一(yi)、裝置簡介
尿(niao)(niao)素是氮肥系列中(zhong)最(zui)高(gao)效的(de)一(yi)(yi)種(zhong)肥料(liao)。尿(niao)(niao)素同時也是一(yi)(yi)種(zhong)重要(yao)的(de)化(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)原(yuan)料(liao)，可被(bei)用來(lai)制(zhi)造塑料(liao)、涂(tu)料(liao)，也是醫藥、制(zhi)革等生(sheng)產(chan)中(zhong)的(de)重要(yao)原(yuan)料(liao)。尿(niao)(niao)素是以液(ye)氨和二(er)(er)氧化(hua)(hua)碳為(wei)原(yuan)料(liao)、在(zai)一(yi)(yi)定的(de)壓(ya)力和溫(wen)度條件下(xia)化(hua)(hua)合而成的(de)。實(shi)際(ji)過程是分(fen)兩(liang)步(bu)(bu)完成的(de)，第一(yi)(yi)步(bu)(bu)是液(ye)氨與二(er)(er)氧化(hua)(hua)碳化(hua)(hua)合生(sheng)產(chan)液(ye)體氨基甲(jia)酸銨，第二(er)(er)步(bu)(bu)是對(dui)氨基甲(jia)酸銨進行脫水而轉化(hua)(hua)成尿(niao)(niao)素。由于反(fan)應是可逆的(de)，因此(ci)原(yuan)料(liao)的(de)轉換總是不(bu)完全(quan)的(de)。圍繞著原(yuan)料(liao)轉化(hua)(hua)率及回收循(xun)環的(de)方法，派生(sheng)出許多生(sheng)產(chan)工(gong)(gong)(gong)藝。國內應用最(zui)多的(de)生(sheng)產(chan)工(gong)(gong)(gong)藝是荷蘭STAMICORBAN的(de)二(er)(er)氧化(hua)(hua)碳汽(qi)提工(gong)(gong)(gong)藝技術。
二、典型尿素裝置的工藝及特點
二氧化碳汽提(ti)法生(sheng)產工藝大致可以分為以下幾(ji)個環節，即原料加壓、合成與汽提(ti)、循環、尿(niao)液(ye)蒸發與造(zao)粒、吸收(shou)與解吸，其工藝流程示(shi)(shi)意圖如圖2.35所示(shi)(shi)。
1. 原(yuan)料加(jia)壓
原料加(jia)壓(ya)的目的是把(ba)原料（液(ye)(ye)氨(an)(an)和二(er)(er)氧(yang)化(hua)碳）加(jia)壓(ya)到反應需要(yao)的壓(ya)力(li)條件。由外(wai)界過來(lai)的液(ye)(ye)氨(an)(an)，經(jing)液(ye)(ye)氨(an)(an)泵加(jia)壓(ya)，再經(jing)加(jia)熱器加(jia)熱后進(jin)入(ru)高壓(ya)噴(pen)射泵。在噴(pen)射泵內，與抽(chou)吸過來(lai)的氨(an)(an)基(ji)甲酸(suan)銨混(hun)合，然后送(song)(song)至(zhi)高壓(ya)氨(an)(an)基(ji)甲酸(suan)銨冷凝器頂部(bu)。液(ye)(ye)氨(an)(an)泵一(yi)般采(cai)用(yong)(yong)往復(fu)泵。由外(wai)界送(song)(song)來(lai)的二(er)(er)氧(yang)化(hua)碳，加(jia)入(ru)一(yi)定(ding)量的空(kong)(kong)氣(qi)，由二(er)(er)氧(yang)化(hua)碳壓(ya)縮機(ji)加(jia)壓(ya)送(song)(song)入(ru)二(er)(er)氧(yang)化(hua)碳汽提(ti)塔底部(bu)。加(jia)入(ru)空(kong)(kong)氣(qi)的目的是為(wei)后續(xu)的介質(zhi)中(zhong)提(ti)供一(yi)定(ding)量的氧(yang)氣(qi)，用(yong)(yong)于防止或減(jian)緩金屬的腐蝕。二(er)(er)氧(yang)化(hua)碳壓(ya)縮機(ji)一(yi)般采(cai)用(yong)(yong)兩(liang)段(duan)離心式壓(ya)縮機(ji)。
2. 合(he)成與(yu)汽提
合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)過(guo)程就是尿(niao)素(su)原(yuan)(yuan)(yuan)液(ye)(ye)生(sheng)(sheng)成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)過(guo)程，而(er)汽(qi)(qi)提則(ze)是把合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)反(fan)(fan)應(ying)中剩余的(de)(de)原(yuan)(yuan)(yuan)料(liao)(liao)分離出來(lai)(lai)并(bing)(bing)循環(huan)(huan)利用。在汽(qi)(qi)提塔(ta)(ta)(ta)內，原(yuan)(yuan)(yuan)料(liao)(liao)氣(qi)(qi)(qi)二(er)(er)氧化(hua)(hua)碳(tan)(tan)(tan)與合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)塔(ta)(ta)(ta)流出物（尿(niao)素(su)原(yuan)(yuan)(yuan)液(ye)(ye)混合(he)(he)(he)物）經過(guo)傳質、傳熱(re)，帶走反(fan)(fan)應(ying)中剩余的(de)(de)原(yuan)(yuan)(yuan)料(liao)(liao)，并(bing)(bing)從塔(ta)(ta)(ta)頂(ding)出來(lai)(lai)。