一、裝置簡介


  尿(niao)素(su)(su)是(shi)(shi)氮肥系列中最(zui)高(gao)效的(de)(de)(de)一種肥料(liao)。尿(niao)素(su)(su)同時(shi)也(ye)是(shi)(shi)一種重(zhong)要的(de)(de)(de)化工原料(liao)，可被用來(lai)制(zhi)造塑料(liao)、涂料(liao)，也(ye)是(shi)(shi)醫藥、制(zhi)革等生產(chan)中的(de)(de)(de)重(zhong)要原料(liao)。尿(niao)素(su)(su)是(shi)(shi)以液氨和二氧(yang)(yang)化碳(tan)為原料(liao)、在一定的(de)(de)(de)壓力和溫(wen)度條件下化合而(er)成(cheng)的(de)(de)(de)。實際過程是(shi)(shi)分(fen)兩步完(wan)成(cheng)的(de)(de)(de)，第一步是(shi)(shi)液氨與(yu)二氧(yang)(yang)化碳(tan)化合生產(chan)液體氨基甲(jia)(jia)酸(suan)銨，第二步是(shi)(shi)對氨基甲(jia)(jia)酸(suan)銨進(jin)行(xing)脫(tuo)水而(er)轉化成(cheng)尿(niao)素(su)(su)。由于反應(ying)是(shi)(shi)可逆的(de)(de)(de)，因此(ci)原料(liao)的(de)(de)(de)轉換(huan)總是(shi)(shi)不(bu)完(wan)全(quan)的(de)(de)(de)。圍繞著原料(liao)轉化率(lv)及回收循環的(de)(de)(de)方法，派生出許多生產(chan)工藝(yi)。國(guo)內應(ying)用最(zui)多的(de)(de)(de)生產(chan)工藝(yi)是(shi)(shi)荷蘭STAMICORBAN的(de)(de)(de)二氧(yang)(yang)化碳(tan)汽提工藝(yi)技術。


二、典型尿(niao)素裝置的工藝及特(te)點


  二氧(yang)化碳汽提(ti)法生產工藝(yi)大致可以(yi)分為以(yi)下幾個環節，即原(yuan)料加壓、合成與汽提(ti)、循環、尿液蒸發與造(zao)粒、吸收與解吸，其工藝(yi)流程示意圖如(ru)圖2.35所示。


35.jpg


 1. 原料加壓 


   原(yuan)料(liao)加(jia)壓(ya)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是把原(yuan)料(liao)（液氨(an)和二(er)氧(yang)(yang)化碳(tan)）加(jia)壓(ya)到反應需要的(de)(de)壓(ya)力條(tiao)件(jian)。由外(wai)界過(guo)來(lai)(lai)的(de)(de)液氨(an)，經(jing)液氨(an)泵(beng)加(jia)壓(ya)，再經(jing)加(jia)熱(re)器(qi)(qi)加(jia)熱(re)后進入(ru)高(gao)壓(ya)噴射泵(beng)。在(zai)噴射泵(beng)內，與抽吸過(guo)來(lai)(lai)的(de)(de)氨(an)基甲(jia)酸(suan)銨(an)混合，然后送(song)(song)至(zhi)高(gao)壓(ya)氨(an)基甲(jia)酸(suan)銨(an)冷凝器(qi)(qi)頂部。液氨(an)泵(beng)一般采(cai)用(yong)往(wang)復泵(beng)。由外(wai)界送(song)(song)來(lai)(lai)的(de)(de)二(er)氧(yang)(yang)化碳(tan)，加(jia)入(ru)一定(ding)量的(de)(de)空氣，由二(er)氧(yang)(yang)化碳(tan)壓(ya)縮(suo)機加(jia)壓(ya)送(song)(song)入(ru)二(er)氧(yang)(yang)化碳(tan)汽提(ti)塔底部。加(jia)入(ru)空氣的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是為(wei)后續的(de)(de)介質中提(ti)供一定(ding)量的(de)(de)氧(yang)(yang)氣，用(yong)于防(fang)止或減緩金屬的(de)(de)腐蝕。二(er)氧(yang)(yang)化碳(tan)壓(ya)縮(suo)機一般采(cai)用(yong)兩(liang)段離心式壓(ya)縮(suo)機。


