14萬噸尿素工藝流程

工工 藝藝 流流 程程 尿素生產(chǎn)的基本原理及工藝條件尿素生產(chǎn)的基本原理及工藝條件 1 尿素合成的基本原理 尿素合成的基本原理 生產(chǎn)尿素的原料是 NH3和 CO2 尿素合成反應(yīng)分兩步進(jìn)行 第一步 2NH3 CO2 NH2COONH4 Q1 第二步 NH2COONH4 CO NH2 2 H2O Q2 第一步 是強(qiáng)放熱反應(yīng) 加壓下反應(yīng)速度很快 第二步是溫和的吸熱反應(yīng) 反應(yīng)速度相對較慢 總反應(yīng)式 2NH3 CO2 CO NH2 2 H2O Q2 這是一體積縮小的可逆放熱反應(yīng) 合成反應(yīng)的 CO2轉(zhuǎn)化率受壓力 溫度 進(jìn)料的 NH3 CO2摩爾比 H2O CO2 摩爾比和在合成塔內(nèi)的停留時(shí)間等諸因素的影響 合成反應(yīng)速度隨溫度增高而 加快 隨壓力增高而加快 但當(dāng)壓力增大到一定值后 再提高壓力 轉(zhuǎn)化率不 再有明顯的提高 提高反應(yīng)物氨的濃度 也可增大 CO2轉(zhuǎn)化率 在生產(chǎn)過程中由于氨比二氧 化碳容易回收 一般使氨過量 另外轉(zhuǎn)化率還受合成塔容積極因素的限制 不 可能達(dá)到平衡轉(zhuǎn)化率 2 尿素生產(chǎn)的工藝條件 尿素生產(chǎn)的工藝條件 根據(jù)尿素合成的基本原理 本裝置尿素合成的工藝操作條件是 溫度 170 186 壓力 19 8Mpa 氨與二氧化碳的摩爾比 NH3 CO2 為 4 1 水與二氧 化碳的摩爾比 H2O CO2 約 0 65 CO2轉(zhuǎn)化率約 65 工藝流程說明工藝流程說明 一 二氧化碳壓縮一 二氧化碳壓縮 來自脫碳工序的 CO2氣 其純度為 98 5 干基 體積 為了防腐的需要 加入空氣 空氣加入量相當(dāng)于原料 CO2氣體含 0 5 干基 體積 上述氣體 經(jīng)液滴分離器分離后進(jìn)入 CO2壓縮機(jī) 經(jīng)壓縮至 20 MPa 表 溫度大約為 125 送往尿素合成塔 二 氨的輸送及尿素合成二 氨的輸送及尿素合成 自界區(qū)來的液氨 壓力為 1 9 2 1MPa 表 經(jīng)液氨過濾器及流量計(jì)記錄流 量后入液氨緩沖槽的原料室 來自氨冷凝器的循環(huán)液氨進(jìn)入氨緩沖槽的回流室 其中一部份越過擋板 與原料氨混合后 經(jīng)液氨泵加壓至 20 MPa 表 送往預(yù)熱 器 被蒸汽冷凝液加熱至大約 40 70 進(jìn)入尿素合成塔 液氨緩沖槽回流室的液 氨作為一吸塔的回流氨 原料 CO2氣 液氨 循環(huán)工序來的一段甲銨液同時(shí)送入預(yù)混器后 再進(jìn)入第 一尿素合成塔底部 經(jīng)一塔出口連通閥進(jìn)入第二合成塔底部 在約 20MPa 表 183 合成條件下 約 65 左右的 CO2轉(zhuǎn)化為尿素 反應(yīng)混合物自塔頂排出 尿素合成塔壓力由出口壓力調(diào)節(jié)閥控制 三 循環(huán)回收三 循環(huán)回收 尿素合成塔的反應(yīng)混合物經(jīng)出口壓力調(diào)節(jié)閥減壓至 1 7MPa 表 進(jìn)入預(yù) 分離器 氣相去閃蒸換熱段與二段甲銨液混合溶液進(jìn)入一吸外冷器 A 再進(jìn) 入一吸外冷器 B 預(yù)分離的尿素溶液進(jìn)入預(yù)蒸餾塔 預(yù)蒸餾的尿素溶液經(jīng)蒸 餾段下部流入一段分解加熱器 分解熱由加入殼側(cè)的中壓蒸汽提供 