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辽宁石油化工大学
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尿素装置工艺流程

   液氨与二氧化碳的压缩和净化

 
  液氨来自合成氨装置,经液氨过滤器和液氨缓冲槽进入高压液氨泵的入口。高压液氨泵是电动往复柱塞泵,并带变频调速,可以在一定负荷范围内变化,并设有副线以备开停车及倒泵用。高压液氨送到高压喷射器作为喷射物料,将高洗涤来的甲铵液带入高压冷凝器。高压液氨泵以及高压液氨泵出口以后管线均有安全阀,以保证装置备安全。
 
  从合成氨装置来的二氧化碳气体,经过CO2液滴分离器进入脱硫脱氢装置,脱去二氧化碳气体中的硫等杂质后,进入中压二氧化碳加热器,开车时有中压蒸汽在开工加热器中将CO2温度提高到150℃,以利于脱氢反应器中脱氢反应的进行。脱氢反应器内装铂系催化剂。脱氢后气体经冷却、分离返回二氧化碳压缩机四段入口。脱氢的目的是防止高洗涤器排出气发生爆炸。在脱氢反应中H2被氧化为H2O.脱氢后二氧化碳含氢及其它可燃气体小于50PPM,脱硫脱氢后的二氧化碳气体在进入二氧化碳压缩机经一段压缩冷却,二段压缩后,直接长距离送尿素。
 
  合成和气提
 
  合成塔内设有十一块筛板,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。物料从塔底至塔顶,设计停留时间约一小时。二氧化碳转化率可达58%以上。
 
  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汽提塔上部,再经塔内液体分配器均匀地分配到每一根汽提管中。沿管壁成液膜下降。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甲铵液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。塔底液位控制在220mm左右,以防止二氧化碳气体随着液体流入低压分解工段造成低压设备超压。9 ?+ j3 d( m0 }, K+ _7 Y- D% i从汽提塔顶排出的气体,与新鲜氨及高压洗涤器来的甲铵液一起进入高压甲铵冷凝器顶部。高压冷凝器是一个管壳式换热器。物料走管内,管间走水用以副产蒸汽,根据副产压力高低,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合成塔内冷凝,以便补偿在合成塔内甲铵转化为尿素所需热量,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。从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氨冷凝吸收,然后经高压冷凝器再返回合成塔。不冷凝的惰性气体和一定数量的氨气,自高压洗涤器排出高压系统,经低压吸收塔后放空至大气。
 
  从合成塔至高压洗涤器的管道,除设备有安全阀外,还装有分析取样阀。通过对气相的分析,测得气相中氨、二氧化碳和惰性气体含量,从而可以判断合成塔的操作是否正常。
 
  在高压洗涤器中,NH3和CO2进一步冷凝回收。在高压洗涤器下部设有换热段。采用调温水来冷却,调温水在密闭循环系统中取走高压洗涤器甲铵的生成热与冷凝热,此热量在调温水循环冷却器中用冷水移去。未冷凝的气体进入上部填料段,被高压甲铵泵从循环工序送来的甲铵液进行洗涤回收NH3和CO2.洗涤后的气体经冷凝液吸收净化后放空。所生成的甲氨液从高压洗涤器溢流入高压喷射器,再经高压冷凝器返回合成塔。
 
  循环
 
  来自汽提塔底部的尿素-甲铵溶液,经过气提塔的液位控制阀减压,气-液混合物喷到精馏塔顶,精馏塔上部为填料塔,下部为分离器。经过填料段下落的尿素-甲铵液流入循环加热器,甲铵进一步分解,而后进入精馏塔下部的分离器分离。液体经液位控制阀流入闪蒸槽,气体上升到精馏塔填料段,精馏后的气体导出精馏塔,送到浸没式低压甲铵冷凝器进行吸收,吸收时产生的热量,被冷凝器中冷却水带走。此冷却水被低压甲铵冷凝器循环水泵送低压甲铵冷凝器循环冷却水冷却。气液混合物从浸没式低压甲铵冷凝器上部溢流到低压甲铵冷凝液位槽,另一部分液体从液位槽底导出。经高压甲铵泵升压,送入高压洗涤器顶部。未能被吸收的惰性气体,经常压吸收塔进行尾气常压吸收。
 
  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。
 
  解吸和水解
 
  蒸发冷凝液含有一定量的氨、少量二氧化碳和少量尿素。经真空大气腿流入氨水槽。氨水槽内用隔板分为三个间隔(二小一大)。各间隔之间在下部有孔连通。因此,液位相同但不完全相混。大间隔用来储存工厂排放液或冲洗的工艺液体。一段蒸发冷凝液流入第一小间隔后,一路用低压吸收塔给料泵送往低压吸收塔;另一路由解吸给料泵经过解吸塔换热器,送到第一解吸塔上部,解吸出氨和二氧化碳。解吸塔的操作压力为出第一解吸塔的液体,经水解塔给料泵加压经水解塔换热器换热后,进入水解塔的上部。使液体中所含的少量尿素水解成氨和二氧化碳。气相进入第一解吸塔上部,进入第二解吸塔上部,从液相中解吸出来的氨和二氧化碳及水蒸汽,直接导入第一解吸塔的下部,与第一解吸塔进行质热交换。冷凝液一部分作为回流液回流到第一解吸塔顶部,进行质热交换。以减少出塔气相的水含量,另一部分冷凝液,送到低压甲铵冷凝器。未被冷凝的气体进入常压吸收塔,进一步回收氨和二氧化碳后放空。在第二解吸塔解吸后液体含氨小于5ppm,尿素小于5ppm.经解吸塔换热器换热和废水冷却器冷却后送出界区排放。