一、裝置簡介


  尿(niao)(niao)(niao)素(su)(su)(su)是(shi)(shi)氮肥系列中最(zui)(zui)高效的(de)一(yi)(yi)種肥料(liao)(liao)。尿(niao)(niao)(niao)素(su)(su)(su)同時也是(shi)(shi)一(yi)(yi)種重(zhong)要(yao)的(de)化工原(yuan)料(liao)(liao)，可被(bei)用來制(zhi)(zhi)造塑料(liao)(liao)、涂料(liao)(liao)，也是(shi)(shi)醫(yi)藥、制(zhi)(zhi)革等生產中的(de)重(zhong)要(yao)原(yuan)料(liao)(liao)。尿(niao)(niao)(niao)素(su)(su)(su)是(shi)(shi)以液(ye)氨(an)(an)和二(er)氧化碳為原(yuan)料(liao)(liao)、在一(yi)(yi)定(ding)的(de)壓力(li)和溫度(du)條件下化合而(er)(er)成(cheng)的(de)。實(shi)際過程(cheng)是(shi)(shi)分兩步(bu)完(wan)成(cheng)的(de)，第一(yi)(yi)步(bu)是(shi)(shi)液(ye)氨(an)(an)與(yu)二(er)氧化碳化合生產液(ye)體氨(an)(an)基(ji)甲酸(suan)銨(an)，第二(er)步(bu)是(shi)(shi)對氨(an)(an)基(ji)甲酸(suan)銨(an)進(jin)行脫(tuo)水而(er)(er)轉化成(cheng)尿(niao)(niao)(niao)素(su)(su)(su)。由于反(fan)應(ying)是(shi)(shi)可逆(ni)的(de)，因此原(yuan)料(liao)(liao)的(de)轉換總是(shi)(shi)不完(wan)全(quan)的(de)。圍繞(rao)著原(yuan)料(liao)(liao)轉化率及回收循環的(de)方法，派生出許多生產工藝。國內應(ying)用最(zui)(zui)多的(de)生產工藝是(shi)(shi)荷蘭STAMICORBAN的(de)二(er)氧化碳汽提工藝技術。


二、典(dian)型尿(niao)素裝置的工藝及特(te)點


  二氧化碳汽提法生產工(gong)藝大致可(ke)以分(fen)為以下幾個(ge)環(huan)節，即原料加壓、合成與汽提、循環(huan)、尿液蒸(zheng)發(fa)與造(zao)粒(li)、吸(xi)收與解吸(xi)，其(qi)工(gong)藝流(liu)程示意圖如圖2.35所示。


35.jpg


 1. 原料加壓 


   原料(liao)加(jia)壓(ya)(ya)的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)是把原料(liao)（液(ye)氨(an)(an)(an)和二氧化碳(tan)(tan)）加(jia)壓(ya)(ya)到反(fan)應需(xu)要(yao)的(de)(de)(de)壓(ya)(ya)力(li)條件。由(you)外界(jie)過來(lai)(lai)的(de)(de)(de)液(ye)氨(an)(an)(an)，經(jing)(jing)液(ye)氨(an)(an)(an)泵加(jia)壓(ya)(ya)，再經(jing)(jing)加(jia)熱器加(jia)熱后(hou)進入(ru)高壓(ya)(ya)噴(pen)(pen)射泵。在噴(pen)(pen)射泵內，與抽吸過來(lai)(lai)的(de)(de)(de)氨(an)(an)(an)基甲酸(suan)銨混合，然后(hou)送至高壓(ya)(ya)氨(an)(an)(an)基甲酸(suan)銨冷凝器頂部。液(ye)氨(an)(an)(an)泵一般采用往(wang)復泵。由(you)外界(jie)送來(lai)(lai)的(de)(de)(de)二氧化碳(tan)(tan)，加(jia)入(ru)一定量的(de)(de)(de)空氣，由(you)二氧化碳(tan)(tan)壓(ya)(ya)縮機(ji)加(jia)壓(ya)(ya)送入(ru)二氧化碳(tan)(tan)汽提塔底部。加(jia)入(ru)空氣的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)是為后(hou)續的(de)(de)(de)介(jie)質(zhi)中提供一定量的(de)(de)(de)氧氣，用于防止或(huo)減緩(huan)金(jin)屬的(de)(de)(de)腐蝕。二氧化碳(tan)(tan)壓(ya)(ya)縮機(ji)一般采用兩段離心(xin)式壓(ya)(ya)縮機(ji)。