溶液被加 熱到 160 在此甲銨的分解率約為 88 總氨蒸出率為 90 出一段分解加 熱器的氣液混合物入預(yù)蒸餾塔底部的分離段 氣體自下而上地通過蒸餾段自塔 頂排往一段蒸發(fā)器熱能回收段與二段甲銨液混合溶液進(jìn)入一吸外冷 B 尿液 經(jīng)液位調(diào)節(jié)閥入二段分解塔 一段分解系統(tǒng)所需的防腐空氣由合成氨提供 空氣從一段分解加熱器尿素 溶液入口管道上補(bǔ)入 來自預(yù)蒸餾塔的一段分解氣與二段循環(huán)來的甲銨液在一段蒸發(fā)器熱能回收 段混合 一段分解氣部份冷凝 放出的冷凝熱用于加熱尿素溶液 出熱能回收 段的氣液混合物與閃蒸換熱段的氣液混合物混合經(jīng)外冷卻器 B 進(jìn)入一段吸收塔 底部 氣體通過鼓泡吸收 未吸收的氣體進(jìn)入一段吸收塔上部的精洗段 氣體 中的 CO2被來自惰性氣體洗滌器的濃氨水與來自液氨緩沖槽的回流氨洗滌吸收 塔頂排出的氣體幾乎為純凈的氨 其中含 CO2小于 100ppm 該氣體進(jìn)入氨冷 器 A1A2 部分氣氨被冷凝下來流往液氨緩沖槽 出氨冷凝器 A1A2 的氣 體經(jīng)惰洗器防爆空間后 依次進(jìn)入氨冷凝 B 氨冷凝器 C 冷凝液氨也流 入液氨緩沖槽 未冷凝氣體送至惰洗器 被來自二段循環(huán)第二冷凝器的氨水吸 收 出惰性氣體洗滌器的濃氨水送入一段吸收塔頂部 出一段吸收塔底部的甲 銨液經(jīng)一段甲銨泵送入合成塔 未冷凝氣體尾氣減壓至 0 3 0 5mpa送至精洗塔 用蒸發(fā)冷凝液洗滌氣體中的氨后放空 液體作為二循一冷補(bǔ)給液 予蒸餾排出的尿液經(jīng)液位調(diào)節(jié)閥減壓至 0 29 0 39mpa 表 后 送入二段 分解塔上部的填料 溶液與來自二段分解塔加熱段的氣體逆流接觸后進(jìn)入加熱 段被蒸汽加熱到 138 142C 尿素溶液中殘留的過剩氨與甲銨基本蒸出 出加 熱段的氣液混合物經(jīng)分離后 尿素溶液經(jīng)液位調(diào)節(jié)閥減壓送往閃蒸槽 氣體經(jīng) 填料段分離后從塔頂排出 與來自解吸系統(tǒng)的解吸氣混合后進(jìn)入二循一冷凝器 被蒸發(fā)冷凝液吸收 生成的二甲液由二甲泵分別送往一段蒸發(fā)器熱能回收段和 閃蒸換熱段 出二循一冷凝器的氣體在二循二冷冷凝器內(nèi)繼續(xù)由蒸發(fā)冷凝液吸 收 生成的氨水由氨水泵送往惰洗器 尾氣去尾吸塔 精洗塔尾氣與二循二冷凝器尾氣混合后由尾吸塔底部進(jìn)入 被來自尾吸泵 的碳銨液吸收后 液體又回碳銨槽 尾氣通過放空總管放空 精洗塔的液體進(jìn) 入二循一冷吸收二段分解氣和解吸氣體 四 尿素溶液加工 出二分塔的尿素溶液液位調(diào)節(jié)閥減壓至 0 04MPa 絕 進(jìn)入閃蒸槽 在此氣 液混合被分離 出閃蒸槽的尿素溶液溫度約為 95 溶液中尿素含量約為 71 該溶液入一段蒸發(fā)器 在 0 04MPa 絕 下 尿素溶液經(jīng)熱能回收段和蒸汽加熱 段被加熱到 130 濃度達(dá)到大約 96 重量 在一段蒸發(fā)器分離段分離出的 尿素溶液去二段蒸發(fā)器 在 0 09MPa 絕 140 下被濃縮到 99 7 重量 經(jīng)二段蒸發(fā)器上部的分離段分離后 熔融尿素由熔融泵送往造粒塔頂?shù)男D(zhuǎn)噴 頭進(jìn)行造粒 造粒塔底得到的成品顆粒由膠帶輸送至包裝樓稱量包裝 當(dāng)蒸發(fā)系統(tǒng)操作不正常 從閃蒸槽出來的尿素溶液可暫時(shí)貯存在尿液槽中 蒸發(fā)造粒系統(tǒng)正常后 由尿液泵送入一段蒸發(fā)器 