尿素工艺说明分析.doc

3.3 工艺流程说明尿素生产工艺主要包括：二氧化碳压缩和脱氢、液氨升压、高压合成与汽提回收、低压分解回收与真空预浓缩、蒸发与造粒、工艺冷凝液处理等工序。（1）二氧化碳压缩和脱氢从合成氨装置来的二氧化碳气体压力0.15MPaA、温度40，经过CO2液滴分离罐（S3101）与工厂空气管网来的一定量的空气混合，一起进入二氧化碳压缩机（K3102）。压缩机二段出来的温度约165的二氧化碳进入脱氢反应器，在脱氢反应器（R3101）中H2与O2反应转化为H2O。脱氢后二氧化碳含氢及其它可燃气体小于50ppm，脱氢的目的是防止高压洗涤器（E3203）排出气发生爆炸。脱氢后二氧化碳的温度约215（视二氧化碳气体中氢含量而定），再经冷却、分离后进入二氧化碳压缩机三段（在二氧化碳压缩机三段入口对二氧化碳气中的含氧量自动检测）。二氧化碳最终压缩到l5.0 MPaA，送去汽提塔（E3201）。二氧化碳压缩机由蒸汽透平驱动。蒸汽透平的转速，由速度控制器控制并自动调节，以适应尿素的生产负荷。（2）液氨升压来自合成氨装置的液氨压力2.5MPaA、温度34，经氨过滤器（F3101）滤去杂质后进入高压氨泵（P3101A/B）的入口。高压氨泵（P3101A/B）的入口设有液氨缓冲罐（V3102）。液氨经高压氨泵（P3101A/B）加压到18MPaA后经液氨预热器（E3204）温度升到大约90，送到高压喷射器（J3201）作为为甲铵喷射器的驱动流体，利用其过量压头，将高压洗涤器（E3203）来的甲铵液带入甲铵冷凝器（E3202）。（3）高压合成与汽提回收从甲铵冷凝器（E3202）底部出来的液体甲铵和少量的未冷凝的氨和二氧化碳，分别用两条管线送入尿素合成塔（R3201）底部。液相加气相物料总NH3CO2(摩尔比)为3.1。温度为l67l72。尿素合成塔（R3201）内设有12 块筛板，形成类似几个串联的反_i_应器，塔板的作用是防止物料在塔内返混，保证停留时间均匀，提高转化率。物料从塔底升到塔顶，温度上升到183l85，经过溢流管从塔下出口排出，经过液位控制阀进入汽提塔（E3201）上部，再经塔内液体分配器均匀地分配到每根汽提管中，沿管壁成液膜下降。液体的均匀分配，以及在内壁成膜是非常重要的，否则汽提管会被腐蚀。由塔下部导入的二氧化碳气体，在管内与合成反应液逆流接触，壳侧用蒸汽加热。合成反应液中过剩氨及未转化的甲铵将被汽提蒸出和分解，从塔顶排出。尿液及少量未分解的甲铵从塔底排出。氨蒸出率约85，甲铵分解率约75。从汽提塔（E3201）顶部排出180l82的气体，与高压喷射器（J3201）出来的甲铵液一起进入甲铵冷凝器（E3202）顶部。甲铵冷凝器（E3202）是一个管壳式换热器。物料走管内，壳程副产蒸汽，根据副产蒸汽压力高低，可以调节氨和二氧化碳的冷凝程度。但要保留一部分气体在尿素合成塔（R3201）内冷凝，以提供尿素合成塔（R3201）内甲铵转化为尿素所需热量，从而达到自热平衡。所以把控制副产蒸汽压力作为控制合成塔温度、压力的条件之一。为了使进入甲铵冷凝器（E3202）上部的气、液相得到充分的混合，增加接触时间，在甲铵冷凝器（E3202）上部设有一个液体分布器。从尿素合成塔（R3201）顶排出的气体，温度约为183l85，进入高压洗涤器（E3203）。在这里将气体中的氨和二氧化碳被甲铵液冷凝吸收，然后经甲铵冷凝器（E3202）再返回合成塔。未冷凝气体主要是惰性气体，含有少量的氨，自高压洗涤器排出，减压后进入第一吸收塔（C3201），进一步被来自第一吸收塔给料泵（P3705A/B）的工艺冷凝液和蒸汽冷凝液洗涤吸收，洗涤后的气体排入排放筒（X3801），液体送到第二吸收塔（C3305）。高压洗涤器（E3203）分为三个部分：上部为预防爆炸而充以惰性气体的空腔；中部为鼓泡吸收段；下部为管式浸没式冷凝段。从尿素合成塔（R3201）来的气体，先进入上部空腔，作为防爆的惰性气体(氨和二氧化碳之和不小于89)，然后导_瑊入下合成塔的操作是否正常。