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1、乌鲁木齐石化公司化肥厂二尿素装置采用的是荷兰斯塔米卡邦的二氧化碳气提工艺，设计产量 1740t/d。该工艺流程先进，技术成熟，在国内外有着非常广泛的用户。该工艺主要分为原料压缩，高压合成，低压循环，蒸发浓缩，成品造粒，解吸水解等工艺过程，具有高压、高温，流程短，能耗低等特点。该装置由中国石化集团兰州设计院承担工程设计，七化建公司承建，于 1997 年 5 月投产。自 1997 年成功试车以来，已累计生产尿素 400 万吨，广销全国各地。2005 年本装置创历史最高年产尿素64.8 万吨，是设计年产量的 124.6%，同年，各项技术指标也达到历史最好，其中吨尿素耗氨 571.89 千克，耗二氧化
2、碳 746.37 千克，耗电 15.54 度，全部优于设计值，达到或接近国内外先进水平。装置流程简述:由合成氨车间来的压力为 2.0MPa 液氨进入尿素装置经高压氨泵(103-J/JA)把液氨加压到 15.5MPa，并经过高压氨加热器和高压喷射器送入到高压甲铵冷凝器(在高压系统中加入 H2O2以起到防腐作用)。二氧化碳来自二合成氨车间， 经二氧化碳压缩机(102-J)加压到 14.4MPa 后，进入汽提塔，把合成塔来的反应混合物进行汽提后进入高压甲铵冷凝器(202-C)，然后与液氨进行反应生成甲铵，甲铵再进入合成塔(201-D)反应生成尿素后进入汽提塔(201-C) ，在汽提塔壳侧用 2.0M
3、Pa 蒸汽进行加热，以提供甲铵分解所需热量。从 201-C 出来的物料经气提塔液位调节阀 LV-203 减压分解后进入精馏塔。在精馏塔中进行加热，使反应混合物进行分解。气相进入低压甲铵冷凝器(301-C)冷凝生成甲铵，通过 301-J 返送回 203-C。液相进入闪蒸槽，经过闪蒸槽闪蒸后进入尿液槽。用尿液泵把尿液槽的尿液送到一段蒸发器，在一段蒸发器中，尿液将增浓到 95%，到二段蒸发器增浓到 99.7%，由尿素熔融泵把 99.7%浓度的尿素送到造粒喷头，造粒喷头将溶融尿素的液滴均匀地分布在造粒塔的横面上。液滴下降过程中形成固体颗状尿素，收集于造粒塔底部，利用刮料机将固体尿素刮入溜槽中，送到成品
4、车间。在蒸发过程中产生的含有 NH3、CO2 和尿素的工艺冷凝液进入氨水储槽(701-F)，再进入解析水解系统，通过水解将尿素分解成 NH3 和CO2，含有 NH3 和 CO2 的工艺冷凝液通过解析塔解析，将工艺冷凝液中的 NH3 和 CO2 分离出来，进入回流冷凝器(708-C)进行冷凝，冷凝后的液相通过 706-J 返回 301-C。处理合格的废水送到动力车间。各系统流程说明1 氨系统压力为 2.0MPa 及温度为 530 的液氨进入尿素装置并引入高压氨泵(103-J/JA)。用高压氨泵把液氨增压到 15.79MPa，并且经过高压氨加热器(103-C)把液氨加热到约 69，经过高压喷射器(
5、201-L)送入高压甲铵冷凝器(202-C)。高压氨泵为高速离心泵，其流量由调节阀 FV-152 来控制，为保护泵设置了回流调节阀 FV-152A/B。2 二氧化碳系统尿素生产用的 CO2 气体在 CO2 压缩机(102-J)中加压到约 14.43MPa，温度 110。从合成氨界区来的含有微量 H2 的 CO2 气体其压力为0.1270.135MPa ，温度为 40，经 CO2 液滴分离器(101-F)导入CO2 压缩机，在 101-F 中把液体分离掉，以防损坏 CO2 压缩机。双氧水系统正常操作时，尿素装置用的防腐空气由合成氨装置送来，进入 CO2 压缩机一段进出口管线。当不加入双氧水时，防
