运用循环搅拌的方式，进一步促使材料的充分溶解。在尿素溶液溶解完毕后，将其运输至尿素溶液 储罐中，通过加热盘管，将尿素的溶液温度控制在50℃~70℃，进一步避免温度 过低而导致尿素结晶的现象发生。 尿素水解制氨工艺中的尿素催化水解系统需要通过压力及温度的有效控制， 在催化剂的作用下，进而促使尿素溶液发生水解，并且在此过程中产生二氧化碳、水蒸气混合气、氨气等，具有一定脱销作用，将其应用到电厂中，能够进一步提 高电厂的运行效率，推进相关电厂脱销进程。 3尿素水解制氨在电厂中的具体应用分析 3.1尿素催化水解系统分析 尿素催化水解制氨系统主要是将浓度约50%、温度为50℃的尿素溶液通过高 压泵从尿素储罐打入尿素水解罐中，在压力0.4～0.9MPa、温度135℃～160℃和 催化剂的作用下进行一定的水解反应，产生氨气、二氧化碳、水蒸汽混合气。混 合气经由减压、流量控制调节与稀释风在氨空气混合器中混合，将氨浓度稀释至5%以下，进入SCR反应器内进行一定的脱硝反应。 烟气脱硝主要反应方程式如下： 4NO+4NH3+O2→N2+6H2O
常见的几种尿素生产工艺介绍.
常见的几种尿素生产工艺介绍 第一节斯塔米卡邦二氧化碳汽提法尿素工艺 斯塔米卡公司((Stamicarbon.B.V是荷兰国营矿业公司(DSM的子公司,在40年代后期开始研究尿素生产工艺。早期尿素生产由于存在着合成塔等设备的晋严重腐蚀问题,影响生产的正常进行和生产技术的推广。直至1953年,斯塔米卡邦提出在二氧碳原料气中加少量氧气的办法,解决了尿素设备的腐蚀问题,为后来尿素生产的大规模发展开辟了道路。由该公司设计的第一个工业规模尿素厂于1956年投产。在60年代初,斯塔米卡邦与国营矿业公司研究中心一起,开发了新的尿素工艺,即二氧碳化碳汽提法。从工作1964年建设投产日产20吨尿素的实验厂开始,到1967年二氧化碳汽提法尿素工厂正式投产。随后在很多国家建设二氧化碳汽提法尿素工厂。 工艺流程 二氧化碳汽提法尿素生产工艺主要包括:二氧化碳压缩和脱氢、液氨升压、合成和汽提、循环、蒸发造粒、产品贮存和包装、解吸和水解等工序。 (一二氧化碳压缩和脱氢 从合成氨厂来的二氧化碳气体,经过CO2分离罐101——F与工艺空气压缩机101-J供给的一定量的空气混合,空气量为二氧化碳体积的4%,进入二氧化碳压缩机102-J。在二氧化碳压缩机二段进口对二氧化碳气中的氧含量自动栓测。二氧化碳最终压缩到14。1MPa(A进入脱氢反应器101-D,内装铂系催化剂,操作温度:入口 ≥150℃,出口<300℃。脱氢的目的是防止高压洗涤器排出气发生爆炸。在脱氢反应器中H2被选择氧化为H2O。脱氢后二氧化碳含氢及其它可燃气体小于50*10-6。 二氧化碳压缩机102-J是单例蒸汽透平驱动的双缸四段离心式压缩机,带有中间冷凝器和分离器。蒸汽透平机转速,由速度控制器控制并自动调节转速,以适应尿素的生产负荷。多余的二氧化碳由放空管放空,进入二氧化碳压缩机的气量,应超过压缩机的喘振点。为使进口气量小于喘振气量时也不发生故态障,设有自动防喘振系统。
尿素热解制氨关键技术和产业化东南大学
