尿素生产原理工艺流程及工艺指标.docx

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1、尿素生产原理、工艺流程及工艺指标L生产原理尿素是通过液氨与气体二氧化碳的合成来完成的，在合成塔 D201中，氨与二氧化碳反应生成氨基甲酸镀，氨基甲酸镀脱水 生成尿素与水，这个过程分两步进行。第一步：2NH3 + C02NH2COONH4 + Q第二步：NH4COONH2CO （NH2） 2 + H2O-Q第一步是放热的快速反应，第二步是微吸热反应，反应速度较慢, 它是合成尿素过程中的控制反应。1、2工艺济濯：尿素装置工艺主要包括：CO2压缩与脱氢、液氨升压、合成与 气提、循环、蒸发、解吸与水解以及大颗粒造粒等工序。1、2、1二氧化碳压缩与脱氢从合成氨装置来的CO2气体，经过CO2液滴分离器与来

2、自空 压站的工艺空气混合（空气量为二氧化碳体积4%）,进入二氧 化碳压缩机。二氧化碳出压缩机三段进脱硫、脱氢反应器，脱氢 反应器内装钳系催化剂，操作温度：入口 150,出口 200oCo脱氢的目的是防止高压洗涤器可燃气体积聚发生爆炸。 在脱氢反应器中H2被氧化为H20,脱氢后二氧化碳含氢及其 它可燃气体小于50ppm,经脱硫、脱氢后，进入压缩机四段、 五段压缩，最终压缩到14.7MPa （绝）进入汽提塔。二氧化碳压缩机设有中间冷凝器与分离器，二氧化碳压缩机压缩 气体设有三个回路，以适应尿素生产负荷的变化，多余的二氧化 碳由放空管放空。1、2、2液氨升压液氨来自合成氨装置氨库，压力为2.3 MP

3、a（绝）,温度为20, 进入液氨过滤器,经过滤后进入高压氨泵的入口 ,液氨流量在一定 的范围内可以自调,并设有副线以备开停车及倒泵用.主管上装有 流量计.液氨经高压氨泵加压到18.34 MPa（绝），高压液氨泵是 电动往复式柱塞泵，并带变频调速器，可在20110%的范围 内变化，在总控室有流量记录，从这个记录来判断进入系统的氨 量，以维持正常生产时的原料N/C （摩尔比）为2.05:1。高压 液氨送到高压喷射器，作为喷射物料，将高压洗涤器来的甲钱带 入高压冷凝器，高压液氨泵先后管线均设有安全阀，以保证装置 设备安全。1、2、3合成与汽提生产原理：合成塔、气提塔、高压甲核冷凝器与高压洗涤器四个

4、设备组成高压圈，这是本工艺的核心部份，这四个设备的操作条 件是统一考虑的，以期达到尿素的最大产率与最大限度的热量回 收。从高压冷凝器底部导出的液体甲镀与少量的未冷凝的氨与二氧 化碳，分别用两条管线送入合成塔底，液相加气相物料N/C （摩 尔比）为 2.9-3.2,温度为 165- 172oCo合成塔内设有H块塔板，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。物料从塔底至塔顶，设计停留时间 1小时，二氧化碳转化率可达58%,相当于平衡转化率90%以 O尿素合成反应液从塔内上升到正常液位，温度上升到 180- 185,经过溢流管从塔下出口排出，经过合成塔出液阀 (HPV2201)汽

5、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，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，尿液在气提管均匀分配并在内壁形成液 膜下降，内壁液膜是非常重要的，否则气提管将遭到腐蚀，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，气提 管外以蒸汽加热，合成反应液中过剩氨及未转化的甲钱将被气提 气蒸出与分解，从塔顶排出，尿液及少量未分解的甲钱从塔底排 出，气提塔出液温度控制在165 174。C之间。塔底液位控制在 40-80%摆布，以防止二氧化碳气体随着液体流至低压分解工段 造成低压设备超压。从气提塔顶排出185- 189。C的气体，与新鲜氨及高压洗涤器来

6、的甲镀液在14.22 MPa(绝)下混合一起进入高压冷凝器顶部。高 压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 蒸汽，根据副产蒸汽压力高低，可以调节氨与二氧化碳的冷凝程 度。但要保留一部份气体在合成塔内冷凝以便补偿在合成塔内甲 钱转化为尿素所需热量，而达到自热平衡。所以把控制副产蒸汽 压力作为控制合成塔温度、压力的条件之一。生成的甲铁，已冷凝的与未冷凝的氨与二氧化碳被导入到合成塔 的底部，在这里，发生了甲铉转化为尿素、氨与二氧化碳反应生 成氨基甲酸筱两个最主要的反应，转化与加热合成塔中的溶液所 需的热量由附加的氨与二氧化碳的冷凝热来提供。从合成塔顶排出的气体，温度约为180- 1