汽(qi)(qi)提塔(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)頂(ding)出來(lai)(lai)的(de)(de)二(er)(er)氧化(hua)(hua)碳(tan)(tan)(tan)混合(he)(he)(he)氣(qi)(qi)(qi)與來(lai)(lai)自高(gao)壓(ya)噴射(she)泵的(de)(de)液(ye)(ye)氨(an)(an)、氨(an)(an)基(ji)甲(jia)(jia)酸(suan)(suan)銨(an)(an)液(ye)(ye)混合(he)(he)(he)進(jin)入(ru)高(gao)壓(ya)氨(an)(an)基(ji)甲(jia)(jia)酸(suan)(suan)銨(an)(an)冷(leng)凝(ning)(ning)器(qi)(qi)(qi)，并(bing)(bing)在冷(leng)凝(ning)(ning)器(qi)(qi)(qi)中發生(sheng)(sheng)反(fan)(fan)應(ying)生(sheng)(sheng)成(cheng)(cheng)(cheng)氨(an)(an)基(ji)甲(jia)(jia)酸(suan)(suan)銨(an)(an)。冷(leng)凝(ning)(ning)器(qi)(qi)(qi)底部(bu)(bu)出來(lai)(lai)的(de)(de)物料(liao)(liao)。來(lai)(lai)自高(gao)壓(ya)冷(leng)凝(ning)(ning)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)物料(liao)(liao)在合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)塔(ta)(ta)(ta)內自下而(er)上，進(jin)一(yi)步反(fan)(fan)應(ying)生(sheng)(sheng)成(cheng)(cheng)(cheng)甲(jia)(jia)胺，甲(jia)(jia)胺轉化(hua)(hua)為尿(niao)素(su)，并(bing)(bing)以混合(he)(he)(he)液(ye)(ye)物料(liao)(liao)的(de)(de)形式從合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)塔(ta)(ta)(ta)底部(bu)(bu)流出。混合(he)(he)(he)液(ye)(ye)物料(liao)(liao)含尿(niao)素(su)、氨(an)(an)基(ji)甲(jia)(jia)酸(suan)(suan)銨(an)(an)、氨(an)(an)、二(er)(er)氧化(hua)(hua)碳(tan)(tan)(tan)、水等。然后(hou)送入(ru)汽(qi)(qi)提塔(ta)(ta)(ta)脫除(chu)大部(bu)(bu)分多余的(de)(de)二(er)(er)氧化(hua)(hua)碳(tan)(tan)(tan)和氨(an)(an)。經汽(qi)(qi)提后(hou)的(de)(de)混合(he)(he)(he)液(ye)(ye)（尿(niao)液(ye)(ye)）減(jian)壓(ya)進(jin)入(ru)循環(huan)(huan)系統。合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)塔(ta)(ta)(ta)頂(ding)部(bu)(bu)出來(lai)(lai)的(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)含有氨(an)(an)氣(qi)(qi)(qi)、二(er)(er)氧化(hua)(hua)碳(tan)(tan)(tan)、氫氣(qi)(qi)(qi)、氮氣(qi)(qi)(qi)、氧氣(qi)(qi)(qi)、水蒸(zheng)氣(qi)(qi)(qi)等。被送入(ru)高(gao)壓(ya)洗滌(di)器(qi)(qi)(qi)對(dui)其中的(de)(de)氨(an)(an)氣(qi)(qi)(qi)和二(er)(er)氧化(hua)(hua)碳(tan)(tan)(tan)進(jin)行回收，即(ji)利用氨(an)(an)基(ji)甲(jia)(jia)酸(suan)(suan)銨(an)(an)液(ye)(ye)將(jiang)氨(an)(an)氣(qi)(qi)(qi)、二(er)(er)氧化(hua)(hua)碳(tan)(tan)(tan)吸收。洗滌(di)器(qi)(qi)(qi)排出的(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)經減(jian)壓(ya)后(hou)送至低(di)壓(ya)吸收塔(ta)(ta)(ta)做進(jin)一(yi)步吸附回收。
3. 循(xun)環(huan)