从高压洗涤器（E3203）中部溢流出的甲铵液，其压力与合成塔顶部的压力相等。用高压喷射器（J3201）将其引入较高压力的甲铵冷凝器（E3202）(约高出0.3MPa)。来自高压氨泵（P3101A/B）的液氨，压力约为l8MPaA，进入高压喷射器（J3201），将高压洗涤器（E3203）来的甲铵升压，一起进入甲铵冷凝器（E3202）的顶部。高压喷射器（J3201）设在与尿素合成塔（R3201）底部相同的标高。从尿素合成塔（R3201）底引出一股合成反应液，与高压洗涤器（E3203）的甲铵液混合，然后一起进入高压喷射器（J3201）。引出这股合成反应液的目的，第一是为了保证经常有足够的液体来满足高压喷射器（J3201）的吸入要求，不必为高压洗涤器（E3203）设置复杂的流量或液位控制系统；第二，尿素合成塔（R3201）引出的合成反应液含有一定量的尿素，可使高压冷凝器（E3203）中的液体沸点得到提高，对副产蒸汽有利。（4）低压分解回收与真空预浓缩来自汽提塔（E3201）底部的尿素-甲铵溶液，经过汽提塔（E3201）的液位控制阀减压到0.45MPaA，进入精馏塔（C3301），在降膜式低压分解器（E3301）中，溶液中尚未分解的甲铵进一步分解，底部溶液中尿素浓度提高到70%左右。精馏塔（C3301）和低压分解器（E3301）组合在一起，在溶液进入低压分解器（E3301）的管束之前，先在精馏塔（C3301）中闪蒸，然后进入管束；下部管束为分解段，残余甲铵在此进行分解。这一反应所需热量，由0.44MPaA，147的蒸汽提供。在列管顶部有液体分布器，使溶液在管的内壁形成均匀的液膜。底部出来的尿液温度为140，压力0.45MPaA，含氨量为12(质量)，二氧化碳为0.51.0(质量)。从精馏塔（C3301）顶部排出的含有氨和二氧化碳的气体，送往真空预浓缩器（E3302）壳程。在那里被由回流泵（P3802A/B）来的碳铵液部分吸收冷凝。这些吸收和冷凝的热量，被用来蒸发尿素溶液的水分，以节省蒸汽。真空预浓缩器（E3302）壳侧的汽液混合物，在低压甲铵冷凝器（E3303）中最终冷凝，冷凝热用密闭循环冷却水移走。在低压甲铵冷凝器（E3303）中，二氧化碳几乎全部被吸收。从低压甲铵冷凝器（E3303）出来的气液混合物，进入低压碳铵分离罐（V3303），在那里进行气液分离。分离出的气相进入低压吸收塔（C3304）的底部，鼓泡吸收后进入低压吸收塔冷却段，上升的气体冷却后进入低压吸收塔（C3304）上部的填料段，与从顶部下来的洗涤液逆流接触后排出低压吸收塔（C3304）进入第二吸收塔（C3305）。低压吸收塔（C3304）的液相自流至低压甲铵冷凝器（E3303）。低压碳铵分离罐（V3303）分离出的碳铵液经高压甲铵泵（P3102A/B）加压返回到高压洗涤器（E3203）的底部。由低压分解器（E3301）底部来的溶液，减压到0.035MPaA 进入降膜式真空预浓缩器（E3302），在此进一步提高尿液的浓度。此设备由两部分组成：上部为真空预浓缩分离器（S3302），下部为列管式真空预浓缩器（E3302）。在上部进行闪蒸分离，气体被分离并送往真空系统冷凝；溶液进入下部真空预浓缩器（E3302），最后残留的甲铵在此被分解。尿液浓度由70左右上升到80%左右，温度约90。所需热量由来自精馏塔（C3301）顶部的气体与回流泵（P3802A/B）送来的碳铵液冷凝热供给，以节省蒸汽。底部尿液进入尿素溶液小槽，再通过尿素溶液泵（P3303A/B）送往蒸发工段。（5） 蒸发与造粒从真空预浓缩器（E3302）出来的尿素溶液浓度约80%，经过尿素溶液泵（P3303A/B）进入升膜式一段蒸发器（E3401）的管侧，壳侧用0.44MPaA、147的低压蒸汽加热。