一、裝置簡介


  尿(niao)素(su)(su)是(shi)氮肥系(xi)列中最(zui)高效(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)一種(zhong)肥料(liao)(liao)。尿(niao)素(su)(su)同時也(ye)是(shi)一種(zhong)重要的(de)(de)(de)(de)(de)化(hua)工原(yuan)料(liao)(liao)，可被用(yong)(yong)來制(zhi)(zhi)造塑料(liao)(liao)、涂料(liao)(liao)，也(ye)是(shi)醫藥、制(zhi)(zhi)革等生(sheng)產中的(de)(de)(de)(de)(de)重要原(yuan)料(liao)(liao)。尿(niao)素(su)(su)是(shi)以液(ye)氨和二(er)氧(yang)化(hua)碳為原(yuan)料(liao)(liao)、在(zai)一定的(de)(de)(de)(de)(de)壓力和溫度條件下化(hua)合而(er)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)。實際過程是(shi)分兩(liang)步(bu)完成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)，第一步(bu)是(shi)液(ye)氨與二(er)氧(yang)化(hua)碳化(hua)合生(sheng)產液(ye)體氨基(ji)甲酸(suan)銨，第二(er)步(bu)是(shi)對氨基(ji)甲酸(suan)銨進行脫水而(er)轉化(hua)成(cheng)尿(niao)素(su)(su)。由于反(fan)應(ying)是(shi)可逆的(de)(de)(de)(de)(de)，因此原(yuan)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)轉換(huan)總是(shi)不完全的(de)(de)(de)(de)(de)。圍繞著原(yuan)料(liao)(liao)轉化(hua)率及回收(shou)循環的(de)(de)(de)(de)(de)方法，派生(sheng)出許(xu)多(duo)生(sheng)產工藝。國(guo)內應(ying)用(yong)(yong)最(zui)多(duo)的(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)產工藝是(shi)荷(he)蘭(lan)STAMICORBAN的(de)(de)(de)(de)(de)二(er)氧(yang)化(hua)碳汽提工藝技術。


二、典型尿素裝置的工(gong)藝(yi)及特點(dian)


  二氧化(hua)碳汽(qi)提(ti)(ti)法生產工(gong)藝(yi)大(da)致(zhi)可以(yi)分(fen)為以(yi)下幾個環節，即原料加壓(ya)、合成與汽(qi)提(ti)(ti)、循環、尿(niao)液蒸(zheng)發與造粒、吸收與解(jie)吸，其工(gong)藝(yi)流(liu)程示意圖如圖2.35所示。


35.jpg


 1. 原料加壓 


   原(yuan)料(liao)加(jia)(jia)壓(ya)(ya)的(de)(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)(de)是把原(yuan)料(liao)（液(ye)(ye)氨和二(er)(er)(er)氧化(hua)碳(tan)）加(jia)(jia)壓(ya)(ya)到反應需要的(de)(de)(de)(de)壓(ya)(ya)力條件。由外界過來(lai)的(de)(de)(de)(de)液(ye)(ye)氨，經液(ye)(ye)氨泵(beng)加(jia)(jia)壓(ya)(ya)，再(zai)經加(jia)(jia)熱器加(jia)(jia)熱后(hou)進入高(gao)壓(ya)(ya)噴射泵(beng)。在噴射泵(beng)內，與抽(chou)吸過來(lai)的(de)(de)(de)(de)氨基甲酸(suan)銨(an)混(hun)合，然后(hou)送(song)至高(gao)壓(ya)(ya)氨基甲酸(suan)銨(an)冷凝(ning)器頂部。液(ye)(ye)氨泵(beng)一般采用(yong)往復(fu)泵(beng)。由外界送(song)來(lai)的(de)(de)(de)(de)二(er)(er)(er)氧化(hua)碳(tan)，加(jia)(jia)入一定量(liang)的(de)(de)(de)(de)空氣(qi)，由二(er)(er)(er)氧化(hua)碳(tan)壓(ya)(ya)縮機(ji)(ji)加(jia)(jia)壓(ya)(ya)送(song)入二(er)(er)(er)氧化(hua)碳(tan)汽提(ti)塔底部。加(jia)(jia)入空氣(qi)的(de)(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)(de)是為后(hou)續的(de)(de)(de)(de)介質中(zhong)提(ti)供(gong)一定量(liang)的(de)(de)(de)(de)氧氣(qi)，用(yong)于防(fang)止或(huo)減緩金屬的(de)(de)(de)(de)腐蝕(shi)。二(er)(er)(er)氧化(hua)碳(tan)壓(ya)(ya)縮機(ji)(ji)一般采用(yong)兩段(duan)離心式壓(ya)(ya)縮機(ji)(ji)。