利用降壓(ya)分(fen)(fen)(fen)解的(de)(de)(de)原理使(shi)殘留氨(an)(an)(an)基甲酸(suan)銨(an)(an)分(fen)(fen)(fen)解成二氧化碳和(he)氨(an)(an)(an)，洗滌后(hou)(hou)(hou)循(xun)(xun)環(huan)利用。來(lai)自高壓(ya)汽提塔(ta)的(de)(de)(de)混合液(ye)（尿(niao)液(ye)）被送入(ru)精餾塔(ta)，使(shi)部分(fen)(fen)(fen)氨(an)(an)(an)基甲酸(suan)銨(an)(an)得(de)以(yi)分(fen)(fen)(fen)解，然后(hou)(hou)(hou)進(jin)(jin)(jin)塔(ta)底氣(qi)液(ye)分(fen)(fen)(fen)離(li)器進(jin)(jin)(jin)行氣(qi)液(ye)分(fen)(fen)(fen)離(li)。分(fen)(fen)(fen)離(li)出(chu)的(de)(de)(de)液(ye)體(ti)（尿(niao)液(ye)）經減(jian)壓(ya)后(hou)(hou)(hou)進(jin)(jin)(jin)入(ru)閃蒸(zheng)槽。進(jin)(jin)(jin)一步(bu)閃蒸(zheng)出(chu)殘留的(de)(de)(de)氨(an)(an)(an)、二氧化碳和(he)水(shui)蒸(zheng)氣(qi)，最后(hou)(hou)(hou)得(de)到濃度約為(wei)73％的(de)(de)(de)尿(niao)液(ye)。之后(hou)(hou)(hou)，尿(niao)液(ye)進(jin)(jin)(jin)入(ru)尿(niao)液(ye)儲(chu)槽。從精餾塔(ta)頂部出(chu)來(lai)的(de)(de)(de)氣(qi)體(ti)被送入(ru)低壓(ya)氨(an)(an)(an)基甲酸(suan)銨(an)(an)冷(leng)凝器，冷(leng)凝下(xia)來(lai)的(de)(de)(de)氨(an)(an)(an)基甲酸(suan)銨(an)(an)經氣(qi)液(ye)分(fen)(fen)(fen)離(li)后(hou)(hou)(hou)循(xun)(xun)環(huan)使(shi)用。而分(fen)(fen)(fen)離(li)器出(chu)來(lai)的(de)(de)(de)混合氣(qi)體(ti)（含氨(an)(an)(an)、二氧化碳、氧氣(qi)等）進(jin)(jin)(jin)入(ru)低壓(ya)洗滌器，除不凝氣(qi)外，其(qi)他氣(qi)體(ti)被吸收并循(xun)(xun)環(huan)使(shi)用。
4. 尿(niao)液(ye)蒸發與造粒
通過加熱(re)蒸(zheng)發(fa)掉凝(ning)液(ye)(ye)(ye)中的大部分(fen)水，最后獲得商業用固體(ti)(ti)(ti)尿素顆粒(li)。凝(ning)液(ye)(ye)(ye)儲槽(cao)中的尿液(ye)(ye)(ye)用泵送(song)到兩(liang)段真空(kong)蒸(zheng)發(fa)器，利用蒸(zheng)汽對(dui)其進行(xing)蒸(zheng)發(fa)，得到濃(nong)度為(wei)99.7％的濃(nong)縮尿液(ye)(ye)(ye)或尿素熔體(ti)(ti)(ti)。尿素熔體(ti)(ti)(ti)被送(song)到尿素造粒(li)塔頂部噴頭(tou)進行(xing)造粒(li)，從塔底出來的尿素顆粒(li)進行(xing)包裝儲存。
5. 吸(xi)收與解吸(xi)
利(li)用氨水對高壓或低壓洗滌器出來(lai)的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)（含(han)(han)氨、二(er)(er)氧化(hua)(hua)碳、氧氣(qi)(qi)(qi)、氮氣(qi)(qi)(qi)、氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)等）進(jin)行(xing)(xing)(xing)有用成分(fen)（氨和二(er)(er)氧化(hua)(hua)碳）的(de)(de)(de)吸(xi)(xi)收(shou)(shou)(shou)，并重復利(li)用。吸(xi)(xi)收(shou)(shou)(shou)是(shi)在吸(xi)(xi)收(shou)(shou)(shou)塔內進(jin)行(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)。解(jie)吸(xi)(xi)是(shi)對上游的(de)(de)(de)各(ge)冷凝器過(guo)來(lai)的(de)(de)(de)液(ye)體(ti)（含(han)(han)少量(liang)的(de)(de)(de)尿素、氨、二(er)(er)氧化(hua)(hua)碳等）通過(guo)氨水吸(xi)(xi)收(shou)(shou)(shou)然后再利(li)用蒸汽加熱進(jin)行(xing)(xing)(xing)解(jie)吸(xi)(xi)的(de)(de)(de)方法對有用成分(fen)（尿素、氨和二(er)(er)氧化(hua)(hua)碳）進(jin)行(xing)(xing)(xing)回(hui)收(shou)(shou)(shou)。回(hui)收(shou)(shou)(shou)溶液(ye)被送回(hui)低壓氨基(ji)甲酸銨(an)冷凝器重復利(li)用。
三(san)、介質特點(dian)
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，對不銹鋼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蝕特性。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、尿素裝置的配管設計
主(zhu)要是對塔、罐(guan)、泵、壓縮機等設備(bei)的配管設計。