加热后进入一段蒸发分离器（S-3401）进行气液分离，压力控制在0.033MPaA,气相被送到一段真空系统冷凝器中冷凝，在此，尿液浓度约为95%(wt)、温度为130；自流进入升膜式二段蒸发器（E3402）管侧，壳侧用0.70MPaA，165的蒸汽加热，加热后迅速进入二段蒸发分离器（S3402）进行气液分离,压力为0.0033MPaA。气相被送到二段真空系统冷凝器中冷凝。液相尿液浓度在99.7%（wt）、温度控制在140，通过熔融尿素泵（P3401A/B）送入造粒塔（G3601）顶部的造粒喷头（G3602）进行造粒，二段蒸发分离器（S-3402）的液位由泵出口管线上的液位控制阀控制。造粒塔内，造粒喷头出来的尿液液滴降落与上升的空气逆流接触，空气通过自然的气流带走尿液液滴的结晶热，液滴凝固降落到底部通过刮料机（B3604）进入成品皮带（B3605），造粒喷头（鍬_.3絖4G3602）的转速和喷头小孔直径控制粒子的大小。造粒塔顶部的粉尘，由尿素粉尘回收系统回收。保证造粒塔顶部排放的废气达到国家环保标准。（6） 工艺冷凝液收集工艺冷凝液槽（V3703）,分为A 和B 室。真空预浓缩器（E3302）的气相和一段分离器（S3401）的气相经过一段真空系统冷凝器中冷凝，大部分气体被冷凝下来进入工艺冷凝液槽的B 室，未凝气被蒸发喷射器抽取送常压吸收塔进行洗涤回收，二段分离器（S3402）的气相通过喷射器送入二段真空系统冷凝器中冷凝，大部分汽体被冷凝下来进入工艺冷凝液槽（V3703）的A 室，没有冷凝的气相被蒸发喷射器抽取送常压吸收塔进行洗涤回收，液相进入工艺冷凝液槽（V3703）的A 室。未凝气被喷射器抽取送到常压吸收塔进行洗涤回收。在真空系统冷凝器所有的冷凝热被冷却水移走。（7） 0.7MPaA的第一吸收塔和常压的第二吸收塔来自高压洗涤器（E3203）减压后的气体，含有少量的氨和二氧化碳，进入第一吸收塔的底部，来自工艺冷凝液槽（V3703） A 室的工艺冷凝液经过第一吸收塔给料泵（P3705A/B）升压后进入第一吸收塔给料冷却器（E3206）冷却，然后送入第一吸收塔（C3201）中部，与底部近来的气体逆向接触，吸收其中的氨和二氧化碳，吸收后的气相继续上升和从顶部进入的蒸汽冷凝液逆流接触，进一步吸收，经过两次吸收后的气体通过放空筒（X3801）排入大气。吸收下来的液体进入第二吸收塔（C3305）底部。来自低压吸收塔（C3304）、回流冷凝器（E3804）的气相以及来自真空系统的未冷凝气体进入第二吸收塔（C3305）的底部，气体在上升过程中首先被自循环冷凝液吸收，然后再被来自工艺冷凝液槽（V3703） A室的工艺冷凝液，经过第一吸收塔给料泵（P3705）的工艺冷凝液吸收，最后被从顶部进入的蒸汽冷凝液进一步的吸收，吸收后的气体通过放空筒（X3801）排入大气。第二吸收塔的底部的液相经过第二吸收塔循环泵（P3309）升压，通过第二吸收塔循环冷却器（E3312）冷却后进入第二吸收塔（C3305）和底部上升的气相进一步的循环吸收。另一部分液相则进入工艺冷凝液槽的B室。（8） 工艺冷凝液处理收集在工艺冷凝液槽（V3703）中B室的工艺冷凝液被解吸塔给料泵（P3703A/B）输送到第一解吸塔（C3801）中，在进第一解吸塔（C3801）前，进料与第二解吸塔（C3802）的底部排出液经过解吸塔换热器（E-3802）换热，温度上升到115。在第一解吸塔（C3801）内大部分NH3和CO2被从第二解吸塔（C3802）、水解塔（C3803）来的气相汽提。沿塔向下流时，工艺冷凝液与从第二解吸塔（C3802）和水解塔（C3803）来的向上的气相换热，温度上升，结果使液相中的NH3和CO2被汽提出来。离开第一解吸塔（C3801）的气相进入回流冷凝器（E3804）中冷凝。冷凝后气相减压后送去第二吸收塔（C3305），液相经回流泵（P3802A/B）送出，一部分回流至第一解吸塔（C3801）顶部，用于控制第一解吸塔（C3801）顶部的温度，一部分送至真空预浓缩器（E3302）壳侧。经过解吸后的来自第一解吸塔（C3801）底部溶液经过水解给料泵（P