一、裝置簡介(jie)


  尿素(su)是(shi)氮(dan)肥系列(lie)中最高效(xiao)的(de)(de)一種肥料(liao)(liao)(liao)。尿素(su)同時也是(shi)一種重要(yao)的(de)(de)化(hua)(hua)工原料(liao)(liao)(liao)，可(ke)被用來制造(zao)塑料(liao)(liao)(liao)、涂料(liao)(liao)(liao)，也是(shi)醫(yi)藥、制革(ge)等(deng)生(sheng)產(chan)中的(de)(de)重要(yao)原料(liao)(liao)(liao)。尿素(su)是(shi)以液(ye)氨(an)和二氧化(hua)(hua)碳(tan)為原料(liao)(liao)(liao)、在一定的(de)(de)壓力(li)和溫度條(tiao)件(jian)下化(hua)(hua)合(he)(he)而成的(de)(de)。實際過程(cheng)是(shi)分兩步完成的(de)(de)，第一步是(shi)液(ye)氨(an)與二氧化(hua)(hua)碳(tan)化(hua)(hua)合(he)(he)生(sheng)產(chan)液(ye)體氨(an)基(ji)(ji)甲酸(suan)銨(an)，第二步是(shi)對(dui)氨(an)基(ji)(ji)甲酸(suan)銨(an)進行脫水而轉化(hua)(hua)成尿素(su)。由于反應是(shi)可(ke)逆的(de)(de)，因此(ci)原料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)轉換總是(shi)不完全的(de)(de)。圍(wei)繞著原料(liao)(liao)(liao)轉化(hua)(hua)率及回收循環(huan)的(de)(de)方法(fa)，派(pai)生(sheng)出許多生(sheng)產(chan)工藝。國內應用最多的(de)(de)生(sheng)產(chan)工藝是(shi)荷蘭STAMICORBAN的(de)(de)二氧化(hua)(hua)碳(tan)汽提工藝技術。


二、典(dian)型尿素裝置的工(gong)藝及特點


  二氧化(hua)碳汽(qi)提法生(sheng)產工(gong)藝大致可(ke)以分(fen)為(wei)以下幾個環(huan)節，即原料加壓、合(he)成與汽(qi)提、循環(huan)、尿液蒸(zheng)發與造粒、吸(xi)收與解吸(xi)，其工(gong)藝流程示(shi)意圖(tu)如圖(tu)2.35所示(shi)。


35.jpg


 1. 原料加(jia)壓(ya) 


   原料加(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)是把(ba)原料（液(ye)氨(an)和二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)）加(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)到(dao)反應需(xu)要的(de)(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)力條件。由外界過(guo)來的(de)(de)(de)液(ye)氨(an)，經液(ye)氨(an)泵(beng)(beng)(beng)加(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)，再經加(jia)(jia)熱器(qi)(qi)加(jia)(jia)熱后進入(ru)高壓(ya)(ya)(ya)噴射泵(beng)(beng)(beng)。在噴射泵(beng)(beng)(beng)內，與抽吸過(guo)來的(de)(de)(de)氨(an)基甲酸銨混(hun)合，然后送至(zhi)高壓(ya)(ya)(ya)氨(an)基甲酸銨冷凝器(qi)(qi)頂部。液(ye)氨(an)泵(beng)(beng)(beng)一(yi)(yi)般采用(yong)往(wang)復泵(beng)(beng)(beng)。由外界送來的(de)(de)(de)二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)，加(jia)(jia)入(ru)一(yi)(yi)定量的(de)(de)(de)空氣，由二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)壓(ya)(ya)(ya)縮機加(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)送入(ru)二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)汽提塔底部。加(jia)(jia)入(ru)空氣的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)是為后續的(de)(de)(de)介質中提供一(yi)(yi)定量的(de)(de)(de)氧(yang)氣，用(yong)于防止或減緩金屬的(de)(de)(de)腐蝕(shi)。二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)壓(ya)(ya)(ya)縮機一(yi)(yi)般采用(yong)兩段離心式壓(ya)(ya)(ya)縮機。


