《[精选]尿素装置工艺流程介绍》由会员分享，可在线阅读，更多相关《[精选]尿素装置工艺流程介绍（49页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、尿素装置工艺流程介绍,三、工艺技术路线及流程,一、装置简介,二、生产方法及反应机理,目 录,尿素装置是二十世纪七十年代从荷兰斯塔米卡帮公司引进的CO2气提法尿素生产工艺，于1976年建成投产。其以合成氨车间来的液NH3和CO2为原料,原设计日产尿素1620吨。2005年，通过引进荷兰Stamicarbon公司的并联中压技术对装置进行50%扩能改造，改造后装置的生产能力由原1620t/d提高至2300t/d。扩能改造项目中新增一套并联中压系统，CO2增压机K-103、高压氨泵P-104、高压甲铵泵P-501，及新蒸发系统（由于产品质量问题，停用），改造后的装置于2005年11月一次投料开车成功,
2、一、装置简介,C-305,401J/JS,201L,S-311,P-304,P-703,P-411,S-412,402F,401F,402C,401C,702L,701L,705-L2,703C,702C,705-L3,705C,E-713,E-712,E-714,J-712,J-713,J-714,J-715,303J,705-L1,V-307,701-C,E-711,202C,706-C,702E,E-107,E-106A,E-106B,R-101,102-C,P-104,E-313,P-501,C-322,E-503,301J/JS,E-804,P-309,P-702,P-706,S-3
3、14,P-707,302J/JS,701-F,P-705,102-J,104J/JS,C-803,C-801,C-804,P-801,P-802,V-801,P-804,C-802,V-501,201C,E-803,E-801,303-C,E-322,E-310A/B,303-F,E-802,S-411,LIC302,LIC203,LIC2101,LIC3201,LIC3202,LIC3301,LIC302,S-322,E-312,E-709,V-704,FIC3307,LIC3304,FIC3308,LIC3302,302EA,302C,FIC1201,71,P-704,PIC309,HIC
4、7201,FIC7102,HIC8101,HV202,PIC3102,PIC3101,LIC3102,HIC3201,203-C,301-F,201-D,LIC3203,FIC2102,E-411,E-412,FIC3201,S-501,C-501,301-E,302-F,301CA/CB,HV201,C-502,From-904J,1、尿素生产的方法 尿素生产的化学反应主要分两步： 第一步是液态NH3和CO2反应生成氨基甲酸铵（甲铵） ： 2NH3(液)+ CO2 (气) NH4COONH2(液)+119.2千焦/摩尔 (1-1) 第二步是甲铵在液相条件下脱水反应生成碳酰二胺（尿素）： NH
5、4COONH2(液) CO(NH2)2 +H2O(液)-15.5千焦/摩尔 （1-2) 式（1-1）为甲铵的生成反应，是强放热、体积缩小的可逆反应。 式（1-2）也称为尿素的生成反应，必须在液相下才能进行，是一个吸热的可逆反应。该反应进行得很缓慢，需要很长时间才能达到平衡。因此，在实际生产中，并不是所有的甲铵都能转化为尿素，而是只有一部分，转化率为55-60,二、生产方法及反应机理,2、反应机理（1）甲铵的生成反应 甲铵的生成反应是一个体积缩小的强放热反应。根据化学反应的平衡原理，为使反应尽快地达到平衡，必须及时地移走反应生成的热，并且提高反应压力对加快反应速度有利。在实际工业生产中，根据高压