2018年国家技术发明奖提名项目 公示内容 一、项目名称：尿素热解制氨关键技术及其产业化 二、提名单位意见： 大气污染物治理一直是环境保护领域的重点，其中氮氧化物的安全高效脱除是一个难点。该项目通过系统研究，掌握了尿素热解制氨核心参数，开发了独立的工艺计算软件包，发明了尿素热解制氨装置，形成了尿素热解制氨关键技术，实现了产业化。该项目打破了国外技术垄断，作为自主知识产权技术，有效降低了国内应用烟气脱硝工程的成本，促进了国内环保产业的发展。 项目获得了多项原创性成果，技术经济指标先进；获授权发明专利10项，实用新型专利8项。项目成果作为一种先进的在线制氨技术，可以在多个领域进行液氨脱硝替代，应用前景广阔。成果已实现产业化并应用于烟气脱硝、除尘等工程。项目获得了媒体、同行和用户的高度评价，取得了较大的经济和社会效益。 该项目于2015年获北京市科学技术奖二等奖，对照国家技术发明奖授奖条件，提名该项目申报2018年国家技术发明奖二等奖。提名单位：北京市科委。 三、项目简介： 大气污染物治理一直是环境保护领域的重点，其中氮氧化物的安全高效脱除是一个难点。传统方法采用液氨为原料，产生氨气作为减排氮氧化物的还原剂。但是液氨属于危险化学品，超过10t即为重大危险源，其在运输、储存和使用时都有可能发生危险，国内曾经发生过多起液氨事故，造成重大人身伤亡。采用尿素为制氨原料可以达到与液氨相同的脱硝性能，无毒且使用安全。尿素脱硝技术可作为一项普遍适用的氮氧化物治理技术应用于大气环保领域。
但长期以来，尿素热解制氨技术被国外所垄断。因无有效竞争，致使国内采购尿素热解制氨装置的费用一直居高不下，还要交纳高昂的技术使用费，其价格很大程度上决定着烟气脱硝工程造价，制约着国内烟气脱硝工程的实施。在此背景下，中国大唐集团公司统筹规划，大唐环境产业集团股份有限公司具体牵头，联合东南大学、大唐洛阳热电有限责任公司组成产学研合作团队，对尿素热解制氨关键技术进行了自主攻关。 项目从“基础理论”、“小型试验”、“中试试验”、“计算机CFD模拟”、“示范工程”和“商业化应用”六个方面进行研究，掌握了尿素热解制氨核心参数，开发了独立的工艺计算软件包，发明了尿素热解制氨装置，形成了尿素热解制氨关键技术，实现了产业化。项目获授权发明专利10项，实用新型专利8项。主要技术发明点如下： （1）提出了一种尿素热解反应中引导气流形成二维流场的方法，发明了一种尿素热解反应器装置。通过特殊的流场结构，可以防止尿素溶液粘避结晶，雾化分解效率高。 （2）揭示了尿素溶液热解传热传质过程，定性定量得出了能量条件，开发了物料及能量平衡计算软件，通过了多套工程的验证，完全可以指导实际工程应用。 （3）发明了逆流式尿素热解制氨装置及方法；发明了蜗壳进气旋流式尿素热解制氨装置及方法；发明了切圆进气式尿素热解制氨装置。实现了多种尿素热解制氨技术方案的联合应用，提高了适用性。 （4）揭示了尿素溶液液滴在热解炉内部的时程关系和运动规律，发现了热解炉内循环回流区的存在，提出了避开内循环回流区的方法，解决了尿素溶液回
尿素生产工艺流程
. 化肥厂尿素生产工艺流程简介分子量为CO(NH2)2,,分子式为1.尿素的物理性质:化学名称叫碳酰二胺因为人类及哺乳动物的尿液是含氮量最高的固体氮肥46.65%,.60.06.含氮量为尿故称为尿素.年蒸发人尿是发现了它,中含有这种物质,并且由鲁爱耳在17731.335,晶体的比重为在20-40度温度下无味素为无色,,无臭的针状或棱状结晶.. ,包装和贮存要注意防潮尿素易溶于水和氨,也溶于醇克/cm3.在工业上尿素作.主要用作肥料,饲料和工业原料2.尿素的用途和产品标准.尿素也用.用于生产塑料,涂料和黏合剂为高聚物的合成原料,用来制成甲醛树脂,. 尿素技术指标国家指标GB2440--91,制革,颜料等部门.