閃蒸氣經(jīng)閃蒸冷凝器冷凝后氣相與一蒸二次分離器氣相送入一段蒸發(fā)冷凝 器冷凝 不凝氣由一段蒸發(fā)噴射器抽至放空總管放空 一蒸氣相經(jīng)一蒸二次分離器氣液分離后氣相進(jìn)入一蒸冷凝器 液相送至尿 液槽 二段蒸發(fā)氣進(jìn)入二段蒸發(fā)冷凝器冷凝 冷凝后的液體進(jìn)入二表槽 不凝氣由 二段蒸發(fā)噴射器 A 抽至中間冷凝器冷凝 不凝氣由二段蒸發(fā)噴射器 B 抽 至放空總管放空 界界 區(qū)區(qū) 條條 件件 一 進(jìn)界區(qū)條件一 進(jìn)界區(qū)條件 1 液氨 液氨 來源 氨庫 成份 NH3 99 5 重量 壓力 1 9 2 1Mpa 表 溫度 40 2 CO2氣氣 來源 合成氨脫碳工段 成份 CO2 98 5 體積 干基 壓力 0 01Mpa 表 溫度 40 3 蒸汽 蒸汽 來源 合成氨裝置及鍋爐 成份 CL 0 5PPM 壓力 0 9 1 5Mpa 表 4 冷卻水 冷卻水 來源 循環(huán)水設(shè)施 壓力 0 4 0 1Mpa 表 溫度 20 38 5 脫鹽軟水 脫鹽軟水 來源 化水站 壓力 0 5 0 1Mpa 表 溫度 常溫 6 電 電 規(guī)格 6000V 380V 50HZ 7 儀表空氣 儀表空氣 來源 儀表空壓站 質(zhì)量 無油 無塵 溫度 常溫 8 防腐空氣 防腐空氣 來源 合成氨裝置聯(lián)壓機(jī) 壓力 1 0 3 0Mpa 表 溫度 40 二 送出尿素界區(qū)條件二 送出尿素界區(qū)條件 1 蒸汽冷凝液 蒸汽冷凝液 壓力 0 5 0 1Mpa 表 溫度 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 主要控制指標(biāo)主要控制指標(biāo) 一 二氧化碳壓縮一 二氧化碳壓縮 1 一段入口壓力 0 001 0 055MPa 表 2 原料氣 CO2純度 CO2 97 干基 3 防腐空氣加入量 CO2氣體中含 O2量為 0 2 0 8 干基 二 合成系統(tǒng)二 合成系統(tǒng) 1 合成塔操作壓力 19 8 0 2MPa 表 2 合成塔操作溫度 頂部 183 3 底部 174 3 3 合成塔入口反應(yīng)物 NH3 CO2 3 6 4 2 分子比 4 合成塔入口反應(yīng)物 H2O CO2 0 6 0 7 分子比 5 合成塔轉(zhuǎn)化率 62 68 三 循環(huán)系統(tǒng)三 循環(huán)系統(tǒng) 1 一段循環(huán)系統(tǒng)操作壓力 1 7 0 05MPa 表 2 一分加熱器出口尿液溫度 156 4 3 一甲溫度 82 100 4 精洗塔出口氣體含氨量 5 體積 5 一吸塔出口氣體溫度 40 52 6 二段循環(huán)系統(tǒng)操作壓力 0 12 0 2 5MPa 表 7 二分塔出口尿液溫度 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 蒸發(fā)造粒系統(tǒng)四 蒸發(fā)造粒系統(tǒng) 1 一段蒸發(fā)器壓力 0 04 0 01MPa 表 現(xiàn)場壓力 2 一段蒸發(fā)器溫度 125 134 3 二段蒸發(fā)器壓力 0 08 0 095Mpa 表 現(xiàn)場壓力 4 二段蒸發(fā)器溫度 132 144 5 成品尿素一級品 合格品 優(yōu)級品 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 縮二尿 1 0 重量 1 5 重量 0 9 重量 粒度 95