14萬(wàn)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(duì)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(guò)程中由于氨比二氧 化碳容易回收 一般使氨過(guò)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(shuō)明工藝流程說(shuō)明 一 二氧化碳?jí)嚎s一 二氧化碳?jí)嚎s 來(lái)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(lái)的液氨 壓力為 1 9 2 1MPa 表 經(jīng)液氨過(guò)濾器及流量計(jì)記錄流 量后入液氨緩沖槽的原料室 來(lái)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(guò)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(lái)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(guò)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(lái)自預(yù)蒸餾塔的一段分解氣與二段循環(huán)來(lái)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(guò)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(lái)自惰性氣體洗滌器的濃氨水與來(lái)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(lái)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(lái)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(lái)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(guò)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(lái)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(lái)自尾吸泵 的碳銨液吸收后 液體又回碳銨槽 尾氣通過(guò)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(lái)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(lái)源 氨庫(kù) 成份 NH3 99 5 重量 壓力 1 9 2 1Mpa 表 溫度 40 2 CO2氣氣 來(lái)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(lái)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(lái)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(lái)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(lái)源 儀表空壓站 質(zhì)量 無(wú)油 無(wú)塵 溫度 常溫 8 防腐空氣 防腐空氣 來(lái)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?jí)嚎s一 二氧化碳?jí)嚎s 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(chǎng)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(chǎng)壓力 4 二段蒸發(fā)器溫度 132 144 5 成品尿素一級(jí)品 合格品 優(yōu)級(jí)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