第二章 尿素.ppt

40万吨尿素合成塔重300吨 尿素合成塔重206吨.长35.5米 一、 概述 尿素合成塔出来的产物中，除尿素和水之外，还含有大量未反 应的原料氨和二氧化碳，如果不加以回收，将造成原料的大量浪费， 因此必须将未反应的氨和二氧化碳进行分离并回收返回系统，而且 是作为尿素工业装置的重要组成部分，可提高原料利用率和尿素生 产的经济效益。 2.2.2 合成液未反应物的分离与回收 分离回收的原理和方法 原理：利用氨和二氧化碳相对于尿素和水的易挥发性和氨基甲酸 铵及各种碳酸铵盐类的易分解的特性。 回收循环方法： 分离（分解）：减压、升温、解吸、气提等； 回收：加压、降温、吸收、冷凝等。 分解：减压和加热同时采用。 回收：在一定条件下使气体冷凝或用水吸收成为液体。 回收循环：采取多级原则，从技术和经济上考虑，可以降低能 耗和减少对材质的要求。 气提：应用于分离过程，可使未反应物在不减压条件下自行返 回系统，技术经济指标得到进一步提高。 1、高压气提 气提：又称解吸，是分离液相混合物的一种操作，用一种气体 通过待分离的液体混合物，把易挥发的组分携带出来。 优点：在合成压力下，将混合液中的一部分氨和二氧化碳气提 出来，随后再冷凝为液体，可以不用泵而直接返回合成塔；气提出 来的氨和二氧化碳混合气体所含水蒸气比减压循环返回的甲铵液中 的少，有利于提高合成反应速率；气提出来的氨和二氧化碳混合气 在高压下冷凝，冷凝温度较高，放出热量可以回收利用。 二、 高压气提分离与高压圈循环 气提气 特 点 惰性气体 较好，但是气提气冷凝回收很困难。 氨 单独采用效果并不明显，主要由于氨在尿素中溶解度 比较大，通常采用气提与加热结合，可获得很好的气 提效果。 二氧化碳 效果好，主要由于CO2在尿素中溶解度比较小。 气提气种类及效果 2、高压圈 高压圈：气提法流程中，处于高压下的设备从一台尿素合成塔 扩充为一个回路，在回路中，完成三项任务：合成反应本身（合成 塔）；未反应物的分离（气提塔）；余热能量的回收（高压甲铵冷 凝器）。这一回路构成高压圈。 高 压 冷 凝 合 成 气 提 CO2 Q Q 中低压 循环 尿素 甲铵液 NH3 废水 高压甲铵冷凝器：可看成合成塔的前导，因为气提塔排出的氨和二 氧化碳混合气，经冷凝液化即可自行返回合成塔，这是合成塔自热 平衡的要求，也提供了能量回收的有利条件。而在高压甲铵冷凝器 中进行的是甲铵的合成反应，放出大量温度较高的热，并进行冷凝 回收反应热和冷凝热。压力越高，冷凝温度越高，可利用的有效能 越多。 3、高压圈整体工艺条件 高压圈由三个塔组成，他们之间是相互关联的，因此其工艺条 件也是相互影响、相互联系的。选择工艺条件时应综合考虑，如合 成时压力越高，有利于尿素合成，但是压力太高，又不利于气提氨 和二氧化碳；温度也是根据冷凝条件及合成转化率进行确定；物料 组成以合成塔为主等。 4、高压气提技术的缺点 采用高压气提技术，气提塔出来的溶液仍含有相当数量的氨 和二氧化碳，溶液要经减压加热将氨和二氧化碳转入气相，使液 相成为较纯净的尿素溶液以便进行蒸发，而气相则需要经过吸收、 冷却冷凝等方式转为液相返回高压系统。 三、中低压分离回收循环 中低压循环系统总要求：将未转化的氨和二氧化碳完全回收， 并尽量减少回收物料中的水含量，避免尿素的分解和有害的副反 应的发生。 中低压循环系统组成：包括合成尿素溶液的减压加热分解和分 解气的冷凝吸收。 分解器：压力降低，立即有大量气体闪蒸出来，同时为提高总 氨蒸出率和甲铵分解率，需要加热升温，但是温度的提高必须考虑 到高温下尿素的分解和缩二脲的生成以及设备的腐蚀问题。 冷凝器：要求压力、温度和加水量之间取得最佳配合，确保加 水量少，吸收和冷凝完全，不析出固体结晶。 尿素合成塔出来的混合液，经减压加热分解循环和对未反物的 分离，得到比较纯的尿素水溶液，尿素质量含量在70~75%，氨和 二氧化碳在1%左右，可直接用做液体氮肥和混肥施用，但是一般 都经过蒸发工序，浓缩成含水量极少的熔融态尿素，以便进一步加 工成固体产品。 蒸发操作条件选择：一方面要防止尿素水解和缩合反应，另一 方面防止出现尿素的结晶（堵塞设备和管线）。尿素溶液的沸点随 尿素含量增加而升高，对于一定浓度的溶液，沸点随压力升高而升 高，尿素熔点132.7℃。 蒸发常采用两段减压蒸发： 一段压力：0.033MPa，温度为130℃，溶液浓缩到95%； 二段压力：0.0033~0.0067MPa