 2. 合(he)成與汽提 


   合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)過程(cheng)就是尿(niao)素原液(ye)(ye)(ye)生(sheng)(sheng)(sheng)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)過程(cheng)，而汽(qi)(qi)(qi)提則是把合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)反應中(zhong)(zhong)剩余(yu)的(de)(de)(de)原料(liao)分離出(chu)(chu)來并循環(huan)利用(yong)。在汽(qi)(qi)(qi)提塔(ta)內，原料(liao)氣(qi)(qi)(qi)二(er)氧(yang)化碳(tan)與合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)塔(ta)流出(chu)(chu)物(wu)(wu)(wu)（尿(niao)素原液(ye)(ye)(ye)混(hun)合(he)(he)(he)物(wu)(wu)(wu)）經(jing)過傳(chuan)質、傳(chuan)熱，帶走反應中(zhong)(zhong)剩余(yu)的(de)(de)(de)原料(liao)，并從(cong)塔(ta)頂出(chu)(chu)來。汽(qi)(qi)(qi)提塔(ta)塔(ta)頂出(chu)(chu)來的(de)(de)(de)二(er)氧(yang)化碳(tan)混(hun)合(he)(he)(he)氣(qi)(qi)(qi)與來自(zi)高壓(ya)(ya)噴射泵的(de)(de)(de)液(ye)(ye)(ye)氨(an)(an)(an)、氨(an)(an)(an)基(ji)甲酸(suan)銨液(ye)(ye)(ye)混(hun)合(he)(he)(he)進(jin)入(ru)高壓(ya)(ya)氨(an)(an)(an)基(ji)甲酸(suan)銨冷(leng)(leng)凝(ning)器(qi)，并在冷(leng)(leng)凝(ning)器(qi)中(zhong)(zhong)發生(sheng)(sheng)(sheng)反應生(sheng)(sheng)(sheng)成(cheng)(cheng)氨(an)(an)(an)基(ji)甲酸(suan)銨。冷(leng)(leng)凝(ning)器(qi)底(di)部(bu)出(chu)(chu)來的(de)(de)(de)物(wu)(wu)(wu)料(liao)。來自(zi)高壓(ya)(ya)冷(leng)(leng)凝(ning)器(qi)的(de)(de)(de)物(wu)(wu)(wu)料(liao)在合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)塔(ta)內自(zi)下(xia)而上(shang)，進(jin)一(yi)步反應生(sheng)(sheng)(sheng)成(cheng)(cheng)甲胺，甲胺轉化為(wei)尿(niao)素，并以混(hun)合(he)(he)(he)液(ye)(ye)(ye)物(wu)(wu)(wu)料(liao)的(de)(de)(de)形(xing)式(shi)從(cong)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)塔(ta)底(di)部(bu)流出(chu)(chu)。混(hun)合(he)(he)(he)液(ye)(ye)(ye)物(wu)(wu)(wu)料(liao)含(han)尿(niao)素、氨(an)(an)(an)基(ji)甲酸(suan)銨、氨(an)(an)(an)、二(er)氧(yang)化碳(tan)、水等。然(ran)后(hou)送(song)入(ru)汽(qi)(qi)(qi)提塔(ta)脫除(chu)大部(bu)分多(duo)余(yu)的(de)(de)(de)二(er)氧(yang)化碳(tan)和氨(an)(an)(an)。經(jing)汽(qi)(qi)(qi)提后(hou)的(de)(de)(de)混(hun)合(he)(he)(he)液(ye)(ye)(ye)（尿(niao)液(ye)(ye)(ye)）減壓(ya)(ya)進(jin)入(ru)循環(huan)系統。合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)塔(ta)頂部(bu)出(chu)(chu)來的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)體含(han)有(you)氨(an)(an)(an)氣(qi)(qi)(qi)、二(er)氧(yang)化碳(tan)、氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)、氮氣(qi)(qi)(qi)、氧(yang)氣(qi)(qi)(qi)、水蒸氣(qi)(qi)(qi)等。被(bei)送(song)入(ru)高壓(ya)(ya)洗滌器(qi)對其中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)氨(an)(an)(an)氣(qi)(qi)(qi)和二(er)氧(yang)化碳(tan)進(jin)行回(hui)收，即利用(yong)氨(an)(an)(an)基(ji)甲酸(suan)銨液(ye)(ye)(ye)將氨(an)(an)(an)氣(qi)(qi)(qi)、二(er)氧(yang)化碳(tan)吸收。洗滌器(qi)排出(chu)(chu)的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)體經(jing)減壓(ya)(ya)后(hou)送(song)至低壓(ya)(ya)吸收塔(ta)做進(jin)一(yi)步吸附(fu)回(hui)收。


