一、裝置(zhi)簡介


  尿(niao)(niao)素(su)(su)是(shi)(shi)氮肥系列中最(zui)高效的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一種肥料。尿(niao)(niao)素(su)(su)同時也是(shi)(shi)一種重(zhong)要(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)化(hua)(hua)(hua)(hua)工(gong)原(yuan)料，可被用來制造塑(su)料、涂(tu)料，也是(shi)(shi)醫(yi)藥、制革(ge)等生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)重(zhong)要(yao)原(yuan)料。尿(niao)(niao)素(su)(su)是(shi)(shi)以液氨(an)和(he)二氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)碳為原(yuan)料、在(zai)一定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)壓(ya)力和(he)溫度條件下化(hua)(hua)(hua)(hua)合(he)而成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。實際過程是(shi)(shi)分兩步(bu)完成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，第一步(bu)是(shi)(shi)液氨(an)與二氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)碳化(hua)(hua)(hua)(hua)合(he)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)液體氨(an)基甲酸銨，第二步(bu)是(shi)(shi)對(dui)氨(an)基甲酸銨進行(xing)脫水而轉化(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)尿(niao)(niao)素(su)(su)。由于反應是(shi)(shi)可逆的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，因此原(yuan)料的(de)(de)(de)(de)(de)(de)轉換總是(shi)(shi)不完全(quan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。圍繞著(zhu)原(yuan)料轉化(hua)(hua)(hua)(hua)率及回收循環(huan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)方法，派生(sheng)(sheng)(sheng)出(chu)許多生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)工(gong)藝。國內(nei)應用最(zui)多的(de)(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)工(gong)藝是(shi)(shi)荷(he)蘭STAMICORBAN的(de)(de)(de)(de)(de)(de)二氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)碳汽提工(gong)藝技術。


二、典型尿素裝置的(de)工藝及特點


  二(er)氧(yang)化(hua)碳汽(qi)提法生產工藝大(da)致可以(yi)分為以(yi)下幾個環節，即原料加(jia)壓(ya)、合成與汽(qi)提、循環、尿(niao)液(ye)蒸(zheng)發與造粒、吸收與解吸，其工藝流程示(shi)意圖如圖2.35所示(shi)。


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 1. 原料加壓 


   原料(liao)加(jia)(jia)壓的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)是把原料(liao)（液(ye)(ye)(ye)氨和(he)二(er)氧(yang)化碳）加(jia)(jia)壓到反(fan)應需(xu)要的(de)(de)(de)(de)壓力條件(jian)。由外(wai)界過(guo)來(lai)的(de)(de)(de)(de)液(ye)(ye)(ye)氨，經液(ye)(ye)(ye)氨泵加(jia)(jia)壓，再(zai)經加(jia)(jia)熱器加(jia)(jia)熱后進入(ru)高壓噴(pen)射泵。在噴(pen)射泵內，與抽(chou)吸過(guo)來(lai)的(de)(de)(de)(de)氨基甲酸銨混(hun)合(he)，然后送至高壓氨基甲酸銨冷凝器頂部。液(ye)(ye)(ye)氨泵一(yi)般采(cai)用(yong)(yong)(yong)往復(fu)泵。由外(wai)界送來(lai)的(de)(de)(de)(de)二(er)氧(yang)化碳，加(jia)(jia)入(ru)一(yi)定(ding)量的(de)(de)(de)(de)空氣(qi)，由二(er)氧(yang)化碳壓縮機(ji)加(jia)(jia)壓送入(ru)二(er)氧(yang)化碳汽(qi)提塔底部。加(jia)(jia)入(ru)空氣(qi)的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)是為后續(xu)的(de)(de)(de)(de)介質(zhi)中提供一(yi)定(ding)量的(de)(de)(de)(de)氧(yang)氣(qi)，用(yong)(yong)(yong)于防止或減(jian)緩金(jin)屬的(de)(de)(de)(de)腐蝕(shi)。二(er)氧(yang)化碳壓縮機(ji)一(yi)般采(cai)用(yong)(yong)(yong)兩段離(li)心(xin)式(shi)壓縮機(ji)。


