尿素工艺流程简述

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1、简述一、尿素的合成CO五段出口 CO气体压力约（绝），温度约125C，进入尿素的量决定系统生 产负荷。2从一吸塔来的氨基甲酸铵溶液温度约90C左右，经一甲泵加压至约（绝）进入 尿素合成塔，一样维持H2O/CO （）。从氨泵来的经预热至4070C进入尿素 合成塔，液氨用量依照生产负荷决定，塔顶温度操纵在186190C，进料NH /CO .32分子比操纵。尿塔压力由塔顶PIC204 （自调阀）自动操纵，一样维持（表）在塔内停留时刻 为 40 分钟，CO2N65%。为避免尿塔停车时堵塞，设置高压冲洗泵，将液加压到送到合成塔进出口物料 管线进行冲洗置换。二、中压分解出合成塔气液混合物减压至（绝）进入预

2、，合成液中的氨大部份被分离出来，通 过气相管道进入一吸外，液相进入预上部，在此分离出闪蒸气后溶液自流至中部 蒸馏段，与一分来的热气逆流接触，进行、传热，使液相中的部份甲铵与多余、 蒸出进入气相，同时，气相中的部份冷凝降低了出塔气相带水量。出预蒸馏塔中部的液体进入一分加热器，经加热后，出一分加热器温度操纵在 155160C，保证氨基甲酸铵的达到88%，总氨蒸出率达到90%，加热后物料进 入预蒸馏塔下部的分离段进行气液分离，分离段液位由LICA302摇控操纵，物料 减压后送至二分塔。在一分加热器液相入口用空气，避免一段分解系统设备管道的侵蚀，加入空气量 由指示（约2m3/TUr）通过阀调剂流量。3

3、、二段分解（低压分解）出预蒸馏塔的液体经LRC302减压至（绝），进入二分塔上部进行闪蒸，液体 在段与塔下分离段来的气体进行传质、传热，以降低出塔气体温度和提高进二分 塔加热器的液体温度。出二分塔加热物料温度为135145C，该温度由TRC303自动操纵，物料被加热 后进入二分塔分离段进行气液分离，二分塔液位由LIC303自动操纵。4、闪蒸出二分塔液体经减压阀后进入闪蒸槽，出闪蒸槽的气相与一段蒸发气相汇合后去 尿素回收塔，再进入一蒸通过闪蒸槽气相管线上的阀门操纵闪蒸槽的操作压力为 340400mmHg（绝），温度95100C，在闪蒸槽液相中残余的氨和二氧化碳大 部份逸入气相，尿液那么进入一段。

4、五、一段吸收来自预蒸馏塔的一段分解气与泵送来的二甲液，在一段蒸发器热能回收段混合， 产生部份冷凝，放出的热量用于加热尿素溶液，出热能回收段的气液混合物与预 分离器气相混合后进入一吸外冷却器底部，被循环冷却，气体进一步冷凝，出一 吸冷却器的气液混合物进入一吸塔段，气体经鼓泡段吸收后，未吸收的部份进入 精洗段，被来自惰洗器的及来自液氨缓冲槽的回流氨进一步精洗回收，保证一吸 塔出口气相温度小于50C，含CO小于100PPm （体积比）的气氨进入两个串联 的氨冷器，第一进入第一个氨冷器（A），部份气氨在此冷凝下来流往液氨缓冲 槽，出氨冷器（A）的气体经惰洗器的防爆空间后进入氨冷凝器（B），在此冷凝 的

5、液氨也流往液氨缓冲槽，未冷凝的气体进入惰洗器，气体中氨被泵送来的氨水 吸收，出惰洗器的气体由PIC301 （中压压力自调阀）送入尾吸塔。一吸冷却器所需脱盐水由加压后，进入一吸外冷却器顶部与气液混合物逆向进行 热互换，吸收热量后，经脱盐水冷却器用冷却后，回到循环入口，组成冷却脱盐 水。一吸塔底部液相温度在9095C，由回流氨及一吸冷却器等配合调剂操纵，一 甲液加压到后送入尿素合成塔，一吸塔液位要紧通过改变二甲泵转速调剂，即进 一吸塔二甲液量来操纵（结合尿塔的HO/CO摩尔比，配合二甲泵和一甲泵的转, 、 2 2速来调剂）。6. 二段吸收二分塔顶部出口气体与来自塔的气体混合后进入二循一冷却器，在一