 2. 合(he)成與汽(qi)提 


   合(he)(he)(he)成(cheng)的(de)(de)過程就是尿素原(yuan)(yuan)液生成(cheng)的(de)(de)過程，而(er)汽(qi)提(ti)(ti)則是把合(he)(he)(he)成(cheng)反應中(zhong)(zhong)剩余的(de)(de)原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)分離出來(lai)(lai)并(bing)循環(huan)利用。在汽(qi)提(ti)(ti)塔(ta)(ta)(ta)(ta)內(nei)，原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)氣(qi)(qi)(qi)二(er)氧(yang)(yang)(yang)化碳與合(he)(he)(he)成(cheng)塔(ta)(ta)(ta)(ta)流出物(wu)（尿素原(yuan)(yuan)液混(hun)(hun)(hun)(hun)合(he)(he)(he)物(wu)）經(jing)(jing)過傳質、傳熱，帶(dai)走反應中(zhong)(zhong)剩余的(de)(de)原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)，并(bing)從塔(ta)(ta)(ta)(ta)頂出來(lai)(lai)。汽(qi)提(ti)(ti)塔(ta)(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)(ta)頂出來(lai)(lai)的(de)(de)二(er)氧(yang)(yang)(yang)化碳混(hun)(hun)(hun)(hun)合(he)(he)(he)氣(qi)(qi)(qi)與來(lai)(lai)自高(gao)壓(ya)(ya)(ya)(ya)噴射泵的(de)(de)液氨(an)(an)、氨(an)(an)基(ji)(ji)甲酸(suan)銨(an)(an)液混(hun)(hun)(hun)(hun)合(he)(he)(he)進入(ru)高(gao)壓(ya)(ya)(ya)(ya)氨(an)(an)基(ji)(ji)甲酸(suan)銨(an)(an)冷凝(ning)器(qi)(qi)，并(bing)在冷凝(ning)器(qi)(qi)中(zhong)(zhong)發(fa)生反應生成(cheng)氨(an)(an)基(ji)(ji)甲酸(suan)銨(an)(an)。冷凝(ning)器(qi)(qi)底(di)部出來(lai)(lai)的(de)(de)物(wu)料(liao)(liao)。來(lai)(lai)自高(gao)壓(ya)(ya)(ya)(ya)冷凝(ning)器(qi)(qi)的(de)(de)物(wu)料(liao)(liao)在合(he)(he)(he)成(cheng)塔(ta)(ta)(ta)(ta)內(nei)自下而(er)上，進一步(bu)反應生成(cheng)甲胺，甲胺轉化為尿素，并(bing)以混(hun)(hun)(hun)(hun)合(he)(he)(he)液物(wu)料(liao)(liao)的(de)(de)形式從合(he)(he)(he)成(cheng)塔(ta)(ta)(ta)(ta)底(di)部流出。混(hun)(hun)(hun)(hun)合(he)(he)(he)液物(wu)料(liao)(liao)含(han)尿素、氨(an)(an)基(ji)(ji)甲酸(suan)銨(an)(an)、氨(an)(an)、二(er)氧(yang)(yang)(yang)化碳、水等(deng)。然(ran)后送(song)入(ru)汽(qi)提(ti)(ti)塔(ta)(ta)(ta)(ta)脫除大部分多余的(de)(de)二(er)氧(yang)(yang)(yang)化碳和(he)氨(an)(an)。經(jing)(jing)汽(qi)提(ti)(ti)后的(de)(de)混(hun)(hun)(hun)(hun)合(he)(he)(he)液（尿液）減壓(ya)(ya)(ya)(ya)進入(ru)循環(huan)系統。合(he)(he)(he)成(cheng)塔(ta)(ta)(ta)(ta)頂部出來(lai)(lai)的(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)體含(han)有氨(an)(an)氣(qi)(qi)(qi)、二(er)氧(yang)(yang)(yang)化碳、氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)、氮氣(qi)(qi)(qi)、氧(yang)(yang)(yang)氣(qi)(qi)(qi)、水蒸(zheng)氣(qi)(qi)(qi)等(deng)。被(bei)送(song)入(ru)高(gao)壓(ya)(ya)(ya)(ya)洗滌(di)器(qi)(qi)對其中(zhong)(zhong)的(de)(de)氨(an)(an)氣(qi)(qi)(qi)和(he)二(er)氧(yang)(yang)(yang)化碳進行回(hui)收(shou)，即利用氨(an)(an)基(ji)(ji)甲酸(suan)銨(an)(an)液將氨(an)(an)氣(qi)(qi)(qi)、二(er)氧(yang)(yang)(yang)化碳吸(xi)(xi)收(shou)。洗滌(di)器(qi)(qi)排出的(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)體經(jing)(jing)減壓(ya)(ya)(ya)(ya)后送(song)至低壓(ya)(ya)(ya)(ya)吸(xi)(xi)收(shou)塔(ta)(ta)(ta)(ta)做進一步(bu)吸(xi)(xi)附回(hui)收(shou)。