 2. 合成(cheng)與汽提 


   合(he)(he)(he)成的(de)(de)(de)(de)(de)過程就是尿(niao)(niao)素原(yuan)(yuan)液生(sheng)成的(de)(de)(de)(de)(de)過程，而(er)(er)汽(qi)提(ti)則是把合(he)(he)(he)成反應中(zhong)剩余的(de)(de)(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)分離出(chu)(chu)來(lai)并(bing)循環利(li)用(yong)。在汽(qi)提(ti)塔(ta)(ta)(ta)內(nei)，原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)氣二(er)(er)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)碳(tan)與合(he)(he)(he)成塔(ta)(ta)(ta)流出(chu)(chu)物(wu)（尿(niao)(niao)素原(yuan)(yuan)液混合(he)(he)(he)物(wu)）經過傳質、傳熱，帶走反應中(zhong)剩余的(de)(de)(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)，并(bing)從(cong)塔(ta)(ta)(ta)頂出(chu)(chu)來(lai)。汽(qi)提(ti)塔(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)頂出(chu)(chu)來(lai)的(de)(de)(de)(de)(de)二(er)(er)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)碳(tan)混合(he)(he)(he)氣與來(lai)自高(gao)壓(ya)噴射泵的(de)(de)(de)(de)(de)液氨(an)(an)(an)、氨(an)(an)(an)基(ji)甲酸(suan)(suan)銨液混合(he)(he)(he)進(jin)(jin)(jin)入(ru)高(gao)壓(ya)氨(an)(an)(an)基(ji)甲酸(suan)(suan)銨冷(leng)(leng)凝(ning)器(qi)(qi)(qi)，并(bing)在冷(leng)(leng)凝(ning)器(qi)(qi)(qi)中(zhong)發生(sheng)反應生(sheng)成氨(an)(an)(an)基(ji)甲酸(suan)(suan)銨。冷(leng)(leng)凝(ning)器(qi)(qi)(qi)底部出(chu)(chu)來(lai)的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)料(liao)(liao)。來(lai)自高(gao)壓(ya)冷(leng)(leng)凝(ning)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)料(liao)(liao)在合(he)(he)(he)成塔(ta)(ta)(ta)內(nei)自下而(er)(er)上，進(jin)(jin)(jin)一(yi)步反應生(sheng)成甲胺，甲胺轉化(hua)(hua)(hua)為尿(niao)(niao)素，并(bing)以混合(he)(he)(he)液物(wu)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)形式從(cong)合(he)(he)(he)成塔(ta)(ta)(ta)底部流出(chu)(chu)。混合(he)(he)(he)液物(wu)料(liao)(liao)含尿(niao)(niao)素、氨(an)(an)(an)基(ji)甲酸(suan)(suan)銨、氨(an)(an)(an)、二(er)(er)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)碳(tan)、水等。然后送(song)入(ru)汽(qi)提(ti)塔(ta)(ta)(ta)脫除(chu)大部分多余的(de)(de)(de)(de)(de)二(er)(er)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)碳(tan)和(he)氨(an)(an)(an)。經汽(qi)提(ti)后的(de)(de)(de)(de)(de)混合(he)(he)(he)液（尿(niao)(niao)液）減壓(ya)進(jin)(jin)(jin)入(ru)循環系統。合(he)(he)(he)成塔(ta)(ta)(ta)頂部出(chu)(chu)來(lai)的(de)(de)(de)(de)(de)氣體含有氨(an)(an)(an)氣、二(er)(er)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)碳(tan)、氫氣、氮氣、氧(yang)氣、水蒸(zheng)氣等。被(bei)送(song)入(ru)高(gao)壓(ya)洗(xi)滌器(qi)(qi)(qi)對其中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)氨(an)(an)(an)氣和(he)二(er)(er)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)碳(tan)進(jin)(jin)(jin)行(xing)回收(shou)，即利(li)用(yong)氨(an)(an)(an)基(ji)甲酸(suan)(suan)銨液將氨(an)(an)(an)氣、二(er)(er)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)碳(tan)吸收(shou)。洗(xi)滌器(qi)(qi)(qi)排出(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)氣體經減壓(ya)后送(song)至低壓(ya)吸收(shou)塔(ta)(ta)(ta)做進(jin)(jin)(jin)一(yi)步吸附回收(shou)。


 3. 循環(huan) 


