尿素,英文名稱為Urea,化學名稱為脲或碳酰胺。結構式為CO(NH2或NH2CONH2,分子式為CH4ON2,相對分子質量為60.056。純尿素含氮46.65%(質量分數),是含氮量最高的氮肥。
尿(niao)(niao)(niao)素(su)(su)生(sheng)產(chan)工(gong)(gong)藝流程基(ji)(ji)本(ben)由6個工(gong)(gong)藝單(dan)(dan)元(yuan),即原(yuan)料供應(ying)(ying)、尿(niao)(niao)(niao)素(su)(su)的(de)高壓合(he)(he)成(cheng)、含(han)尿(niao)(niao)(niao)素(su)(su)溶(rong)液(ye)(ye)的(de)分離過程、未反(fan)應(ying)(ying)氨和(he)二氧化碳的(de)回收(shou)、尿(niao)(niao)(niao)素(su)(su)溶(rong)液(ye)(ye)的(de)濃縮(suo)、造粒與產(chan)品(pin)輸送和(he)工(gong)(gong)藝冷凝液(ye)(ye)處(chu)理(li),其基(ji)(ji)本(ben)過程如圖5-116所示。原(yuan)料CO2和(he)NH3被加(jia)壓送到高壓合(he)(he)成(cheng)圈,反(fan)應(ying)(ying)生(sheng)成(cheng)尿(niao)(niao)(niao)素(su)(su),二氧化碳轉化率(lv)在50%~75%,此過程被稱為(wei)合(he)(he)成(cheng)工(gong)(gong)序;分離過程與未反(fan)應(ying)(ying)物回收(shou)單(dan)(dan)元(yuan)承擔著把未轉化為(wei)尿(niao)(niao)(niao)素(su)(su)的(de)氨和(he)二氧化碳從溶(rong)液(ye)(ye)中分離出來,并回收(shou)返回合(he)(he)成(cheng)工(gong)(gong)序,因(yin)此這兩(liang)個單(dan)(dan)元(yuan)被統稱為(wei)循環工(gong)(gong)序;最后在真(zhen)空蒸發和(he)造粒設備中把70%~75%的(de)尿(niao)(niao)(niao)素(su)(su)溶(rong)液(ye)(ye)經濃縮(suo)加(jia)工(gong)(gong)為(wei)固體產(chan)品(pin),稱為(wei)最終(zhong)加(jia)工(gong)(gong)工(gong)(gong)序。

盡(jin)管尿(niao)(niao)素生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)的(de)基本過程(cheng)相(xiang)似,但(dan)在具體的(de)流(liu)(liu)(liu)程(cheng)、工(gong)藝(yi)(yi)條件、設備(bei)結(jie)構等(deng)方面(mian),不同(tong)工(gong)藝(yi)(yi)存在一定的(de)差異。迄今世界各地的(de)尿(niao)(niao)素工(gong)廠,絕大多數(shu)都是由幾(ji)家工(gong)程(cheng)設計(ji)公司(si)(si)(si)所(suo)開發(fa)設計(ji)的(de),已形成幾(ji)種(zhong)典型的(de)工(gong)藝(yi)(yi)流(liu)(liu)(liu)程(cheng),典型的(de)有荷蘭斯(si)太米卡邦(Stamicarbon)公司(si)(si)(si)的(de)水溶液全循(xun)(xun)環CO2氣(qi)提法(fa)(fa)、意(yi)大利斯(si)納姆(mu)(Snamprogetti)公司(si)(si)(si)的(de)氨汽(qi)提法(fa)(fa)和(he)蒙特愛迪生(sheng)(sheng)集團公司(si)(si)(si)的(de)等(deng)壓雙循(xun)(xun)環工(gong)藝(yi)(yi)(IDR)、日本三井東(dong)亞-東(dong)洋工(gong)程(cheng)公司(si)(si)(si)的(de)全循(xun)(xun)環改(gai)良(liang)C法(fa)(fa)和(he)改(gai)良(liang)D法(fa)(fa)及ACES法(fa)(fa)、美國(guo)尿(niao)(niao)素技術(shu)公司(si)(si)(si)UTI的(de)熱(re)循(xun)(xun)環法(fa)(fa)尿(niao)(niao)素工(gong)藝(yi)(yi)(HR)等(deng)。