6、腐空气同时在 CO2 液滴分离器入口管线加入一部分，使进气提塔前 O2 含量不小于 0.5；当双氧水正常投入时，加入的空气量必须使气提塔(201-C)前的 CO2 气体中 O2 含量(由在线O2 分析仪指示)为 0.20.25(体积) 。3 高压合成系统经溢流管漏斗而离开合成塔的反应混合物，用调节阀(HV-201)使之排至气提塔。在气提塔中用液体分布器把混合物分配到气提塔管内。CO2 气体和反应混合物逆流通过气提管。引起 NH3 分压的降低，其结果使甲铵开始分解。从高压蒸汽饱和器(902-F)来的饱和高压蒸汽在气提管外面加热，以提供甲铵分解所需热量。蒸汽压力由 902-F的进汽调节阀(HV-9
7、01)和压力调节阀(PV-904) 进行控制，使得出气提塔的液体中含 68(重量)NH3。气提塔壳侧的蒸汽冷凝液能从三个不同标高的管口排到高压蒸汽饱和器，再由此将蒸汽冷凝液经液位调节阀(LV-901) 送入中压蒸汽饱和器(903-F)，尿液温度从 180183 下降到 165170 。从气提塔出来的气体经液位调节阀(LV-203)排至循环系统。从气提塔顶出来的气体送入高压甲铵冷凝器(202-C)顶部，液氨也送到该设备顶部，其量要调节到使合成塔(201-D)出口气体中的NH3/CO2 分子比为 33.5，因为这是尿素反应的最佳比值。在 202-C 顶部上述两种物流相混合并且分配到冷凝管内。管内走
8、甲铵液，壳侧为蒸汽冷凝液和蒸汽。当管内 NH3 和 CO2 发生冷凝时所释放出来的热量使壳侧产生低压蒸汽。所需锅炉水由锅炉给水泵(906-J/JA)送入蒸汽包(201-FA/FB)，由此流到 202-C 的壳侧，产生的蒸汽返回蒸汽包，在此分离掉所夹带的冷凝液后，借压力调节阀(PV-919A)送入低压蒸汽系统。大部分低压蒸汽用于工艺过程，其余部分经流量调节阀(FV-157)送至CO2 压缩机蒸汽透平(102-JT)。蒸汽包压力的变化意味着改变锅炉给水的沸腾温度。所以管侧之间温差影响着列管甲铵的生成反应。正常的压力应整定在这样的数值，使部分 NH3 与 CO2 不发生冷凝。这些未冷凝的 NH3 与
9、 CO2 将在合成塔中发生反应，放出的热量供应尿素吸热反应用，合成塔顶部的温度(180 183)和到高压洗涤器(203-C)气体中惰性气体含量是高压甲铵冷凝器冷凝率是否合适的标志。在到高压冷凝器去的液 NH3 管线上设有高压喷射器 (201-L)。203-C排出的甲铵液管线与 201-L 相连接，以保证 203-C 的甲铵液能进入202-C，这样就增加液体负荷，提高了高压冷凝器的效率。对于吸热的尿素反应而言，需要甲铵反应释放的热量和一定的停留时间，后者由合成塔的容积约 120 升来保证，该值意味停留时间约为 1 小时(在工厂负荷为 100时)。为了避免液相返混和改善气液相之间的接触，合成塔内设
10、有十块筛板。CO2 转化率约为 58%(液相中) 。反应混合物通过溢流管到气提塔。合成塔的液位保持在溢流管漏斗上方至少 1 米，以防止 CO2 气体倒流。液位由手动调节阀(HV-201)调节，含有未转化的 NH3 和 CO2 以及约 68%的惰性气体由合成塔送入高压洗涤器。在高压洗涤器中，NH3 和 CO2 得到充分的冷凝。冷凝热由温度控制约为 130的循环冷却水带走。高压甲铵泵(301-J/JA) 把循环工序的甲铵液打到高压洗涤器。密闭循环冷却水送至底部循环加热器(301-ECB)，在此将热量传给尿液，随后又返回高压洗涤器。密闭循环冷却水的流量经高压洗涤器循环水冷却器(902-C)的旁路阀调
11、节使之维持在 412m3/h。利用恒压槽(906-F)来维持密闭循环冷却水系统压力约 0.9MPa。所生成的温度约 165的甲铵液从 203-C 溢流管流到高压喷射器，再经高压冷凝器返回合成塔并转化成尿素。高压洗涤器出口设有一个惰性气体出口阀，通过该阀的惰性气体中含有少量的 NH3、CO2 和H2O，并经惰气放空筒 201-E 排入大气。高压洗涤器由一个球形封头(合成塔气体通过该处)、换热段和洗涤段三部分组成。换热段设有一个中心下降管，通过该下降管未汽化的液体往下流。底部装有气体分布器。气体混合物通过换热段的列管上升，这种循环可提高传热效率。出合成塔的大部分气体在换热段中冷凝。未冷凝的气体，在