 2. 合(he)成與汽提 


   合(he)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)過程(cheng)就是尿(niao)素原液(ye)生(sheng)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)過程(cheng)，而(er)汽(qi)(qi)提(ti)則是把合(he)成(cheng)(cheng)反(fan)應(ying)中(zhong)剩余(yu)的(de)(de)(de)(de)原料分離出(chu)(chu)來(lai)(lai)并(bing)(bing)循環利(li)(li)用。在汽(qi)(qi)提(ti)塔(ta)內，原料氣(qi)(qi)(qi)(qi)二(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)碳與(yu)合(he)成(cheng)(cheng)塔(ta)流出(chu)(chu)物（尿(niao)素原液(ye)混(hun)(hun)合(he)物）經過傳質、傳熱，帶走反(fan)應(ying)中(zhong)剩余(yu)的(de)(de)(de)(de)原料，并(bing)(bing)從(cong)塔(ta)頂出(chu)(chu)來(lai)(lai)。汽(qi)(qi)提(ti)塔(ta)塔(ta)頂出(chu)(chu)來(lai)(lai)的(de)(de)(de)(de)二(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)碳混(hun)(hun)合(he)氣(qi)(qi)(qi)(qi)與(yu)來(lai)(lai)自高(gao)(gao)(gao)壓噴射泵的(de)(de)(de)(de)液(ye)氨(an)(an)(an)、氨(an)(an)(an)基(ji)甲(jia)(jia)酸(suan)銨(an)液(ye)混(hun)(hun)合(he)進入高(gao)(gao)(gao)壓氨(an)(an)(an)基(ji)甲(jia)(jia)酸(suan)銨(an)冷(leng)凝(ning)(ning)器，并(bing)(bing)在冷(leng)凝(ning)(ning)器中(zhong)發生(sheng)反(fan)應(ying)生(sheng)成(cheng)(cheng)氨(an)(an)(an)基(ji)甲(jia)(jia)酸(suan)銨(an)。冷(leng)凝(ning)(ning)器底(di)部(bu)出(chu)(chu)來(lai)(lai)的(de)(de)(de)(de)物料。來(lai)(lai)自高(gao)(gao)(gao)壓冷(leng)凝(ning)(ning)器的(de)(de)(de)(de)物料在合(he)成(cheng)(cheng)塔(ta)內自下而(er)上，進一(yi)步反(fan)應(ying)生(sheng)成(cheng)(cheng)甲(jia)(jia)胺，甲(jia)(jia)胺轉化(hua)(hua)(hua)為尿(niao)素，并(bing)(bing)以混(hun)(hun)合(he)液(ye)物料的(de)(de)(de)(de)形式從(cong)合(he)成(cheng)(cheng)塔(ta)底(di)部(bu)流出(chu)(chu)。混(hun)(hun)合(he)液(ye)物料含尿(niao)素、氨(an)(an)(an)基(ji)甲(jia)(jia)酸(suan)銨(an)、氨(an)(an)(an)、二(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)碳、水(shui)等。然后(hou)送入汽(qi)(qi)提(ti)塔(ta)脫(tuo)除(chu)大部(bu)分多余(yu)的(de)(de)(de)(de)二(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)碳和氨(an)(an)(an)。經汽(qi)(qi)提(ti)后(hou)的(de)(de)(de)(de)混(hun)(hun)合(he)液(ye)（尿(niao)液(ye)）減(jian)壓進入循環系(xi)統。合(he)成(cheng)(cheng)塔(ta)頂部(bu)出(chu)(chu)來(lai)(lai)的(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體含有(you)氨(an)(an)(an)氣(qi)(qi)(qi)(qi)、二(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)碳、氫氣(qi)(qi)(qi)(qi)、氮氣(qi)(qi)(qi)(qi)、氧(yang)(yang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)、水(shui)蒸氣(qi)(qi)(qi)(qi)等。被(bei)送入高(gao)(gao)(gao)壓洗(xi)滌器對其(qi)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)氨(an)(an)(an)氣(qi)(qi)(qi)(qi)和二(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)碳進行回收(shou)(shou)(shou)，即利(li)(li)用氨(an)(an)(an)基(ji)甲(jia)(jia)酸(suan)銨(an)液(ye)將氨(an)(an)(an)氣(qi)(qi)(qi)(qi)、二(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)碳吸收(shou)(shou)(shou)。洗(xi)滌器排出(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體經減(jian)壓后(hou)送至(zhi)低壓吸收(shou)(shou)(shou)塔(ta)做進一(yi)步吸附回收(shou)(shou)(shou)。