但(dan)不論是哪種(zhong)工(gong)藝(yi)(yi)流(liu)(liu)(liu)程(cheng),生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)過程(cheng)中主要原料NH3和(he)CO2的(de)消(xiao)(xiao)(xiao)耗基本上是相(xiang)同(tong)的(de),其流(liu)(liu)(liu)程(cheng)的(de)先進與否(fou)主要表現在公用工(gong)程(cheng),即水、電、汽(qi)的(de)消(xiao)(xiao)(xiao)耗上。尿(niao)(niao)素生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)流(liu)(liu)(liu)程(cheng)的(de)改(gai)進過程(cheng),實質就是公用工(gong)程(cheng)消(xiao)(xiao)(xiao)耗降(jiang)低的(de)過程(cheng)。
目前國內建有尿素裝置200多套,規模分為大型(48萬噸/年以上)、中型(11萬噸/年以上)、小型(4萬噸/年以上)。中、小型尿素裝置均采用國內的水溶液全循環技術,大型裝置多采用國外引進工藝技術。在國內的大型尿素裝置工藝技術中,多數采用CO2汽提工藝和氨汽提工藝。
目前設計的(de)采用CO2汽(qi)(qi)提(ti)工藝和(he)氨汽(qi)(qi)提(ti)工藝的(de)尿(niao)素(su)裝置,其尿(niao)素(su)氨耗(hao)基本接近于理論(lun)水(shui)平,公(gong)用工程消(xiao)耗(hao)更低,相對于傳統的(de)設計,其投資更低。下(xia)面僅介紹 Snamprogetti 氨汽(qi)(qi)提(ti)法(fa)尿(niao)素(su)工藝。
意大利斯(si)納(na)姆(mu)公(gong)司創(chuang)立(li)于1956年,在(zai)(zai)20世紀(ji)60年代(dai)(dai)初開始尿素(su)(su)(su)生產的(de)(de)研究。1966年第(di)(di)一個(ge)建成以(yi)氨作為汽(qi)提(ti)氣(qi)的(de)(de)日產70t的(de)(de)尿素(su)(su)(su)裝置。早(zao)期(qi)第(di)(di)一代(dai)(dai)氨汽(qi)提(ti)法尿素(su)(su)(su)裝置,設(she)備(bei)采用框架式(shi)立(li)體布(bu)(bu)置,氨直接加(jia)入(ru)汽(qi)提(ti)塔底(di)部。在(zai)(zai)20世紀(ji)70年代(dai)(dai)中期(qi),改進了設(she)計,設(she)備(bei)改為平面布(bu)(bu)置,而且也(ye)不向汽(qi)提(ti)塔直接加(jia)入(ru)氨氣(qi),這就是(shi)所謂的(de)(de)自汽(qi)提(ti)工(gong)藝(yi)或稱為第(di)(di)二代(dai)(dai)氨汽(qi)提(ti)工(gong)藝(yi),是(shi)目前采用的(de)(de)方法。斯(si)納(na)姆(mu)氨汽(qi)提(ti)法尿素(su)(su)(su)工(gong)藝(yi)由以(yi)下幾個(ge)主要(yao)工(gong)序組成。
①. CO2氣體的壓縮。
②. 液氨的加(jia)壓。
③. 高壓(ya)合成與(yu)氨汽(qi)提回收(shou)。
④. 中壓(ya)分解與循環回收。
⑤. 低壓分解與循環回收。
⑥. 中、低壓分解與循環回收。
⑦. 真(zhen)空蒸發與造粒(li)。
⑧. 解(jie)吸與水(shui)解(jie)系統。
氨汽提法(fa)尿素(su)生產工(gong)藝流程、如圖(tu)5-117所示。