6、甲铵泵的出口压力确定反应压力为13.5-14.5MPa，反应温度为140-150，由于反应放热，出液温度升高，与蒸汽冷凝液换热，冷凝后的温度为166.6。在这种条件下，实际上约有78-80%的NH3和CO2被冷凝成液体,二、生产方法及反应机理,2）尿素的生成反应 尿素的生成反应是一个必须在液相中进行的、吸热的可逆反应。根据化学反应的平衡原理，在反应进行的过程中必须持续地供给热量，而且该反应进行地非常缓慢，不容易达到平衡。在实际的工业生产中，尿素生成反应的反应热是由未反应的NH3和CO2在合成塔内继续冷凝所放出的热量供给的，且反应温度越高越好。根据设备材质的耐用温度不超过190，确定操作温度为1
7、80-185。根据尿素生成过程的平衡压力图，考虑到原料中4%体积的空气及惰气，最终确定反应压力为13.6MPa,生产方法及反应机理,3、低压分解与循环吸收系统,2、高压系统,4、0.7MPa吸收系统,5、并联中压系统,三、工艺技术路线及流程,6、解吸水解系统,1、原料NH3和CO2的压缩,7、蒸发造粒系统,1、原料NH3和CO2的压缩,原料液氨由合成车间送来，压力为2.2MPa，进入氨预热器101-C管侧加热到25左右。液氨经氨预热器101-C加热后分为两路：一路进入高压氨泵104J/Js往复泵；另一路进入高压离心氨泵P104。液氨通过氨泵将压力提高到16Mpa。高压离心氨泵P104出口流量由
8、FIC1201调节，回流量由FIC1202调节返回到界区。 氨预热器101-C壳侧用闪蒸槽904-F底部来的低压蒸汽冷凝液作为加热介质，用调节阀TIC-152控制，出高压氨泵104J/Js或P104的液氨进入氨加热器102-C管侧加热后，经电磁阀XV-2101、氨截止阀送入高压喷射泵201-L，将高压甲铵洗涤器203-C来的甲铵液增压后，送入202-C的顶部。 氨加热器102-C壳侧用闪蒸槽904-F顶部来的闪蒸蒸汽作为加热介质，用调节阀TIC-109控制，蒸汽冷凝液进入冷凝液贮槽905-F回收,1、原料NH3和CO2的压缩,1、原料NH3和CO2的压缩,原料二氧化碳由合成车间送来，经二氧化碳
9、压缩机组压缩后送入加热器E106A、E106B加热，经脱氢反应器R101脱氢、冷却器E107冷却后分为两路：一路由电磁阀XV-2102控制进入汽提塔201-C底部；另一路由调节阀FIC-3201控制进入中压CO2气提塔C502底部。脱氢后的CO2中氢、氧含量由AIC1202指示。 CO2加热器E106A壳侧采用高压甲铵洗涤器203C来的高压密闭水进行加热，由HIC1202控制加热器E106A出口CO2温度，出口进入一段蒸发加热器E411A壳侧；CO2加热器E106B采用2.4Mpa抽汽，由TIC1202控制CO2加热器E106B出口进入脱氢反应器R101的CO2温度，加热后蒸汽进入闪蒸槽904
10、F；CO2冷却器E107壳侧采用中压甲铵冷凝器E503来的中压密闭水进行冷却，由HIC1201控制冷却后的CO2温度,1、原料NH3和CO2的压缩,2、 高压系统,高压系统主要由4台高压设备组成：高压汽提塔（201-C），高压甲铵冷凝器（202-C），合成塔（201-D），高压洗涤器（203-C）。 汽提塔（201-C）是直立管壳式加热器。离开CO2冷却器（E107）的CO2分两路，一路送往中压系统，另一路则进入高压汽提塔（201-C）的底部。离开合成塔（201-D）底部的大部分合成反应液在温度180-185下进入汽提塔（201-C）的上部，经装在上部的液体分布器均匀地流入列管内，并以膜状沿管
11、壁向下流动。 CO2则从汽提塔（201-C）底部进入，向上流入管束，将合成反应液中的NH3和CO2分离出来，并从汽提塔（201-C）顶部离开，进入高压甲铵冷凝器（202-C）顶部。分离的程度由汽提效率决定，本装置汽提效率设计值为80,2、 高压系统,高压甲铵冷凝器（202-C）是立式管壳式热交换器。离开氨加热器（102-C）的液氨被送到高压喷射器（201-L），并作为喷射器的动力，抽吸高压洗涤器（203-C）来的浓甲铵液，混合后与来自高压甲铵泵（P501或301J/JS）的部分甲铵液一道，进入高压甲铵冷凝器（202-C）顶部。来自汽提塔（201-C）顶部的气体也由高压甲铵冷凝器（202-C）顶