   利用降壓(ya)(ya)分解的(de)原理(li)使殘留(liu)氨(an)基(ji)甲酸(suan)銨分解成二氧(yang)化(hua)碳(tan)和(he)氨(an)，洗(xi)滌后(hou)(hou)循(xun)環利用。來(lai)自(zi)高壓(ya)(ya)汽(qi)提塔(ta)(ta)的(de)混合液(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)（尿(niao)液(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)）被(bei)(bei)送(song)入(ru)精(jing)餾塔(ta)(ta)，使部分氨(an)基(ji)甲酸(suan)銨得以分解，然后(hou)(hou)進(jin)(jin)(jin)塔(ta)(ta)底(di)氣(qi)液(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)分離(li)器(qi)(qi)進(jin)(jin)(jin)行氣(qi)液(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)分離(li)。分離(li)出(chu)的(de)液(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)體（尿(niao)液(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)）經減壓(ya)(ya)后(hou)(hou)進(jin)(jin)(jin)入(ru)閃(shan)蒸(zheng)槽(cao)。進(jin)(jin)(jin)一步閃(shan)蒸(zheng)出(chu)殘留(liu)的(de)氨(an)、二氧(yang)化(hua)碳(tan)和(he)水(shui)蒸(zheng)氣(qi)，最后(hou)(hou)得到濃度(du)約為(wei)73％的(de)尿(niao)液(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)。之后(hou)(hou)，尿(niao)液(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)進(jin)(jin)(jin)入(ru)尿(niao)液(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)儲槽(cao)。從精(jing)餾塔(ta)(ta)頂部出(chu)來(lai)的(de)氣(qi)體被(bei)(bei)送(song)入(ru)低壓(ya)(ya)氨(an)基(ji)甲酸(suan)銨冷凝器(qi)(qi)，冷凝下(xia)來(lai)的(de)氨(an)基(ji)甲酸(suan)銨經氣(qi)液(ye)(ye)(ye)(ye)(ye)分離(li)后(hou)(hou)循(xun)環使用。而分離(li)器(qi)(qi)出(chu)來(lai)的(de)混合氣(qi)體（含氨(an)、二氧(yang)化(hua)碳(tan)、氧(yang)氣(qi)等）進(jin)(jin)(jin)入(ru)低壓(ya)(ya)洗(xi)滌器(qi)(qi)，除不(bu)凝氣(qi)外，其他氣(qi)體被(bei)(bei)吸收并循(xun)環使用。


 4. 尿液蒸發與造粒 


   通過加熱蒸發掉凝液(ye)(ye)中的(de)大部(bu)分水，最后獲得(de)商(shang)業用(yong)(yong)固體尿(niao)素(su)顆粒(li)。凝液(ye)(ye)儲槽(cao)中的(de)尿(niao)液(ye)(ye)用(yong)(yong)泵(beng)送到兩(liang)段真空(kong)蒸發器，利用(yong)(yong)蒸汽對其進(jin)行蒸發，得(de)到濃度為99.7％的(de)濃縮(suo)尿(niao)液(ye)(ye)或尿(niao)素(su)熔(rong)體。尿(niao)素(su)熔(rong)體被送到尿(niao)素(su)造(zao)粒(li)塔(ta)(ta)頂部(bu)噴頭進(jin)行造(zao)粒(li)，從塔(ta)(ta)底出來(lai)的(de)尿(niao)素(su)顆粒(li)進(jin)行包(bao)裝儲存。


 5. 吸收與解吸 


   利用(yong)(yong)氨水對(dui)高壓或(huo)低壓洗滌器出來的(de)氣(qi)體（含氨、二(er)氧(yang)化(hua)碳、氧(yang)氣(qi)、氮氣(qi)、氫氣(qi)等）進(jin)(jin)行(xing)有用(yong)(yong)成(cheng)分（氨和二(er)氧(yang)化(hua)碳）的(de)吸(xi)收，并(bing)重復利用(yong)(yong)。吸(xi)收是在吸(xi)收塔內進(jin)(jin)行(xing)的(de)。解(jie)吸(xi)是對(dui)上(shang)游的(de)各冷凝器過來的(de)液(ye)體（含少量的(de)尿素(su)、氨、二(er)氧(yang)化(hua)碳等）通過氨水吸(xi)收然后再利用(yong)(yong)蒸汽加熱進(jin)(jin)行(xing)解(jie)吸(xi)的(de)方(fang)法對(dui)有用(yong)(yong)成(cheng)分（尿素(su)、氨和二(er)氧(yang)化(hua)碳）進(jin)(jin)行(xing)回(hui)收。回(hui)收溶(rong)液(ye)被送回(hui)低壓氨基(ji)甲(jia)酸銨冷凝器重復利用(yong)(yong)。



三、介(jie)質特點


  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，對不銹(xiu)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(xi)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(su)裝置的配管設計


  主要是對塔、罐、泵(beng)、壓縮機(ji)等設(she)備的(de)配管設(she)計。