7、85,进入高压洗涤 器，在这里将气体中的氨与二氧化碳用加压后的低压吸收段的甲 钱液冷凝吸收，然后经高压冷凝器再返回合成塔，不冷凝的惰性 气体与一定数量的氨气，自高压洗涤器排出高压系统，进入低压 吸收塔吸收后，直接放空。甲钱吸收冷凝的热量被管间的调温冷却水带走，调温水从110 升到125,并由高压洗涤器循环水冷却器调节到110- 120, 经高压洗涤器循环水泵循环使用。从合成塔至高压洗涤器的管道，除设有安全阀外，还装有分析取 样阀，通过对气相的分析，测得气相中氨、二氧化碳与惰性气体 含量，从而可以判断合成塔的操作是否正常。1、2、4循环来自气提塔底部的尿素一甲核溶液，经过气提塔的液位控制阀LPv

8、-2202 ,减压到 0.250.35 MPa（绝）,溶液中 41.5%的二氧化碳与69%的氨得到闪蒸，并使溶液温度从175。C降到107,气液混与物喷到精馆塔顶，精馈塔上部为填料塔，起着气体精馈作用，下部为分离器，经过填料段下落的尿素一甲钱液流入循环加热器。循环加热器用高压冷凝器副产的。.4第4页MPa佟色）蒸汽加热。温度升高到135- 138C 甲俊进一步分解， 而后进入精储塔下部的分离器分离。液体经液位控制阀 LIC2301流入闪蒸槽，气体上升到精偏塔填料段，精储后的气 体导出精偏塔与部份回流液、解吸液与液氨混合送到浸没式低压 甲镀冷凝器。在此，两相并流上升进行吸收，吸收时产生的热量，

9、被冷凝器中冷却水带走，冷却水温从55。C升到65。口 此冷却水 经低压甲镀冷凝器循环水泵送低压甲铉冷凝器循环冷却器冷却 后循环使用。气液混合物从浸没式低压甲镀冷凝器上部溢流到低 压甲钱冷凝器液位槽，液体从液位槽底导出，经高压甲锭泵升压 到16.0MPa（绝），送入高压洗涤器顶部，高压甲镀泵是往复泵， 采用变频调节甲铁流量。液位槽分离出的气体，经低甲冷液位槽 气相阀TPV2302阀进入常压吸收塔，经填料段，被来自低压吸 收塔与常压吸收塔循环泵经循环冷却器冷却后的氨水喷淋吸收， 未能被吸收的惰性气体，经吸收塔放空筒放空。1、2、5蒸发出精馆塔底部的尿素溶液，经液位槽液位控制阀LlC2301减压 后

10、送到闪蒸槽，压力为0056 MPa（绝），温度从135。C降到 91,有相当一部份NH3、CO2与水闪蒸出来，闪蒸气与一段 蒸发分离器气相一并进到一段蒸发冷凝器，冷凝液相进入氨水 糟，不凝气体经一段蒸发喷射器抽出放至大气。离开闪蒸槽的尿液，温度约为9095。，浓度约为72%进入尿液槽，通过尿液泵经流量控制阀FPV2401进入一段蒸发器加热第5页段，用加蒸汽阀PPV2401控制低压蒸汽对其进行加热，使尿素 进一步浓缩，气相进入一段蒸发冷凝器，液相约95%的尿液， 通过熔融尿素泵送到大颗粒造粒系统。1、2、6解吸与水解入氨水槽的蒸发闪蒸冷凝液，含有一定量的NH3,少量CO2与 少量尿素，这部份氨水

11、分别用两台泵打出循环利用，由低压吸收 塔循环泵打出的氨水分成三路，一路进入低压吸收塔作吸收剂， 一路作一段蒸发器气相管线的冲洗用水，一路进入一段蒸发器作 冲洗用水。由解吸塔给料泵打出的氨水也分成三路：一路去精馆 塔气相，一路与解吸塔气相混合冲洗回流冷凝器，一路经解吸塔 换热器，加热到117C送到第一解吸塔上部，解吸出氨与二氧化 碳，解吸塔的操作压力为027-0.3MPa4,出第一解吸塔的 液体，经水解给料泵加压到20 MPa（绝）经水解塔换热器换热后， 进入水解塔的上部，水解塔的下部通入2.4 MPa（绝）的蒸汽，使 液体中所含的少量尿素水解成氨与二氧化碳。气相进入第一解吸 塔上部，液相经水解

