一、裝置簡介


  尿素是氮肥(fei)系列中最高效(xiao)的(de)(de)(de)一(yi)種肥(fei)料(liao)。尿素同時(shi)也是一(yi)種重要的(de)(de)(de)化(hua)工原(yuan)料(liao)，可被用來制造塑料(liao)、涂料(liao)，也是醫藥、制革等(deng)生產中的(de)(de)(de)重要原(yuan)料(liao)。尿素是以液(ye)(ye)氨和(he)二氧(yang)(yang)化(hua)碳為原(yuan)料(liao)、在一(yi)定的(de)(de)(de)壓(ya)力和(he)溫度(du)條(tiao)件下化(hua)合而(er)成的(de)(de)(de)。實際(ji)過程是分兩步(bu)完(wan)成的(de)(de)(de)，第一(yi)步(bu)是液(ye)(ye)氨與二氧(yang)(yang)化(hua)碳化(hua)合生產液(ye)(ye)體氨基甲酸銨(an)，第二步(bu)是對氨基甲酸銨(an)進行脫水(shui)而(er)轉(zhuan)化(hua)成尿素。由于反(fan)應是可逆的(de)(de)(de)，因此原(yuan)料(liao)的(de)(de)(de)轉(zhuan)換總是不完(wan)全的(de)(de)(de)。圍(wei)繞著(zhu)原(yuan)料(liao)轉(zhuan)化(hua)率及回收(shou)循環(huan)的(de)(de)(de)方(fang)法，派生出(chu)許多生產工藝。國內應用最多的(de)(de)(de)生產工藝是荷蘭STAMICORBAN的(de)(de)(de)二氧(yang)(yang)化(hua)碳汽提工藝技術(shu)。


二、典型(xing)尿(niao)素(su)裝置的工(gong)藝及特點(dian)


  二氧化碳汽提法生產工藝大致可以(yi)分為以(yi)下幾個環節，即(ji)原料加壓、合(he)成與(yu)(yu)汽提、循環、尿液蒸發與(yu)(yu)造粒、吸(xi)收與(yu)(yu)解吸(xi)，其工藝流程示(shi)意圖如圖2.35所示(shi)。


35.jpg


 1. 原料(liao)加壓 


   原料加(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)的(de)目(mu)(mu)的(de)是把原料（液氨(an)和二(er)氧化碳(tan)）加(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)到反應需要(yao)的(de)壓(ya)(ya)(ya)力(li)條件。由外界過(guo)來的(de)液氨(an)，經液氨(an)泵(beng)加(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)，再經加(jia)(jia)熱器加(jia)(jia)熱后(hou)進入高(gao)壓(ya)(ya)(ya)噴射泵(beng)。在噴射泵(beng)內，與抽吸過(guo)來的(de)氨(an)基(ji)甲(jia)酸銨(an)混合，然后(hou)送(song)(song)至高(gao)壓(ya)(ya)(ya)氨(an)基(ji)甲(jia)酸銨(an)冷(leng)凝器頂(ding)部。液氨(an)泵(beng)一般采用(yong)往復泵(beng)。由外界送(song)(song)來的(de)二(er)氧化碳(tan)，加(jia)(jia)入一定量(liang)的(de)空氣，由二(er)氧化碳(tan)壓(ya)(ya)(ya)縮機(ji)加(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)送(song)(song)入二(er)氧化碳(tan)汽(qi)提塔底部。加(jia)(jia)入空氣的(de)目(mu)(mu)的(de)是為后(hou)續的(de)介質中提供(gong)一定量(liang)的(de)氧氣，用(yong)于(yu)防止或減緩金屬的(de)腐蝕。二(er)氧化碳(tan)壓(ya)(ya)(ya)縮機(ji)一般采用(yong)兩段離心式(shi)壓(ya)(ya)(ya)縮機(ji)。


 2. 合(he)成與汽(qi)提(ti) 


