14万吨尿素工艺流程

工工 艺艺 流流 程程 尿素生产的基本原理及工艺条件尿素生产的基本原理及工艺条件 1 尿素合成的基本原理 尿素合成的基本原理 生产尿素的原料是 NH3和 CO2 尿素合成反应分两步进行 第一步 2NH3 CO2 NH2COONH4 Q1 第二步 NH2COONH4 CO NH2 2 H2O Q2 第一步 是强放热反应 加压下反应速度很快 第二步是温和的吸热反应 反应速度相对较慢 总反应式 2NH3 CO2 CO NH2 2 H2O Q2 这是一体积缩小的可逆放热反应 合成反应的 CO2转化率受压力 温度 进料的 NH3 CO2摩尔比 H2O CO2 摩尔比和在合成塔内的停留时间等诸因素的影响 合成反应速度随温度增高而 加快 随压力增高而加快 但当压力增大到一定值后 再提高压力 转化率不 再有明显的提高 提高反应物氨的浓度 也可增大 CO2转化率 在生产过程中由于氨比二氧 化碳容易回收 一般使氨过量 另外转化率还受合成塔容积极因素的限制 不 可能达到平衡转化率 2 尿素生产的工艺条件 尿素生产的工艺条件 根据尿素合成的基本原理 本装置尿素合成的工艺操作条件是 温度 170 186 压力 19 8Mpa 氨与二氧化碳的摩尔比 NH3 CO2 为 4 1 水与二氧 化碳的摩尔比 H2O CO2 约 0 65 CO2转化率约 65 工艺流程说明工艺流程说明 一 二氧化碳压缩一 二氧化碳压缩 来自脱碳工序的 CO2气 其纯度为 98 5 干基 体积 为了防腐的需要 加入空气 空气加入量相当于原料 CO2气体含 0 5 干基 体积 上述气体 经液滴分离器分离后进入 CO2压缩机 经压缩至 20 MPa 表 温度大约为 125 送往尿素合成塔 二 氨的输送及尿素合成二 氨的输送及尿素合成 自界区来的液氨 压力为 1 9 2 1MPa 表 经液氨过滤器及流量计记录流 量后入液氨缓冲槽的原料室 来自氨冷凝器的循环液氨进入氨缓冲槽的回流室 其中一部份越过挡板 与原料氨混合后 经液氨泵加压至 20 MPa 表 送往预热 器 被蒸汽冷凝液加热至大约 40 70 进入尿素合成塔 液氨缓冲槽回流室的液 氨作为一吸塔的回流氨 原料 CO2气 液氨 循环工序来的一段甲铵液同时送入预混器后 再进入第 一尿素合成塔底部 经一塔出口连通阀进入第二合成塔底部 在约 20MPa 表 183 合成条件下 约 65 左右的 CO2转化为尿素 反应混合物自塔顶排出 尿素合成塔压力由出口压力调节阀控制 三 循环回收三 循环回收 尿素合成塔的反应混合物经出口压力调节阀减压至 1 7MPa 表 进入预 分离器 气相去闪蒸换热段与二段甲铵液混合溶液进入一吸外冷器 A 再进 入一吸外冷器 B 预分离的尿素溶液进入预蒸馏塔 预蒸馏的尿素溶液经蒸 馏段下部流入一段分解加热器 分解热由加入壳侧的中压蒸汽提供 溶液被加 热到 160 在此甲铵的分解率约为 88 总氨蒸出率为 90 出一段分解加 热器的气液混合物入预蒸馏塔底部的分离段 气体自下而上地通过蒸馏段自塔 顶排往一段蒸发器热能回收段与二段甲铵液混合溶液进入一吸外冷 B 尿液 经液位调节阀入二段分解塔 一段分解系统所需的防腐空气由合成氨提供 空气从一段分解加热器尿素 溶液入口管道上补入 来自预蒸馏塔的一段分解气与二段循环来的甲铵液在一段蒸发器热能回收 段混合 一段分解气部份冷凝 放出的冷凝热用于加热尿素溶液 出热能回收 段的气液混合物与闪蒸换热段的气液混合物混合经外冷却器 B 进入一段吸收塔 底部 气体通过鼓泡吸收 未吸收的气体进入一段吸收塔上部的精洗段 气体 中的 CO2被来自惰性气体洗涤器的浓氨水与来自液氨缓冲槽的回流氨洗涤吸收 塔顶排出的气体几乎为纯净的氨 其中含 CO2小于 100ppm 该气体进入氨冷 器 A1A2 部分气氨被冷凝下来流往液氨缓冲槽 出氨冷凝器 A1A2 的气 体经惰洗器防爆空间后 依次进入氨冷凝 B 氨冷凝器 C 冷凝液氨也流 入液氨缓冲槽 未冷凝气体送至惰洗器 被来自二段循环第二冷凝器的氨水吸 收 出惰性气体洗涤器的浓氨水送入一段吸收塔顶部 出一段吸收塔底部的甲 铵液经一段甲铵泵送入合成塔 未冷凝气体尾气减压至 0 3 0 5mpa送至精洗塔 用蒸发冷凝液洗涤气体中的氨后放空 液体作为二循一冷补给液 予蒸馏排出的尿液经液位调节阀减压至 0 29 0 39mpa 表 后 送入二段 分解塔上部的填料 溶液与来自二段分解塔加热段的气体逆流接触后进入加热 段被蒸汽加热到 138 142C 尿素溶液中残留的过剩氨与甲铵基本蒸出 