6、冷中被蒸发 泵送来的二段蒸发冷凝液吸收生成二甲液并由二甲泵送入一段蒸发烧能利用段， 二循一冷凝器液位通过改变加水量进行操纵，未被吸收的气体由二循一冷凝器顶 部出来进入二循二冷凝器底部，被蒸发冷凝液泵送来的蒸发冷凝液吸收，生成的 氨水由氨水泵送往惰洗器，二循二冷凝器液位也是通过改变加水量进行操纵，二 循二冷凝器尾气经（低压）PIC302送往尾吸塔，二段循环所用的蒸发冷凝液， 是由二段蒸发冷凝液排往二表槽贮存。7. 尾气吸收二循二冷出气与惰洗器减压后的尾气别离进入尾吸塔底部，来自一表槽的蒸发冷 凝液经尾吸泵送往尾吸冷却器冷却到40C后进入尾吸塔顶部，经填料层吸扫尾 气后，尾吸塔排出液体流至液槽，气

7、体经放空管放空。8. 解吸碳铵液贮槽来的碳铵液，由解吸泵经自调阀由流量计计量后，进入解吸与从解吸 塔底来的解吸废液(温度约143C )换热后，进入解吸塔上部喷淋至填料层和从 解吸塔底部上升的气体传质、传热进行解吸，气体进入解吸冷凝器，用一吸冷却 器来的脱盐水冷却，操纵解吸寒气相出口温度W112C，冷却下来的液体进入解 吸塔顶部作顶部回流，操纵解吸塔顶部温度W120C，解吸冷却器的气相通过自 调阀操纵其压力在左右后送入二循一寒气相入口，出解吸冷凝器的脱盐水经，由 自调阀调剂其流量后送至，解吸废液经解吸换热器换热后外送，解吸塔液位由 LC701操纵。解吸塔热量由解吸塔底部加入(绝)蒸汽直接加热，蒸

8、汽加入量依照解吸塔工艺 状况由TIC701操纵，保证解吸废液N%W%。3合成氨氨是重要的无机化工产品之一，在国民经济中占有重腹地位。除液氨可直接作为 肥料外，农业上利用的氮肥，例如尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵和各类含氮复 合肥，都是以氨为原料的。合成氨是大宗化工产品之一，世界每一年合成氨产量 已达到1亿吨以上，其中约有80%的氨用来生产化学肥料，20%作为其它化工产 品的原料。德国化学家哈伯1909年提出了工业氨合成方法，即“循环法”，这是目前工业 普遍采用的直接合成法。反应过程中为解决氢气和氮气合成转化率低的问题，将 氨产品从合成反应后的气体中分离出来，未反应气和新鲜氢氮气混合重新参与合 成

9、反应。合成氨反应式如下： N2+3H2 = 2NH3合成氨的主要原料可分为固体原料、液体原料和气体原料。经过近百年的发展， 合成氨技术趋于成熟，形成了一大批各有特色的工艺流程，但都是由三个基本部 分组成，即原料气制备过程、净化过程以及氨合成过程。1. 合成氨的工艺流程(1) 原料气制备将煤和天然气等原料制成含氢和氮的粗原料气。对于固体原料煤 和焦炭，通常采用气化的方法制取合成气；渣油可采用非催化部分氧化的方法获 得合成气；对气态烃类和石脑油，工业中利用二段蒸汽转化法制取合成气。(2) 净化对粗原料气进行净化处理，除去氢气和氮气以外的杂质，主要包括变换 过程、脱硫脱碳过程以及气体精制过程。 一氧

10、化碳变换过程在合成氨生产中，各种方法制取的原料气都含有CO,其体积分数一般为12%40%。 合成氨需要的两种组分是H2和N2,因此需要除去合成气中的CO。变换反应如下： CO+H2OH-2+CO2 =mol 0298HA由于CO变换过程是强放热过程，必须分段进行以利于回收反应热，并控制变换 段出口残余CO含量。第一步是高温变换，使大部分CO转变为CO2和活；第二 步是低温变换，将CO含量降至%左右。因此，CO变换反应既是原料气制造的继 续，又是净化的过程，为后续脱碳过程创造条件。 脱硫脱碳过程各种原料制取的粗原料气，都含有一些硫和碳的氧化物，为了防止合成氨生产过 程催化剂的中毒，必须在氨合成工

11、序前加以脱除，以天然气为原料的蒸汽转化法， 第一道工序是脱硫，用以保护转化催化剂，以重油和煤为原料的部分氧化法，根 据一氧化碳变换是否采用耐硫的催化剂而确定脱硫的位置。工业脱硫方法种类很 多，通常是采用物理或化学吸收的方法，常用的有低温甲醇洗法(Rectisol)、聚 乙二醇二甲醚法(Selexol)等。粗原料气经CO变换以后，变换气中除H2外，还有CO2、CO和CH4等组分，其中 以CO2含量最多。CO2既是氨合成催化剂的毒物，又是制造尿素、碳酸氢铵等氮 肥的重要原料。因此变换气中CO2的脱除必须兼顾这两方面的要求。一般采用溶液吸收法脱除CO2。根据吸收剂性能的不同，可分为两大类。一类是 物