 3. 循環 


   利用降壓(ya)(ya)分(fen)解的(de)原理使殘留(liu)氨(an)基甲酸銨分(fen)解成(cheng)二氧化(hua)碳(tan)(tan)和氨(an)，洗滌后循環利用。來自(zi)高壓(ya)(ya)汽提(ti)塔的(de)混(hun)合液(ye)(ye)（尿(niao)(niao)液(ye)(ye)）被(bei)送入精餾(liu)塔，使部分(fen)氨(an)基甲酸銨得(de)以分(fen)解，然后進(jin)(jin)(jin)(jin)塔底氣液(ye)(ye)分(fen)離器進(jin)(jin)(jin)(jin)行氣液(ye)(ye)分(fen)離。分(fen)離出(chu)的(de)液(ye)(ye)體（尿(niao)(niao)液(ye)(ye)）經(jing)減(jian)壓(ya)(ya)后進(jin)(jin)(jin)(jin)入閃(shan)蒸(zheng)槽(cao)。進(jin)(jin)(jin)(jin)一步閃(shan)蒸(zheng)出(chu)殘留(liu)的(de)氨(an)、二氧化(hua)碳(tan)(tan)和水蒸(zheng)氣，最后得(de)到(dao)濃度(du)約為(wei)73％的(de)尿(niao)(niao)液(ye)(ye)。之后，尿(niao)(niao)液(ye)(ye)進(jin)(jin)(jin)(jin)入尿(niao)(niao)液(ye)(ye)儲槽(cao)。從(cong)精餾(liu)塔頂部出(chu)來的(de)氣體被(bei)送入低壓(ya)(ya)氨(an)基甲酸銨冷(leng)凝(ning)(ning)器，冷(leng)凝(ning)(ning)下(xia)來的(de)氨(an)基甲酸銨經(jing)氣液(ye)(ye)分(fen)離后循環使用。而分(fen)離器出(chu)來的(de)混(hun)合氣體（含氨(an)、二氧化(hua)碳(tan)(tan)、氧氣等）進(jin)(jin)(jin)(jin)入低壓(ya)(ya)洗滌器，除不凝(ning)(ning)氣外，其他氣體被(bei)吸收(shou)并(bing)循環使用。


 4. 尿(niao)液蒸發與造粒(li) 


   通過加熱蒸(zheng)發掉凝(ning)液(ye)(ye)中的(de)(de)大部分(fen)水，最后獲得(de)(de)商業用(yong)固體尿(niao)(niao)素顆粒(li)(li)。凝(ning)液(ye)(ye)儲(chu)槽(cao)中的(de)(de)尿(niao)(niao)液(ye)(ye)用(yong)泵送到(dao)(dao)兩(liang)段真空蒸(zheng)發器，利用(yong)蒸(zheng)汽對其進(jin)行蒸(zheng)發，得(de)(de)到(dao)(dao)濃度為99.7％的(de)(de)濃縮尿(niao)(niao)液(ye)(ye)或尿(niao)(niao)素熔體。尿(niao)(niao)素熔體被送到(dao)(dao)尿(niao)(niao)素造(zao)粒(li)(li)塔頂部噴頭進(jin)行造(zao)粒(li)(li)，從塔底出來的(de)(de)尿(niao)(niao)素顆粒(li)(li)進(jin)行包(bao)裝儲(chu)存。


 5. 吸收與(yu)解吸 


   利用(yong)(yong)氨(an)(an)水(shui)對高壓或低(di)壓洗滌器(qi)出(chu)來的(de)氣體（含氨(an)(an)、二氧(yang)化(hua)碳(tan)、氧(yang)氣、氮氣、氫氣等）進(jin)行有用(yong)(yong)成分（氨(an)(an)和二氧(yang)化(hua)碳(tan)）的(de)吸(xi)收，并(bing)重復利用(yong)(yong)。吸(xi)收是(shi)在吸(xi)收塔(ta)內進(jin)行的(de)。解吸(xi)是(shi)對上(shang)游(you)的(de)各冷凝(ning)(ning)器(qi)過來的(de)液體（含少量(liang)的(de)尿素、氨(an)(an)、二氧(yang)化(hua)碳(tan)等）通過氨(an)(an)水(shui)吸(xi)收然后再利用(yong)(yong)蒸(zheng)汽加熱進(jin)行解吸(xi)的(de)方法對有用(yong)(yong)成分（尿素、氨(an)(an)和二氧(yang)化(hua)碳(tan)）進(jin)行回(hui)(hui)收。回(hui)(hui)收溶(rong)液被送(song)回(hui)(hui)低(di)壓氨(an)(an)基甲(jia)酸銨(an)冷凝(ning)(ning)器(qi)重復利用(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(xiu)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(shi)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(si)、尿素裝置的配管(guan)設計


  主要是對塔、罐、泵、壓(ya)縮(suo)機等(deng)設備的(de)配管設計。