12、部进入。气、液混合后沿高压甲铵冷凝器（202-C）的列管内壁往下流，冷凝生成甲铵,且放出冷凝热和生成热。在高压甲铵冷凝器（202-C）中，液NH3与CO2不允许全部冷凝生成甲铵，大约只有78%左右的气、液被冷凝，剩余部分仍然以气体存在，以便在合成塔（201-D）中继续反应为下一步尿素合成反应提供热量,2、高压系统,在高压甲铵冷凝器（202-C）中生成冷凝热和生成热释放给壳侧的热水，用于生产副产品低压蒸汽，用作下游工艺处理的热介质。为了得到低压饱和蒸汽，还配置有四个低压蒸汽饱和器（201-FA-D，简称汽包），以便将蒸汽中夹带的水分离出来。其过程是：锅炉给水泵（906J/JS）将蒸汽冷凝液槽（9
13、05-F）中的蒸汽冷凝液送入汽包内，并利用液位调节的作用维持汽包内的水位。水由下降管进到高压甲铵冷凝器（202-C）壳侧的底部。在传热的作用下（管内外温差可达20以上），水在壳侧形成自然循环，饱和蒸汽则由汽包顶部送出,2、高压系统,合成塔（201-D）是一个串联型的立式高压反应器，它的内部空间被11块筛板分成相邻的12个小室，每一个小室的功能都相当于一个持续搅拌的罐式反应器。因为合成塔（201-D）是一个高的鼓泡塔，从塔底引进的气体就起到一种搅拌剂的作用。为达到最优化的混合效果，在每个小室中安装一个通风管。这样，就会产生较大的密度差，从而获得最优化的扰动效果，因此避免了死区的产生。这些“虹吸喷
14、射”式筛板的设计方式可以避免产生沟流和返混现象，从而使反应器接近于理想的连续混合罐式反应器,2、高压系统,来自高压甲铵冷凝器（202-C）的甲铵溶液与未冷凝的NH3和CO2由底部进入，在合成塔（201-D）中通过气、液混合发生吸热的尿素生成反应，反应所需要吸收的热量来自于引进的未冷凝的NH3和CO2继续发生的冷凝反应。在合成塔（201-D）中，甲铵转化为尿素的转化率为57-58%，生成的尿素溶液从合成塔（201-D）中部的溢流管离开，大部分送往汽提塔（201-C），其余部分经液位控制阀LIC-2101减压至2.0MPa左右后送往中压系统，合成塔（201-D）中未反应的气体（除了NH3和CO2外
15、还有O2、N2、H2等惰性气体）则从塔顶离开，去高压洗涤器（203-C）进一步处理,2、高压系统,离开合成塔（201-D）顶部的气体混合物经高压洗涤器（203-C）顶部的防爆空间后由高压洗涤器（203-C）的底部进入管侧，来自高压甲铵泵（P501或301J/Js）的甲铵液也进入高压洗涤器（203-C）的底部。高压洗涤器（203-C）的下部是直立管壳式浸没冷凝器，气、液混合物通过冷凝器换热列管上升，使混合气中的NH3和CO2得到充分冷凝，冷凝热和反应热由列管外的高压密闭水带走。换热段液体进入上部溢流堰后，一部分经中心管又回到高压洗涤器（203-C）的底部，一部分液体外溢出去进入高压喷射器（201
16、-L）吸入口。这就保证了冷凝器内充满着液体，使得气体与冷凝液能充分混合，从而避免了固体甲铵的生成,2、高压系统,为防止过度冷凝，高压洗涤器（203-C）壳侧采用130的热水进行冷却，热水在一个封闭的加压系统中，用高压密闭水泵（902-J/Js）循环。高压密闭水带走高压洗涤器（203-C）管侧的冷凝热和反应热后，先给CO2加热器（E106A）和新增一段蒸发加热器（E411A）的管侧介质加热，分别用于将CO2从110 加热至140及将尿素溶液浓缩至约95%（wt），然后经高压密闭水泵（902-J/J）加压，再经泵出口处的高压密闭水冷却器（902-C）将剩余的热量吸收，最后返回至高压洗涤器（203-C）壳侧。这既合理地利用了热源，又减少了低压蒸汽的消耗。 高压洗涤器（203-C）顶部未冷凝的气体通过调节阀HV-202减压后进入0.7MPa系统吸收塔（702-E）底部进一步吸收NH3和CO2 ，最后不凝气经调节阀PV-715控制由塔顶放空,2、高压系统,3、低压分解与循环吸收系统,3、低压分解与循环吸收系统,用稀氨水对低压尾气进行吸收,降低稀甲铵温度,储存低压冷凝后的甲铵液,通过循环水降低低压