   合(he)成(cheng)的(de)(de)(de)過程就是(shi)尿(niao)素原液(ye)生(sheng)成(cheng)的(de)(de)(de)過程，而汽(qi)(qi)提(ti)則(ze)是(shi)把合(he)成(cheng)反(fan)應(ying)中(zhong)(zhong)剩余(yu)(yu)的(de)(de)(de)原料分離出(chu)(chu)(chu)來(lai)并循(xun)環利用。在(zai)汽(qi)(qi)提(ti)塔(ta)內，原料氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)二氧(yang)(yang)化(hua)碳與合(he)成(cheng)塔(ta)流出(chu)(chu)(chu)物（尿(niao)素原液(ye)混合(he)物）經(jing)過傳質(zhi)、傳熱，帶(dai)走反(fan)應(ying)中(zhong)(zhong)剩余(yu)(yu)的(de)(de)(de)原料，并從塔(ta)頂出(chu)(chu)(chu)來(lai)。汽(qi)(qi)提(ti)塔(ta)塔(ta)頂出(chu)(chu)(chu)來(lai)的(de)(de)(de)二氧(yang)(yang)化(hua)碳混合(he)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)與來(lai)自(zi)高壓(ya)噴(pen)射泵的(de)(de)(de)液(ye)氨(an)(an)(an)、氨(an)(an)(an)基(ji)(ji)甲(jia)(jia)酸銨液(ye)混合(he)進(jin)(jin)入高壓(ya)氨(an)(an)(an)基(ji)(ji)甲(jia)(jia)酸銨冷凝器，并在(zai)冷凝器中(zhong)(zhong)發生(sheng)反(fan)應(ying)生(sheng)成(cheng)氨(an)(an)(an)基(ji)(ji)甲(jia)(jia)酸銨。冷凝器底(di)(di)部(bu)出(chu)(chu)(chu)來(lai)的(de)(de)(de)物料。來(lai)自(zi)高壓(ya)冷凝器的(de)(de)(de)物料在(zai)合(he)成(cheng)塔(ta)內自(zi)下而上(shang)，進(jin)(jin)一(yi)步(bu)反(fan)應(ying)生(sheng)成(cheng)甲(jia)(jia)胺(an)，甲(jia)(jia)胺(an)轉化(hua)為尿(niao)素，并以(yi)混合(he)液(ye)物料的(de)(de)(de)形式從合(he)成(cheng)塔(ta)底(di)(di)部(bu)流出(chu)(chu)(chu)。混合(he)液(ye)物料含尿(niao)素、氨(an)(an)(an)基(ji)(ji)甲(jia)(jia)酸銨、氨(an)(an)(an)、二氧(yang)(yang)化(hua)碳、水等(deng)。然后送入汽(qi)(qi)提(ti)塔(ta)脫(tuo)除(chu)大(da)部(bu)分多(duo)余(yu)(yu)的(de)(de)(de)二氧(yang)(yang)化(hua)碳和(he)氨(an)(an)(an)。經(jing)汽(qi)(qi)提(ti)后的(de)(de)(de)混合(he)液(ye)（尿(niao)液(ye)）減(jian)壓(ya)進(jin)(jin)入循(xun)環系(xi)統。合(he)成(cheng)塔(ta)頂部(bu)出(chu)(chu)(chu)來(lai)的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)含有氨(an)(an)(an)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、二氧(yang)(yang)化(hua)碳、氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、氮(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、氧(yang)(yang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、水蒸氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)等(deng)。被送入高壓(ya)洗滌器對其中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)氨(an)(an)(an)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)二氧(yang)(yang)化(hua)碳進(jin)(jin)行回收(shou)，即利用氨(an)(an)(an)基(ji)(ji)甲(jia)(jia)酸銨液(ye)將氨(an)(an)(an)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、二氧(yang)(yang)化(hua)碳吸(xi)收(shou)。洗滌器排出(chu)(chu)(chu)的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)經(jing)減(jian)壓(ya)后送至低壓(ya)吸(xi)收(shou)塔(ta)做(zuo)進(jin)(jin)一(yi)步(bu)吸(xi)附回收(shou)。