12、洗涤段内进一步用低压循环系统来的甲铵液洗涤，使 NH3 和 CO2 几乎全部冷凝下来。含有 NH3 和 CO2 的惰性气体混合物也许会在爆炸范围之内。如果有火源存在，着火混合物的压力将使洗涤段爆破，但球形封头内的压力增加很少，所以对高压洗涤器不致产生太大的损坏。洗涤器发生这种事故的标志是系统压力的增高以及密闭循环冷却水的进出口温差变小。4 低压循环系统离开气提塔底部的尿素甲铵液经液位调节阀(LV-203)减压膨胀到0.294MPa。这种膨胀的结果使溶液中残存的部分甲铵分解，所需热量由溶液自身供给，使其温度降低。气液混合物喷洒到精馏塔鲍尔环填料层上。尿素甲铵液从精馏塔(301-E)底部送到底部和
13、顶部循环加热器(301-ECB和 301-ECA)，在此分别用高压洗涤器密闭循环冷却水和低压蒸汽将其温度提高到约 135，使甲铵再次发生分解。用压力调节阀(PV-301)来调节进入顶部循环加热器的蒸汽压力。在循环分离段中气液相发生分离。气体通过精馏塔填料段的底部时被较冷的往下流的尿素甲铵液所冷却，气体中所含水蒸气在此发生部分冷凝。离开循环分离段的尿液经液位调节阀(LV-301)送至闪蒸槽。离开精馏塔的气体以及解吸水解系统来的工艺冷凝液分别送至低压甲氨冷凝器的底部，在此全部被冷凝，为控制其冷凝的 NH3/CO2 比，由流量调节阀 FV-304 控制进入 301-C 的氨量。为了移走冷凝热，低压甲
14、铵冷凝器用密闭循环冷却水进行冷却。该循环冷却水在低压冷凝器循环水冷却器(903-C)内进行换热，另一部分在高压氨加热器内进行换热。循环冷却水的温度自控在约 55，同时借 903-C 的旁路阀调整其流量，可在低压甲铵冷凝循环水泵(905-J/JA)入口管线上的流量指示器(FI-906) 读得其流量。生成的甲铵液从低压甲铵冷凝器流到低压甲铵冷凝器液位槽(302-EF)，低压洗涤器(302-E)位于其上。在 302-E 中用工艺冷凝液来洗涤惰性气体中未冷凝的 NH3。用低压洗涤器循环泵 (302-J/JA)使该溶液在低压洗涤器和低压洗涤器循环冷凝器(302-C)之间进行循环。来自工艺冷凝液泵(701
15、-J/JA)的工艺冷凝液喷洒在 302-E 的鲍尔环填料层上，其量取决于甲铵液浓度(约 35%重量的水)。302-E 装有压力调节阀 (PV-302)，使循环系统的压力保持在 0.245MPa。通过此阀，未冷凝的气体送入吸收塔(303-E)，用稀氨水溶液进一步洗涤惰性气体中的 NH3，出吸收塔的溶液经解吸塔给料泵(704-J/JA)送往第一解吸塔(701-E) 。出吸收塔的惰性气体排入放空总管。在正常操作期间，加入的氨水量以及调节密阀循环冷却水的温度使压力调节阀(PV-302)实际上处于关闭状态，为防止管线结晶，PV-302的付线吹扫蒸汽应保持一定的开度。这就意味着当甲铵液中NH3/CO2 分
16、子比为 22.5，含水量约 35%(重量)时，根据操作压力，甲铵液的温度约为 75。来自 302-EF 的甲铵液经过 301-C 进行循环，因而提高了效率，该甲铵液流入高压甲铵泵(301-J/JA)把其压力升高到合成压力后送入高压洗涤器，其流量由 HV-301 及打循环调节阀FV-153 控制，液位 (LI-304)与 FV-708 串级调节(也可不投串级)，控制302-EF 的液位。5 蒸发、冷凝及造粒系统由精馏塔来的溶液通过液位调节阀(LV-301)而进入闪蒸槽(301-F)。用位于闪蒸槽冷凝器(701-C)和一段蒸发冷凝器(702-C) 之间的手动调节阀 HV-701 来控制闪蒸槽的压力约 0.044MPa。由于压力的降低，大量水蒸气以及氨气从溶液中逸出，溶液的温度从 135降到 9095，结果使溶液中的尿素含量增加到 75%(重量)并送入尿液贮槽(302-F)。可用闪蒸槽冷凝器气体出口管线上的手动调节阀 HV-701 来降低闪蒸槽的压力，从而