12、理吸收法，如低温甲醇洗法(Rectisol)，聚乙二醇二甲醚法(Selexol)，碳酸 丙烯酯法。一类是化学吸收法，如热钾碱法，低热耗本菲尔法，活化MDEA法， MEA法等。4 气体精制过程经CO变换和CO2脱除后的原料气中尚含有少量残余的CO和CO2。为了防止对氨 合成催化剂的毒害，规定CO和CO2总含量不得大于10cm3/m3(体积分数)。因此， 原料气在进入合成工序前，必需进行原料气的最终净化，即精制进程。目前在工业生产中，最终净化方法分为深冷分离法和甲烷化法。深冷分离法主要 是液氮洗法，是在深度冷冻(-100C)条件下用液氮吸收分离少量CO，而且也能 脱除甲烷和大部份氩，如此能够取得只

13、含有惰性气体100cm3/m3以下的氢氮混合 气，深冷净化法通常与空分和低温甲醇洗结合。甲烷化法是在催化剂存在下使少 量CO、CO2与心反映生成CH4和H2O的一种净化工艺，要求入口原料气中碳的 氧化物含量(体积分数)一样应小于。甲烷化法能够将气体中碳的氧化物(CO+CO2) 含量脱除到10cm3/m3以下，可是需要消耗有效成份H2，而且增加了惰性气体CH4 的含量。甲烷化反映如下： CO+3H2-CH4+H2O =mol 0298HACO2+4H2-CH4+2H2O =mol 0298HA(3) 氨合成将纯净的氢、氮混合气压缩到高压，在催化剂的作用下合成氨。氨的 合成是提供液氨产品的工序，是

14、整个合成氨生产过程的核心部分。氨合成反应在 较高压力和催化剂存在的条件下进行，由于反应后气体中氨含量不高，一般只有 10%20%，故采用未反应氢氮气循环的流程。氨合成反应式如下： N2+3H22NH3(g) =mol2. 合成氨的催化机理热力学计算表明，低温、高压对合成氨反应是有利的，但无催化剂时，反应的活 化能很高，反应几乎不发生。当采用铁催化剂时，由于改变了反应历程，降低了 反应的活化能，使反应以显著的速率进行。目前认为，合成氨反应的一种可能机 理，首先是氮分子在铁催化剂表面上进行化学吸附，使氮原子间的化学键减弱。 接着是化学吸附的氢原子不断地跟表面上的氮分子作用，在催化剂表面上逐步生 成

15、一NH、一NH2和NH3,最后氨分子在表面上脱吸而生成气态的氨。上述反应途 径可简单地表示为： xFe + N2FexNFexN + H吸 fFexNHFexNH + H吸FexNH2FexNH2 + H吸 FexNH3xFe+NH3在无催化剂时，氨的合成反应的活化能很高，大约335 kJ/mol。加入铁催化剂 后，反应以生成氮化物和氮氢化物两个阶段进行。第一阶段的反应活化能为126 kJ/mol167 kJ/mol，第二阶段的反应活化能为13 kJ/mol。由于反应途径的改 变（生成不稳定的中间化合物），降低了反应的活化能，因而反应速率加快了。3. 催化剂的中毒催化剂的催化能力一般称为催化活

16、性。有人认为：由于催化剂在反应前后的化学 性质和质量不变，一旦制成一批催化剂之后，便可以永远使用下去。实际上许多 催化剂在使用过程中，其活性从小到大，逐渐达到正常水平，这就是催化剂的成 熟期。接着，催化剂活性在一段时间里保持稳定，然后再下降，一直到衰老而不 能再使用。活性保持稳定的时间即为催化剂的寿命，其长短因催化剂的制备方法 和使用条件而异。催化剂在稳定活性期间，往往因接触少量的杂质而使活性明显下降甚至被破坏， 这种现象称为催化剂的中毒。一般认为是由于催化剂表面的活性中心被杂质占据 而引起中毒。中毒分为暂时性中毒和永久性中毒两种。例如，对于合成氨反应中 的铁催化剂，O2、CO、CO2和水蒸气等都能使催化剂中毒。但利用纯净的氢、氮 混合气体通过中毒的催化剂时，催化剂的活性又能恢复，