 3. 循(xun)環 


   利(li)用降壓(ya)(ya)分解的(de)(de)(de)原理(li)使殘(can)留氨(an)(an)基甲酸銨分解成(cheng)二氧(yang)化(hua)碳和氨(an)(an)，洗滌(di)后循(xun)環(huan)(huan)利(li)用。來(lai)(lai)自(zi)高壓(ya)(ya)汽提塔的(de)(de)(de)混(hun)合液(ye)（尿液(ye)）被(bei)送入(ru)精餾塔，使部(bu)(bu)分氨(an)(an)基甲酸銨得以分解，然后進(jin)塔底(di)氣(qi)(qi)液(ye)分離器(qi)(qi)進(jin)行氣(qi)(qi)液(ye)分離。分離出的(de)(de)(de)液(ye)體(ti)（尿液(ye)）經減壓(ya)(ya)后進(jin)入(ru)閃蒸(zheng)槽。進(jin)一步閃蒸(zheng)出殘(can)留的(de)(de)(de)氨(an)(an)、二氧(yang)化(hua)碳和水蒸(zheng)氣(qi)(qi)，最(zui)后得到(dao)濃度約(yue)為73％的(de)(de)(de)尿液(ye)。之后，尿液(ye)進(jin)入(ru)尿液(ye)儲槽。從(cong)精餾塔頂部(bu)(bu)出來(lai)(lai)的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)體(ti)被(bei)送入(ru)低壓(ya)(ya)氨(an)(an)基甲酸銨冷凝(ning)器(qi)(qi)，冷凝(ning)下(xia)來(lai)(lai)的(de)(de)(de)氨(an)(an)基甲酸銨經氣(qi)(qi)液(ye)分離后循(xun)環(huan)(huan)使用。而(er)分離器(qi)(qi)出來(lai)(lai)的(de)(de)(de)混(hun)合氣(qi)(qi)體(ti)（含氨(an)(an)、二氧(yang)化(hua)碳、氧(yang)氣(qi)(qi)等）進(jin)入(ru)低壓(ya)(ya)洗滌(di)器(qi)(qi)，除(chu)不凝(ning)氣(qi)(qi)外(wai)，其他氣(qi)(qi)體(ti)被(bei)吸收并循(xun)環(huan)(huan)使用。


 4. 尿液(ye)蒸發(fa)與造粒 


   通過加(jia)熱蒸發掉(diao)凝液中(zhong)的大部分水，最(zui)后(hou)獲得商業(ye)用固(gu)體(ti)尿(niao)(niao)素顆粒(li)。凝液儲槽中(zhong)的尿(niao)(niao)液用泵送到(dao)兩段(duan)真空蒸發器，利用蒸汽對其進(jin)(jin)行(xing)蒸發，得到(dao)濃(nong)度為99.7％的濃(nong)縮(suo)尿(niao)(niao)液或尿(niao)(niao)素熔體(ti)。尿(niao)(niao)素熔體(ti)被送到(dao)尿(niao)(niao)素造(zao)粒(li)塔頂部噴頭進(jin)(jin)行(xing)造(zao)粒(li)，從塔底出來的尿(niao)(niao)素顆粒(li)進(jin)(jin)行(xing)包裝儲存。


 5. 吸收與解吸 


   利(li)用(yong)氨(an)(an)水對高(gao)壓或低壓洗滌器出來(lai)的(de)氣(qi)體（含氨(an)(an)、二氧化碳(tan)、氧氣(qi)、氮氣(qi)、氫(qing)氣(qi)等）進行(xing)有用(yong)成分(fen)（氨(an)(an)和二氧化碳(tan)）的(de)吸(xi)收(shou)(shou)，并重復利(li)用(yong)。吸(xi)收(shou)(shou)是在吸(xi)收(shou)(shou)塔(ta)內進行(xing)的(de)。解吸(xi)是對上游(you)的(de)各冷凝器過來(lai)的(de)液體（含少量(liang)的(de)尿(niao)素、氨(an)(an)、二氧化碳(tan)等）通過氨(an)(an)水吸(xi)收(shou)(shou)然(ran)后(hou)再利(li)用(yong)蒸汽加熱進行(xing)解吸(xi)的(de)方法(fa)對有用(yong)成分(fen)（尿(niao)素、氨(an)(an)和二氧化碳(tan)）進行(xing)回(hui)收(shou)(shou)。回(hui)收(shou)(shou)溶液被送回(hui)低壓氨(an)(an)基甲酸銨冷凝器重復利(li)用(yong)。



三、介質特(te)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(bu)銹鋼(gang)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(fu)蝕(shi)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(zhi)的配管(guan)設計


  主要是對塔、罐、泵、壓(ya)縮機等(deng)設備的(de)配管設計(ji)。