于医药,液氨是合成氨厂的主要产品生产尿素的原料主要是液氨和二氧化碳气体,3.合成尿素用的液氨要求纯度高于二氧化碳气体是合成氨原料气净化的副产品.铁锈等固体杂并不含催化剂粉,油含量小于10PPm,水和惰性物小于0.5%99.5%,15mg/Nm3. 硫化物含量低于98.5%,质.要求二氧化碳的纯度大于主要化学反应,尿素的生产办法和过程尿素的合成分两步进行4.)==NH4COONH3=Q 气液)+CO2(为:NH3(液氨与二氧化碳的净化与提压工业过程为 NH4COONH2==CO(NH2)+H2O-Q1. 2.液氨与二氧化碳合成输送. 造粒4.尿素溶液的蒸发,3.尿素尿素熔融物与未反应物的分离与回收该法是利用碳酸稀溶液吸收未反应的氨与二氧.老系统选用的是水溶液全循环法由于未反应的氨和二氧化,再利用循环泵送回合成塔化碳生成甲胺或碳酸氨溶液,. ,,,碳呈水溶液形态进行循环故动力消耗较小流程也较简单投资也省.. . ..
1二氧化碳气提法制取尿素
二氧化碳气提法制取尿素 目录 一．概述 .......................................... 二．方法比较 ...................................... 三．发展历史 . (2) 四．工艺原理 .................... 错误！未定义书签。五．工艺条件 . (3) 1.温度 (3) 2.氨碳比 (3) 3.水碳比 (4) 4.压力 (4) 5.反应时间 (5) 6.原料纯度 (5) 六．工艺流程 (5) 七．主要设备 (6) 1.合成塔 (6) 2.喷射泵 (7) 3.汽提塔 (8) 4.洗涤器 (8) 5.精馏塔 (9) 八．总结 (9) 九．参考文献 (10)
二氧化碳气提法制取尿素一．概述 1.尿素的性质：尿素又称为脲，分子是为：CO(NH 2) 2 ，相对分子质量为60.06， 熔点为132.7℃。在室温下是无色、无味、无嗅的针状晶体，在一定条件下，也 呈斜方棱柱结晶状，尿素易溶于水和液氨，也溶于甲醇、乙醇、甘油、不溶于乙醚和氯仿。 2.尿素的用途：主要分为工业和农业两类： 农业：尿素总产量中90%以上主要用作化学肥料，除了做化学肥料外，还可作牛、羊等反刍动物的辅助饲料(46%左右)。 工业：尿素在工业上主要用作合成高聚物材料，其中一半以上用作生产尿素甲醛树脂和三聚氰胺；除此之外尿素作为添加剂应用于多种化工产品的生产中，同时尿素还用于医药和试剂的生产中。 3.尿素的生产方法：不循环法、半循环法、全循环法 全循环法：（水溶液全循环法、气提法） 4.尿素生产原料：二氧化碳、氨 二．方法比较 1.水溶液全循环法与汽提法相比能量利用不合理，消耗较高，流程较长，近几年新建的大中型厂已很少采用该工艺。 2. CO 2 汽提法高压圈操作压力最低，无中压系统，流程短，设备少，生产稳定，消耗较低，投资较少，在国内有丰富的设计、设备制造和生产经验，且采用脱氢技术，从根本上杜绝了生产中的爆炸危险性，故选用该工艺。 3.氨汽提法工艺先进，消耗低，无高框架结构，无爆炸危险；但该工艺需购买国外专利工艺包，装置不能国产化，设备制造周期长，故不采用该工艺。三．发展历史 1773年化学家鲁艾尔首次制得尿素结晶。1828年德国化学家维勒利用氰酸与氨的水溶液反应，首次用人工方法从无机物出发制的了有机化合物尿素。1868年俄国化学家巴扎罗夫通过加热氨基甲酸铵制得了尿素，为尿素的工业化发展奠 定了基础。1922年在德国建成第一座以氨和CO 2 为原料的合成尿素工厂。 中国尿素工业的发展始于20世纪50年代，目前全国尿素年产能力达2500