12、塔换热器换热后温度为137,进入第二解 吸塔上部，操作压力为0.3 MPa（绝），塔下部通入0.4 MPa（绝） 的蒸汽进行解吸，塔底温度为145,从液相中解吸出来的氨与 二氧化碳及水蒸汽，直接导入第一解吸塔的下部，与第一解吸塔 的液体进行质热交换，出第一解吸塔的气体，含水小于40% o 在回流冷凝器中冷凝，冷凝液一部份作为回流液回流到第一解吸 塔的顶部，进行质热交换，以减少出塔气相的水含量，另一部份 第6页冷凝液，送到低压甲核冷凝器，未被冷凝的气体进入常压吸收塔， 进一步回收氨与二氧化碳后放空，在第二解吸塔解吸后的液体含 氨小于50ppm,尿素小于50ppm,经解吸塔换热器换热与废 水冷却器

13、冷却后送出尿素界区。1、2、7置于19m处的甲醛贮槽利用静压送甲醛(37%)至熔融泵进口 与135、浓度96%的尿素溶液混合，经PV2U减压到0.15 0.25Mpa,进入造粒机喷嘴。来自流化空气风机VVlc)I压力为600mmH20的流化空气， 把晶种由流化床多孔板上吹起，由雾化风机CRlOl来的温度为 135压力为0.045 MPa摆布的雾化空气，将由尿液喷嘴喷 出的尿液雾化，形成约5m的小液滴，小液滴在流化床温度为 105 110C情况下，凝结到流化状态的晶种上，随着小液滴的 不断凝结，尿素颗粒不断增大，增大到要求粒度时，就会掉到多 孔板上，由于多孔板开孔为斜向前开，在尿素颗粒流化状态的

14、同 时，它还慢慢向前运动，达到要求的尿素颗粒被流化空气吹到造 粒机冷却室冷却到70,经液位调节阀LV2213出造粒机。经造粒机出来的尿素颗粒，由振动给料机均匀振动输送到安全筛SVlOl上，又送到第一流化床冷却器冷却至70。C摆布，由斗提机经分料阀将颗粒送往振动筛SV102A、SVl02B,在此尿素分成三类：大颗粒送破碎机，破碎成小颗粒与从振动筛分料器筛下的小颗粒混合，回造粒机作晶种，合格品经换向器送往最终产品第7页冷却器BFC102,在产品冷却器内由循环冷却水将尿素颗粒冷 却至45。C以下，经皮带送往包装。造粒机、第一流化床冷却器、斗提机、振动筛产生的粉尘经除尘 风机VVIO5送入造粒冷却洗涤

15、器，用界外来的脱盐水与洗涤器 循环贮槽来的洗涤液进行洗涤。来自三通阀冲洗、振动筛分料器、破碎机料斗、第一流化床冷却 器、造粒机、安全筛、SRlOl与各种排放的尿液、尿素回收到 循环槽SR103,由蒸汽喷射泵EJlOl将喷射0.4MPA （绝） 的低压蒸汽将回收尿素加以溶解与加热，浓度达到40%时，用 尿液回收泵PC103返回到尿液槽，循环槽产生烟气由抽出风机 W109送到洗涤室加以洗涤回收。洗涤室洗涤尾气经丝网除沫器除液后，经洗涤器抽风机VVl02 抽到放空筒S-751放空。、1、2、8蒸汽系统主要由透平机抽出的2.5 MPa、285C的过热蒸汽进入界区后通 过高压蒸汽进汽阀PV2904直接进

16、入高压蒸汽饱与器F213,在 高压蒸汽饱与器F213中过热蒸汽将变成L52.0MPa、219 的饱与蒸汽，用于汽提塔E204的加热。高压蒸汽饱与器的蒸汽冷凝液减压进入中压蒸汽饱与器产生。.8 MPa的饱与中压蒸汽，用于夹套伴管蒸汽与高压甲铁冷凝器安 全阀保温蒸汽，部份2.2MPa的过热蒸汽对其进行补充。0.4MPa低压蒸汽一部份产生于高压甲俊冷凝器侧低压汽包，压第8页力低时可由2.5 MPa蒸汽与。.8 MPa蒸汽补充，压力高时，可 由放空阀HPV2901放空，它用于精储塔循环加热器，蒸汽喷射 泵，解吸塔加热及伴管保温与安全阀吹扫蒸汽。1、2、9冷凝液及冲洗水系统：系统所有蒸汽冷凝液经过气液分离器，液相进入蒸汽冷凝液槽， 气相经蒸汽冷凝器冷凝后也进入冷凝液槽，不凝气