 2. 合成與汽(qi)提 


   合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)過程(cheng)就是(shi)尿(niao)素(su)(su)原(yuan)液(ye)(ye)生成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)過程(cheng)，而(er)汽提(ti)則是(shi)把合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)反應中剩余的(de)(de)(de)(de)原(yuan)料(liao)分離(li)出(chu)來(lai)(lai)并(bing)循(xun)環利用。在汽提(ti)塔(ta)(ta)內，原(yuan)料(liao)氣(qi)二(er)氧(yang)化碳(tan)(tan)(tan)與(yu)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)塔(ta)(ta)流(liu)(liu)出(chu)物(wu)(wu)(wu)(wu)（尿(niao)素(su)(su)原(yuan)液(ye)(ye)混(hun)合(he)(he)(he)物(wu)(wu)(wu)(wu)）經(jing)過傳質、傳熱，帶走反應中剩余的(de)(de)(de)(de)原(yuan)料(liao)，并(bing)從(cong)塔(ta)(ta)頂(ding)出(chu)來(lai)(lai)。汽提(ti)塔(ta)(ta)塔(ta)(ta)頂(ding)出(chu)來(lai)(lai)的(de)(de)(de)(de)二(er)氧(yang)化碳(tan)(tan)(tan)混(hun)合(he)(he)(he)氣(qi)與(yu)來(lai)(lai)自(zi)高壓(ya)噴射泵(beng)的(de)(de)(de)(de)液(ye)(ye)氨(an)(an)、氨(an)(an)基(ji)(ji)(ji)甲酸(suan)(suan)銨液(ye)(ye)混(hun)合(he)(he)(he)進(jin)(jin)入(ru)(ru)高壓(ya)氨(an)(an)基(ji)(ji)(ji)甲酸(suan)(suan)銨冷凝器(qi)(qi)(qi)，并(bing)在冷凝器(qi)(qi)(qi)中發生反應生成(cheng)(cheng)(cheng)氨(an)(an)基(ji)(ji)(ji)甲酸(suan)(suan)銨。冷凝器(qi)(qi)(qi)底部出(chu)來(lai)(lai)的(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)(wu)(wu)料(liao)。來(lai)(lai)自(zi)高壓(ya)冷凝器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)(wu)(wu)料(liao)在合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)塔(ta)(ta)內自(zi)下(xia)而(er)上(shang)，進(jin)(jin)一(yi)步反應生成(cheng)(cheng)(cheng)甲胺(an)，甲胺(an)轉化為(wei)尿(niao)素(su)(su)，并(bing)以混(hun)合(he)(he)(he)液(ye)(ye)物(wu)(wu)(wu)(wu)料(liao)的(de)(de)(de)(de)形(xing)式從(cong)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)塔(ta)(ta)底部流(liu)(liu)出(chu)。混(hun)合(he)(he)(he)液(ye)(ye)物(wu)(wu)(wu)(wu)料(liao)含(han)尿(niao)素(su)(su)、氨(an)(an)基(ji)(ji)(ji)甲酸(suan)(suan)銨、氨(an)(an)、二(er)氧(yang)化碳(tan)(tan)(tan)、水等(deng)。然后送(song)入(ru)(ru)汽提(ti)塔(ta)(ta)脫(tuo)除大部分多余的(de)(de)(de)(de)二(er)氧(yang)化碳(tan)(tan)(tan)和氨(an)(an)。經(jing)汽提(ti)后的(de)(de)(de)(de)混(hun)合(he)(he)(he)液(ye)(ye)（尿(niao)液(ye)(ye)）減(jian)(jian)壓(ya)進(jin)(jin)入(ru)(ru)循(xun)環系統(tong)。合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)塔(ta)(ta)頂(ding)部出(chu)來(lai)(lai)的(de)(de)(de)(de)氣(qi)體含(han)有氨(an)(an)氣(qi)、二(er)氧(yang)化碳(tan)(tan)(tan)、氫氣(qi)、氮氣(qi)、氧(yang)氣(qi)、水蒸氣(qi)等(deng)。被送(song)入(ru)(ru)高壓(ya)洗(xi)滌器(qi)(qi)(qi)對其(qi)中的(de)(de)(de)(de)氨(an)(an)氣(qi)和二(er)氧(yang)化碳(tan)(tan)(tan)進(jin)(jin)行回收(shou)(shou)，即利用氨(an)(an)基(ji)(ji)(ji)甲酸(suan)(suan)銨液(ye)(ye)將氨(an)(an)氣(qi)、二(er)氧(yang)化碳(tan)(tan)(tan)吸收(shou)(shou)。洗(xi)滌器(qi)(qi)(qi)排(pai)出(chu)的(de)(de)(de)(de)氣(qi)體經(jing)減(jian)(jian)壓(ya)后送(song)至低(di)壓(ya)吸收(shou)(shou)塔(ta)(ta)做(zuo)進(jin)(jin)一(yi)步吸附回收(shou)(shou)。


