二氧化碳气提法生产尿素工艺流程.doc

二氧化碳气提法生产尿素工艺流程
1.1二氧化碳气体的压缩

从上道工序送来的CO2气体将所含液滴分离后进入CO2压缩机。在压缩机各进出口设有若干温度、压力监测点，以便于监视压缩机的运行状况，压缩机的负荷是通过改变压缩机转速来控制的，经压缩后的气体(压力约为14.3MPa，温度为110℃左右)送去脱氢系统。
1.2氨气的加压
合成氨装置送来的液氨经流量计量后引入高压氨泵，液氨在泵内加压至16.0MPa(A)左右。液氨的流量根据系统的负荷，通过控制氨泵的转速来调节。加压后的液氨经高压喷射器与来自高压洗涤器中的甲铵液，一起由顶部进入高压甲铵冷凝器。
1.3液氨的加压高压合成与CO2气提回收
合成塔、气提塔、高压冷凝器和高压洗涤器这四个设备组成高压圈，这是二氧化碳气提法的核心部分，这四个设备的操作条件是统一考虑的，以达到尿素的最大产率和热量的最大回收。
从高压冷凝器底部导出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合成塔底，合成塔内设有筛板，形成类似几个串联的反应器，塔板的作用是防止物料在塔内返混。尿素合成反应液从塔内上升到正常液位，经过溢流管从塔下出口排出，经过液位控制阀进入气提塔上部，再经塔内液体分配器均匀地分配到每根气提管中。液体沿管壁成液膜下降，分配器液位高低起着自动调节各管内流量的作用。由塔下部导入的二氧化碳气体，在管内与合成反应液逆流相遇。管间以蒸汽加热，合成反应液中过剩氨及未转化的甲铵将被蒸出和分解，从塔顶排出，尿液及少量未分解的甲铵从塔底排出。
从气提塔顶排出的高温气体，与新鲜氨及高压洗涤器来的甲铵液在约高压下一起进入高压甲铵冷凝器顶部。高压甲铵冷凝器是一个管壳式换热器，物料走管内，管间走水用以副产低压蒸汽。为了使进入高压甲铵冷凝器上部的气相和液相得到更好的混合，增加其接触时间，在高压甲铵冷凝器上部设有一个液体分布器。在分布器上维持一定的液位，就可以保证气-液的良好分布。
合成塔顶排出的气体进入高压洗涤器，在这里将气体中的氨和二氧化碳用加压后的低压吸收段的甲铵液冷凝吸收，然后经高压甲铵冷凝器再返回合成塔。高压洗涤器分为三个部分：上部为防爆空腔，中部为鼓泡吸收段，下部为管式浸没式冷凝段。从合成塔导入的气体先进入上部空腔，然后导入下部浸没式冷凝段，与从中心管流下的甲铵液在底部混合，在列管内并流上升并进行吸收。采用并流上升的冷凝方式，是为了使塔底不会形成太浓的溶液而析出结晶。
1.4低压分解与循环回收
从气提塔出来的反应混合物经液位控制阀减压到约0.3MPa，减压膨胀，使溶液中甲铵分解气化，气-液混合物进入精馏塔顶部，喷洒到精馏塔鲍尔环填料上。液体从底部流出，进行甲铵的分解和游离NH3及CO2的解吸，离开循环加热器的气液混合物在精馏塔分离段中气液相发生分离，分离后的尿液经液位调节阀进入闪蒸槽，分离出来的气体进入填料段与喷淋液逆流接触，进行传热传质，进一步吸收NH3及CO2。离开精馏塔顶部的气体以及解吸回流泵送来的解吸冷凝液分别进入低压甲铵冷凝器冷凝。来自低压甲铵冷凝器的气液混合物，进入低压甲铵冷凝器液位槽进行气液分离。分离出来的气体在低压洗涤器的填料层与工艺冷凝液泵运送来的氨水逆流相遇洗涤，经低压洗涤器循环冷却器冷却后喷洒在低压洗涤器填料层上。在低压洗涤器顶部出口管线上装有压力调节阀，用来控制压力，未冷凝吸收的气体通过此阀与解吸水解系统回流冷凝器中未冷凝的气体一起送入常压吸收塔底部，在吸收塔填料层与吸收塔给料泵送上来来的氨水逆流接触，气体中少量的NH3、CO2被进一步吸收，未吸收的气体从顶部通过排气筒排入大气，吸收塔中的液体从塔底排至氨水槽。
1．5真空蒸发与造粒
进入闪蒸槽的尿素溶液在闪蒸槽内继续减压，使甲铵再一次得到分解，NH3、CO2及相当数量的水从尿液中分离出来。分离所需的热量由溶液本身提供，至此，气提塔出来的溶液经两次减压和循环加热处理，其中的NH3和CO2已基本被分离出来，尿液中尿素含量基本达到了成产要求送入尿液贮槽。尿液槽中的尿液经尿液泵送到一段蒸发加热器，尿液流量由设置在管道上的调节阀控制。一段蒸发加热器是直立管式加热器，尿液自下而上在管内流动，在真空抽吸下形成升膜式蒸发。一段蒸发出来的尿液通过“U”型管进入二段蒸发加热器，它也是一个直立管式换热器。尿液在管内进行升膜式蒸发，离开二段蒸发分离器的熔融尿素经熔融尿素泵送到造粒塔顶部的造粒喷头进行造粒。所造好的尿素颗粒由刮料机将输送至下料槽，由塔底皮带机直接输送到包装工序。
解吸与水解系统
解吸与水解系统用来处理冷凝液，其目的在于回收其中的NH3和CO2使其返回尿素合成系统做原料。将来自真空浓缩系统的工艺冷凝液经水解塔给料泵加压后与水解塔底部出来的水解液换热后进入水解塔顶部塔板。在水解塔内，液体自上而下流动，而加热蒸汽由塔底送入提供水解反应所需热量。蒸汽量由流量调节阀阀位来控制。溶液与蒸汽逆流相遇，进行水解与解吸，然后将回收的气体送入尿素合成系统继续反应，残余气体经排气筒排入大气。