 3. 循(xun)環 


   利(li)用(yong)(yong)降壓(ya)(ya)分(fen)(fen)(fen)解(jie)(jie)的原理(li)使(shi)殘留(liu)氨(an)基甲酸(suan)(suan)銨(an)分(fen)(fen)(fen)解(jie)(jie)成二(er)氧化(hua)碳(tan)和氨(an)，洗(xi)滌后(hou)循環利(li)用(yong)(yong)。來(lai)自高壓(ya)(ya)汽提塔(ta)的混合(he)液(ye)(ye)（尿液(ye)(ye)）被(bei)(bei)送入(ru)(ru)(ru)精(jing)餾塔(ta)，使(shi)部分(fen)(fen)(fen)氨(an)基甲酸(suan)(suan)銨(an)得以(yi)分(fen)(fen)(fen)解(jie)(jie)，然后(hou)進(jin)(jin)塔(ta)底(di)氣(qi)(qi)液(ye)(ye)分(fen)(fen)(fen)離(li)器(qi)進(jin)(jin)行氣(qi)(qi)液(ye)(ye)分(fen)(fen)(fen)離(li)。分(fen)(fen)(fen)離(li)出(chu)的液(ye)(ye)體(ti)（尿液(ye)(ye)）經(jing)減壓(ya)(ya)后(hou)進(jin)(jin)入(ru)(ru)(ru)閃蒸(zheng)槽。進(jin)(jin)一步閃蒸(zheng)出(chu)殘留(liu)的氨(an)、二(er)氧化(hua)碳(tan)和水蒸(zheng)氣(qi)(qi)，最后(hou)得到濃度約為73％的尿液(ye)(ye)。之后(hou)，尿液(ye)(ye)進(jin)(jin)入(ru)(ru)(ru)尿液(ye)(ye)儲(chu)槽。從精(jing)餾塔(ta)頂部出(chu)來(lai)的氣(qi)(qi)體(ti)被(bei)(bei)送入(ru)(ru)(ru)低壓(ya)(ya)氨(an)基甲酸(suan)(suan)銨(an)冷(leng)凝器(qi)，冷(leng)凝下來(lai)的氨(an)基甲酸(suan)(suan)銨(an)經(jing)氣(qi)(qi)液(ye)(ye)分(fen)(fen)(fen)離(li)后(hou)循環使(shi)用(yong)(yong)。而分(fen)(fen)(fen)離(li)器(qi)出(chu)來(lai)的混合(he)氣(qi)(qi)體(ti)（含(han)氨(an)、二(er)氧化(hua)碳(tan)、氧氣(qi)(qi)等）進(jin)(jin)入(ru)(ru)(ru)低壓(ya)(ya)洗(xi)滌器(qi)，除不凝氣(qi)(qi)外(wai)，其他氣(qi)(qi)體(ti)被(bei)(bei)吸(xi)收(shou)并(bing)循環使(shi)用(yong)(yong)。


 4. 尿液蒸發(fa)與(yu)造(zao)粒 


   通(tong)過加熱蒸(zheng)發掉凝(ning)(ning)液中的(de)(de)大部分水，最后獲得商(shang)業用(yong)固體(ti)尿(niao)(niao)素(su)顆(ke)粒(li)。凝(ning)(ning)液儲槽中的(de)(de)尿(niao)(niao)液用(yong)泵送(song)(song)到(dao)兩段真空蒸(zheng)發器，利(li)用(yong)蒸(zheng)汽(qi)對其(qi)進(jin)行(xing)蒸(zheng)發，得到(dao)濃度為(wei)99.7％的(de)(de)濃縮尿(niao)(niao)液或尿(niao)(niao)素(su)熔體(ti)。尿(niao)(niao)素(su)熔體(ti)被送(song)(song)到(dao)尿(niao)(niao)素(su)造粒(li)塔(ta)頂部噴頭進(jin)行(xing)造粒(li)，從塔(ta)底出來的(de)(de)尿(niao)(niao)素(su)顆(ke)粒(li)進(jin)行(xing)包裝(zhuang)儲存。


 5. 吸收與解吸 


   利(li)用(yong)氨(an)水(shui)對(dui)高(gao)壓或低(di)(di)壓洗滌(di)器(qi)(qi)(qi)出(chu)來(lai)的(de)氣(qi)(qi)體（含氨(an)、二氧(yang)(yang)化(hua)碳(tan)、氧(yang)(yang)氣(qi)(qi)、氮氣(qi)(qi)、氫氣(qi)(qi)等(deng)）進(jin)行有用(yong)成分（氨(an)和二氧(yang)(yang)化(hua)碳(tan)）的(de)吸(xi)收(shou)，并(bing)重(zhong)復利(li)用(yong)。吸(xi)收(shou)是在吸(xi)收(shou)塔內(nei)進(jin)行的(de)。解吸(xi)是對(dui)上游的(de)各冷(leng)凝(ning)器(qi)(qi)(qi)過(guo)來(lai)的(de)液(ye)體（含少量的(de)尿素、氨(an)、二氧(yang)(yang)化(hua)碳(tan)等(deng)）通過(guo)氨(an)水(shui)吸(xi)收(shou)然后再利(li)用(yong)蒸汽加(jia)熱(re)進(jin)行解吸(xi)的(de)方法對(dui)有用(yong)成分（尿素、氨(an)和二氧(yang)(yang)化(hua)碳(tan)）進(jin)行回收(shou)。回收(shou)溶(rong)液(ye)被送回低(di)(di)壓氨(an)基甲酸銨冷(leng)凝(ning)器(qi)(qi)(qi)重(zhong)復利(li)用(yong)。



三、介質特點


  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、尿素裝置的配管設計(ji)


  主(zhu)要是對(dui)塔、罐、泵、壓(ya)縮(suo)機等設備(bei)的配管設計。