 3. 循環 


   利用降壓(ya)分(fen)解(jie)的原(yuan)理使(shi)(shi)殘留氨(an)基甲(jia)酸(suan)(suan)銨(an)分(fen)解(jie)成二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)和氨(an)，洗滌(di)后(hou)(hou)(hou)循環(huan)利用。來自高壓(ya)汽(qi)提塔(ta)(ta)的混(hun)合液(ye)(ye)(ye)（尿液(ye)(ye)(ye)）被(bei)送入(ru)精餾(liu)塔(ta)(ta)，使(shi)(shi)部(bu)分(fen)氨(an)基甲(jia)酸(suan)(suan)銨(an)得以分(fen)解(jie)，然后(hou)(hou)(hou)進(jin)(jin)塔(ta)(ta)底(di)氣(qi)(qi)液(ye)(ye)(ye)分(fen)離(li)器(qi)進(jin)(jin)行氣(qi)(qi)液(ye)(ye)(ye)分(fen)離(li)。分(fen)離(li)出的液(ye)(ye)(ye)體（尿液(ye)(ye)(ye)）經減壓(ya)后(hou)(hou)(hou)進(jin)(jin)入(ru)閃蒸(zheng)槽(cao)(cao)。進(jin)(jin)一(yi)步閃蒸(zheng)出殘留的氨(an)、二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)和水蒸(zheng)氣(qi)(qi)，最后(hou)(hou)(hou)得到濃度約(yue)為(wei)73％的尿液(ye)(ye)(ye)。之后(hou)(hou)(hou)，尿液(ye)(ye)(ye)進(jin)(jin)入(ru)尿液(ye)(ye)(ye)儲槽(cao)(cao)。從(cong)精餾(liu)塔(ta)(ta)頂部(bu)出來的氣(qi)(qi)體被(bei)送入(ru)低壓(ya)氨(an)基甲(jia)酸(suan)(suan)銨(an)冷凝(ning)(ning)器(qi)，冷凝(ning)(ning)下來的氨(an)基甲(jia)酸(suan)(suan)銨(an)經氣(qi)(qi)液(ye)(ye)(ye)分(fen)離(li)后(hou)(hou)(hou)循環(huan)使(shi)(shi)用。而(er)分(fen)離(li)器(qi)出來的混(hun)合氣(qi)(qi)體（含氨(an)、二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)、氧(yang)氣(qi)(qi)等）進(jin)(jin)入(ru)低壓(ya)洗滌(di)器(qi)，除不(bu)凝(ning)(ning)氣(qi)(qi)外，其他氣(qi)(qi)體被(bei)吸收并循環(huan)使(shi)(shi)用。


 4. 尿液蒸發與造粒 


   通過加熱蒸(zheng)發(fa)掉凝液(ye)中的(de)大部分水，最后獲(huo)得(de)(de)商業用固體尿(niao)(niao)素(su)(su)顆(ke)粒。凝液(ye)儲槽中的(de)尿(niao)(niao)液(ye)用泵送(song)到兩段真空蒸(zheng)發(fa)器，利用蒸(zheng)汽對其進(jin)行蒸(zheng)發(fa)，得(de)(de)到濃度為99.7％的(de)濃縮尿(niao)(niao)液(ye)或尿(niao)(niao)素(su)(su)熔體。尿(niao)(niao)素(su)(su)熔體被送(song)到尿(niao)(niao)素(su)(su)造(zao)粒塔(ta)頂部噴頭(tou)進(jin)行造(zao)粒，從塔(ta)底出來的(de)尿(niao)(niao)素(su)(su)顆(ke)粒進(jin)行包裝儲存。


 5. 吸收與解(jie)吸 


   利(li)用(yong)(yong)氨水(shui)對高壓或低壓洗(xi)滌器出來的氣(qi)(qi)體(ti)（含氨、二氧(yang)(yang)化(hua)碳(tan)、氧(yang)(yang)氣(qi)(qi)、氮氣(qi)(qi)、氫氣(qi)(qi)等）進行(xing)有用(yong)(yong)成(cheng)分（氨和(he)二氧(yang)(yang)化(hua)碳(tan)）的吸(xi)收，并重復利(li)用(yong)(yong)。吸(xi)收是在吸(xi)收塔內進行(xing)的。解(jie)吸(xi)是對上游的各冷凝器過來的液體(ti)（含少量的尿(niao)素(su)、氨、二氧(yang)(yang)化(hua)碳(tan)等）通過氨水(shui)吸(xi)收然后再利(li)用(yong)(yong)蒸汽(qi)加熱(re)進行(xing)解(jie)吸(xi)的方法對有用(yong)(yong)成(cheng)分（尿(niao)素(su)、氨和(he)二氧(yang)(yang)化(hua)碳(tan)）進行(xing)回(hui)收。回(hui)收溶液被送回(hui)低壓氨基甲酸銨冷凝器重復利(li)用(yong)(yong)。



三、介質特(te)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(fu)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(niao)素(su)裝(zhuang)置的(de)配管設計(ji)


  主(zhu)要是對塔、罐(guan)、泵、壓縮機(ji)等(deng)設備的配管(guan)設計。