出加 热段的气液混合物经分离后 尿素溶液经液位调节阀减压送往闪蒸槽 气体经 填料段分离后从塔顶排出 与来自解吸系统的解吸气混合后进入二循一冷凝器 被蒸发冷凝液吸收 生成的二甲液由二甲泵分别送往一段蒸发器热能回收段和 闪蒸换热段 出二循一冷凝器的气体在二循二冷冷凝器内继续由蒸发冷凝液吸 收 生成的氨水由氨水泵送往惰洗器 尾气去尾吸塔 精洗塔尾气与二循二冷凝器尾气混合后由尾吸塔底部进入 被来自尾吸泵 的碳铵液吸收后 液体又回碳铵槽 尾气通过放空总管放空 精洗塔的液体进 入二循一冷吸收二段分解气和解吸气体 四 尿素溶液加工 出二分塔的尿素溶液液位调节阀减压至 0 04MPa 绝 进入闪蒸槽 在此气 液混合被分离 出闪蒸槽的尿素溶液温度约为 95 溶液中尿素含量约为 71 该溶液入一段蒸发器 在 0 04MPa 绝 下 尿素溶液经热能回收段和蒸汽加热 段被加热到 130 浓度达到大约 96 重量 在一段蒸发器分离段分离出的 尿素溶液去二段蒸发器 在 0 09MPa 绝 140 下被浓缩到 99 7 重量 经二段蒸发器上部的分离段分离后 熔融尿素由熔融泵送往造粒塔顶的旋转喷 头进行造粒 造粒塔底得到的成品颗粒由胶带输送至包装楼称量包装 当蒸发系统操作不正常 从闪蒸槽出来的尿素溶液可暂时贮存在尿液槽中 蒸发造粒系统正常后 由尿液泵送入一段蒸发器 闪蒸气经闪蒸冷凝器冷凝后气相与一蒸二次分离器气相送入一段蒸发冷凝 器冷凝 不凝气由一段蒸发喷射器抽至放空总管放空 一蒸气相经一蒸二次分离器气液分离后气相进入一蒸冷凝器 液相送至尿 液槽 二段蒸发气进入二段蒸发冷凝器冷凝 冷凝后的液体进入二表槽 不凝气由 二段蒸发喷射器 A 抽至中间冷凝器冷凝 不凝气由二段蒸发喷射器 B 抽 至放空总管放空 界界 区区 条条 件件 一 进界区条件一 进界区条件 1 液氨 液氨 来源 氨库 成份 NH3 99 5 重量 压力 1 9 2 1Mpa 表 温度 40 2 CO2气气 来源 合成氨脱碳工段 成份 CO2 98 5 体积 干基 压力 0 01Mpa 表 温度 40 3 蒸汽 蒸汽 来源 合成氨装置及锅炉 成份 CL 0 5PPM 压力 0 9 1 5Mpa 表 4 冷却水 冷却水 来源 循环水设施 压力 0 4 0 1Mpa 表 温度 20 38 5 脱盐软水 脱盐软水 来源 化水站 压力 0 5 0 1Mpa 表 温度 常温 6 电 电 规格 6000V 380V 50HZ 7 仪表空气 仪表空气 来源 仪表空压站 质量 无油 无尘 温度 常温 8 防腐空气 防腐空气 来源 合成氨装置联压机 压力 1 0 3 0Mpa 表 温度 40 二 送出尿素界区条件二 送出尿素界区条件 1 蒸汽冷凝液 蒸汽冷凝液 压力 0 5 0 1Mpa 表 温度 70 2 解吸塔排出液 解吸塔排出液 成份 含氨量 0 1 0 5 重量 含尿素 0 01 0 4 重量 主要控制指标主要控制指标 一 二氧化碳压缩一 二氧化碳压缩 1 一段入口压力 0 001 0 055MPa 表 2 原料气 CO2纯度 CO2 97 干基 3 防腐空气加入量 CO2气体中含 O2量为 0 2 0 8 干基 二 合成系统二 合成系统 1 合成塔操作压力 19 8 0 2MPa 表 2 合成塔操作温度 顶部 183 3 底部 174 3 3 合成塔入口反应物 NH3 CO2 3 6 4 2 分子比 4 合成塔入口反应物 H2O CO2 0 6 0 7 分子比 5 合成塔转化率 62 68 三 循环系统三 循环系统 1 一段循环系统操作压力 1 7 0 05MPa 表 2 一分加热器出口尿液温度 156 4 3 一甲温度 82 100 4 精洗塔出口气体含氨量 5 体积 5 一吸塔出口气体温度 40 52 6 二段循环系统操作压力 0 12 0 2 5MPa 表 7 二分塔出口尿液温度 138 4 8 二甲液成分 CO2 12 25 重量 NH3 28 40 重量 9 氨水 NH317 40 CO2 0 5 6 四 蒸发造粒系统四 蒸发造粒系统 1 一段蒸发器压力 0 04 0 01MPa 表 现场压力 2 一段蒸发器温度 125 134 3 二段蒸发器压力 0 08 0 095Mpa 表 现场压力 4 二段蒸发器温度 132 144 5 成品尿素一级品 合格品 优级品 含氮量 46 4 重量 46 重量 46 5 重量 含水量 0 5 重量 1 0 重量 0 5 重量 缩二尿 1 0 重量 1 5 重量 0 9 重量 粒度 95