二氧化碳汽提塔在尿素生产工艺中的应用与调控
二氧化碳汽提塔在尿素生产工艺中的应用与调控 发表时间：2020-03-19T02:50:39.304Z 来源：《建设者》2019年23期作者：毛洪波[导读] 二氧化碳汽提法在转化率、汽提效率、综合能耗、工艺安全性等方面均较水溶液全循环法和氨汽提法有较大的优势，主要设备不依赖进口，前期投资低，且后期工艺运行稳定，便于操作和管理。该工艺从设计到制作，从建设到运行，已积累了丰富的经验，具有很强的竞争力，具有较大的推广价值。 阳煤平原化工有限公司山东德州 253100 摘要：二氧化碳汽提法在转化率、汽提效率、综合能耗、工艺安全性等方面均较水溶液全循环法和氨汽提法有较大的优势，主要设备不依赖进口，前期投资低，且后期工艺运行稳定，便于操作和管理。该工艺从设计到制作，从建设到运行，已积累了丰富的经验，具有很强的竞争力，具有较大的推广价值。 关键词：二氧化碳；汽提塔；尿素；生产工艺；应用；调控引言 在改进型的新一代二氧化碳气提法生产尿素的工艺控制中，将中压吸收塔增设在高压洗涤器后，很好地吸收了从高压洗涤器排出的二氧化碳与氨，既降低了高压洗涤器的运行负荷、提高了操作弹性，又增大了氨利用率，减小了因排放尾气而导致的氨损失，与环保要求完全相符。 1、二氧化碳汽提塔技术简介 基本原理 所谓汽提就是以一种气体通过反应物，从而降低气相中氨和（或）二氧化碳的分压，促使甲铵分解。其基本原理说明如下： 2NH3( 液 )+CO2NH2COONH4( 液) 由上式各式可知，当用二氧化碳为汽提剂时，气相中的氨分压趋近于零，则液相中氨的平衡分压大于实际气流中的氨分压，故液相中的氨不断汽化逸出，液相中 [NH3]（液）降低，反应向着甲铵分解成氨和二氧化碳的方向进行。这就促使了液相中甲铵的分解。在甲铵分解的同时，液相中 [CO2]( 液 ) 增加，于此相平衡的二氧化碳分压大于实际气相中的二氧化碳分压，促使液相中二氧化碳汽化逸出。因此液相中甲铵不断分解，液相中氨和二氧化碳不断汽化逸出，从而实现汽提的过程。 汽提塔结构及工作原理 基本结构组成 液体分布器：在塔的上部，将进入的合成液均匀的分布于各管并使成膜状沿管壁流下。 气体分布器：使 CO2 气均匀的由下而上通过各管，由下分布器及上限流孔板组成。 （3）加热器。 （4）汽提管：按正三角形排列。 工作原理 合成塔来的合成液由塔底入塔，经液体分布器于各管成液膜状流下，出塔去低压分解塔。压缩机来的二氧化碳气入塔后，通过喇叭形的下分布器进入汽提管内，和合成液液膜逆流接触。汽提分解后通过升气管和限流孔板，由塔顶出塔去高压甲铵冷凝器。从而引起氨分压降低，促使甲胺分解，从高压蒸汽饱和器来的蒸汽在汽提管外加热，以提供甲胺分解所需热量。 2、CO2 汽提法生成尿素工艺的基本特点 在CO2 汽提工艺中，包括压缩CO2、合成、蒸发、低压循环、解吸水解、造粒等组成系统，总体上具有以下几个特点： 气提塔以溶解在反应液中较少的二氧化碳为气提剂，故在回收与氨相比会更加简单容易，仅需低压加热一次即可闪蒸分解。相较于传统的全循环水溶液法，节省了中压分解吸收环节，精简了工艺流程，且更加方便操作。相较于氨气提法，又大幅降低了气提温度，仅需控制为 170℃，有利于气提塔防腐。