 3. 循環 


   利用(yong)降(jiang)壓分(fen)(fen)解(jie)的原理使殘(can)留氨(an)基甲(jia)酸(suan)銨(an)(an)(an)(an)分(fen)(fen)解(jie)成二(er)氧(yang)化(hua)碳和氨(an)，洗滌后循環利用(yong)。來(lai)自高(gao)壓汽提塔(ta)(ta)的混(hun)合液(ye)(ye)(ye)（尿(niao)(niao)液(ye)(ye)(ye)）被送入精餾(liu)塔(ta)(ta)，使部分(fen)(fen)氨(an)基甲(jia)酸(suan)銨(an)(an)(an)(an)得以(yi)分(fen)(fen)解(jie)，然后進(jin)塔(ta)(ta)底氣(qi)(qi)液(ye)(ye)(ye)分(fen)(fen)離(li)器進(jin)行氣(qi)(qi)液(ye)(ye)(ye)分(fen)(fen)離(li)。分(fen)(fen)離(li)出的液(ye)(ye)(ye)體(ti)(ti)（尿(niao)(niao)液(ye)(ye)(ye)）經(jing)(jing)減壓后進(jin)入閃蒸(zheng)槽。進(jin)一步閃蒸(zheng)出殘(can)留的氨(an)、二(er)氧(yang)化(hua)碳和水蒸(zheng)氣(qi)(qi)，最(zui)后得到濃(nong)度約為(wei)73％的尿(niao)(niao)液(ye)(ye)(ye)。之后，尿(niao)(niao)液(ye)(ye)(ye)進(jin)入尿(niao)(niao)液(ye)(ye)(ye)儲槽。從(cong)精餾(liu)塔(ta)(ta)頂(ding)部出來(lai)的氣(qi)(qi)體(ti)(ti)被送入低(di)壓氨(an)基甲(jia)酸(suan)銨(an)(an)(an)(an)冷(leng)凝(ning)器，冷(leng)凝(ning)下(xia)來(lai)的氨(an)基甲(jia)酸(suan)銨(an)(an)(an)(an)經(jing)(jing)氣(qi)(qi)液(ye)(ye)(ye)分(fen)(fen)離(li)后循環使用(yong)。而分(fen)(fen)離(li)器出來(lai)的混(hun)合氣(qi)(qi)體(ti)(ti)（含氨(an)、二(er)氧(yang)化(hua)碳、氧(yang)氣(qi)(qi)等）進(jin)入低(di)壓洗滌器，除不凝(ning)氣(qi)(qi)外(wai)，其他氣(qi)(qi)體(ti)(ti)被吸收(shou)并循環使用(yong)。


 4. 尿(niao)液蒸發與(yu)造粒 


   通(tong)過加熱蒸發掉凝(ning)(ning)液中的(de)大部(bu)分水，最后(hou)獲得商業用(yong)固體尿(niao)素(su)(su)(su)顆粒(li)(li)。凝(ning)(ning)液儲(chu)槽中的(de)尿(niao)液用(yong)泵送(song)到兩段真空蒸發器，利用(yong)蒸汽對其進行(xing)蒸發，得到濃度(du)為(wei)99.7％的(de)濃縮尿(niao)液或尿(niao)素(su)(su)(su)熔(rong)體。尿(niao)素(su)(su)(su)熔(rong)體被送(song)到尿(niao)素(su)(su)(su)造粒(li)(li)塔(ta)頂(ding)部(bu)噴頭進行(xing)造粒(li)(li)，從塔(ta)底出(chu)來的(de)尿(niao)素(su)(su)(su)顆粒(li)(li)進行(xing)包裝儲(chu)存(cun)。


 5. 吸收(shou)與解吸 


   利用(yong)氨(an)(an)(an)水對(dui)(dui)高壓(ya)或低壓(ya)洗滌器(qi)出來(lai)的(de)(de)(de)(de)氣(qi)體(ti)（含氨(an)(an)(an)、二氧化(hua)碳(tan)(tan)(tan)、氧氣(qi)、氮(dan)氣(qi)、氫氣(qi)等(deng)）進(jin)行有用(yong)成(cheng)分（氨(an)(an)(an)和(he)二氧化(hua)碳(tan)(tan)(tan)）的(de)(de)(de)(de)吸收(shou)，并重(zhong)復利用(yong)。吸收(shou)是在(zai)吸收(shou)塔內進(jin)行的(de)(de)(de)(de)。解吸是對(dui)(dui)上(shang)游的(de)(de)(de)(de)各冷凝(ning)器(qi)過來(lai)的(de)(de)(de)(de)液(ye)體(ti)（含少(shao)量(liang)的(de)(de)(de)(de)尿素、氨(an)(an)(an)、二氧化(hua)碳(tan)(tan)(tan)等(deng)）通過氨(an)(an)(an)水吸收(shou)然后再(zai)利用(yong)蒸汽(qi)加熱進(jin)行解吸的(de)(de)(de)(de)方(fang)法(fa)對(dui)(dui)有用(yong)成(cheng)分（尿素、氨(an)(an)(an)和(he)二氧化(hua)碳(tan)(tan)(tan)）進(jin)行回(hui)收(shou)。回(hui)收(shou)溶(rong)液(ye)被(bei)送回(hui)低壓(ya)氨(an)(an)(an)基甲酸銨(an)冷凝(ning)器(qi)重(zhong)復利用(yong)。



三、介質(zhi)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(bu)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(zhuang)置的(de)配管設計


  主要(yao)是對塔、罐、泵、壓縮機等設備的(de)配(pei)管(guan)設計。