所涉及到的所涉及到的单元操作和设备

单元操作
设备
冷凝
冷凝器
精馏
精馏塔
吸收
吸收塔
解吸
解吸塔
蒸发
蒸发器

单元操作典型设备及其应用
冷凝与蒸发式传热过程中的典型单元操作，其中所用到的设备本质上都是换热器的一种。按照用途可以把换热器分为加热器、预热器、过热器、蒸发器、再沸器、冷却器、冷凝器。
加热器主要用来把流体加热到所需温度以满足下道工序的需要，蒸发器用于加热液体，使之蒸发汽化，冷却器用于冷却流体，使之达到所需的温度，冷凝器用来冷却凝结性饱和蒸汽，使之放出潜热而凝结液化。
板式换热器以其突出优点如传热效率高、节能、经济、结构紧凑、拆装、清洗、操作灵活方便等，广泛应用于化工、石油、冶金、电力、食品饮料、医药、等工业领域。在无机化工有机化工化工方面用于各种无机酸、盐的加热、冷却、蒸发、冷凝、硫酸的冷却、各种浓度的液电解液的加热和冷却、脱盐工艺等。闭路冷却水系统传热液体的加热、冷却、冷凝和再沸、吸收（洗涤）系统各种聚合物的加热、冷却在石油工业中用于各种油品的加热及冷却塔顶气体的冷却、冷凝工厂冷却水系统、工厂气体净化系统、工厂酸性水的处理、石油、天燃气输送系统中原油加热、气体脱水、海水冷却循环淡水或乙二醇、粗油冷却等。在冶金工业中用于炼焦炉直接或间接一次冷却器、闭环冷却系统的冷却器、冷却炉子和各种机器、电弧炉体、水冷盖板的冷却、铁合金炉的炉体、电板支座、变压器的冷却。电度锡生产线电解液的冷却、炼铝厂、氧化铝厂、炼铜厂、闭路冷却系统、洗涤液冷却器、电解液的加热和冷却等。在造纸工业中主要用于黑液的冷却、木浆的凝缩、水加热、热回收系统、用于回收喷放蒸气、排出气体、出口蒸汽在食品饮料工业中主要用于各种食品、饮料、果汁、啤酒等工艺过程中的 加热、冷却、蒸发、结晶、杀菌、制糖等。制药工业应用中主要用于各种药液、纯水的加热、冷却蒸发、冷凝及杀菌等