CN1041199C - 全循环法尿素节能生产新装置 - Google Patents

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Abstract

全循环法尿素节能生产新装置，是对原生产装置中的预分离流程部分进行扩改，在预分离器后安置一板式精馏塔。精馏塔另行框架布置，须保证精馏塔入液管口与预分离器出液管口、出液管口与一段分解加热器入液管口间的垂直距离及预分离器和精馏塔间的U型管封的垂直高度。采用本装置，可年平均增产尿素30%以上，吨尿素节约饱和蒸汽100kg以上，氨耗降低10kg，水、电消耗也均有降低。本发明可用于新建尿素装置。

Description

全循环法尿素节能生产新装置
本发明涉及化工装置，具体地涉及水溶液全循环法尿素生产装置。
水溶液全循环法尿素生产装置，是我国从60年代到80年代末，大多数中、小型氮肥厂的氨加工配套装置。采用该装置生产，根据出合成塔后的未反应回收流程有预分离流程和预精馏流程两种，而分别采用了如图2、图3所示的装置。
图2所示装置由预分离器1、一段分解加热器3和一段蒸发加热器4组成。来自尿素合成塔的反应熔融物经减压节流膨胀后、温度降至120℃，压力1.765MPa(A)，进入预分离器进行气液分离。分离的液体从底部流入一段分解加热器3、用蒸汽加热到155-160℃后，去上部一分器进行气液分离，气体出塔顶去一段蒸发加热器利用段回收热能，而后出塔与预分离器顶部出口所排出的气体混合去一段吸收塔鼓泡段，液相尿液从一段分解分离器出来去二段分解加热器。
采用该装置，在预分离器中有66％的过剩氨分离至气相，排出的气体温度高、含水量高达17％ (体积)，因而在热利用段回收的只是显热。
图3所示装置由预精馏塔7、一段分解加热器3和一段蒸发加热器4组成。来自尿素合成塔的反应熔融物经减压膨胀后，进入预精馏塔7上部，在此分离出闪蒸气体。尿液流至中部精馏段，与从底部自下而上的、来自一段分解加热器的分解气逆流接触，进行质热交换，尿液温度从120℃上升至128℃-130℃，自塔底部流出至一段分解加热器，用蒸汽加热到155℃-160℃，然后去上部一分器进行气液分离。液相尿液从分离器底部出来至二段分解加热器，气体从顶部排出从预精馏塔底部进入与液相进行质热交换，气体温度降至120℃后去一段蒸发加热器热利用段与二甲液(稀的NH3、CO2、H2O混合物)反应，反应放出甲铵(NH3、CO2、H2O混合物)生成热预热尿液，气液混合物去一吸塔鼓泡段。一段分解系统所需的防腐空气由一段分解加热器尿液入口管道补入。
采用该装置，将预分离器改换为预精馏塔，出塔的预精馏气NH3/CO2(摩尔比)＝8.03较高，因而在热利用段回收热量低，只15-20％。
本发明的目的旨在对目前已采用的水溶液全循环法尿素生产装置稍进行改进，使其能年增产30％以上，且能节水、节电，节省氨耗量。
本发明的目的是以下述方式实现的，全循环法尿素、节能生产新装置，装置包括尿素合成塔、预分离器1、两段分解加热器，两段蒸发加热器、两段吸收塔、工艺冷凝液处理系统、造粒系统，在预分离器1后安装有精馏塔2。精馏塔采用板式浮阀塔，塔板数为4-7块。精馏塔另行框架布置，其入液管口与预分离器出液管口的垂直距离为3.5-5米，出液管口与一段分解加热器3入液管口的垂直距离为8.5-10米，预分离器和精馏塔间所布置的U型液封管的垂直高度为3.5-5米。空气压缩机6气体管道与一段分解加热器尿液入口管道相通。
下面根据附图详述本发明内容。
图1  本发明未合成物回收流程装置图
图2  采用预分离流程的未合成物回收流程装置图
图3  采用预精馏流程未合成物回收流程装置图
参照图1，本发明在原精馏预分离流程装置的基础上增加了一板式精馏塔，其他部分不变。
来自尿素合成塔的反应熔融物经减压节流膨胀后进入预分离器1进行气液分离。闪蒸出的预分气从顶部排出去一段吸收塔鼓泡段。预分液自底部经U型液封管从上部进入精馏塔2，自上而下通过塔板段与自下而上的一段分解加热气逆流接触，进行质热交换。气体温度由160℃左右降至122℃左右，尿液温度从120℃上升到130℃-135℃。精馏气自塔顶排出至一段蒸发加热器热利用段与二甲液部分反应后与预分气一起进入一吸塔鼓泡段。尿液由底部排出从底部进入一段分解加热器加热段，壳侧用饱和蒸汽加热到160℃左右，然后去上部一分器进行气液分离，气体由顶部排出，尿液从底部出来后去二段分解加热器。
合成反应熔融物在精馏过程中，液相中的氧由于气液逆流接触作用，大部分被分离至气相，使得液相中含氧量较低，因此需增加一台空气压缩机6，以便从一段分解加热器塔底向塔内补入一定量的空气，以防止后续设备、管道腐蚀。
采用本发明装置明显具备以下特点：
1、采用精馏塔，预分液在塔内与一段分解加热气逆流接触，将尿液提高到130℃-135℃，进入到一段分解加热器后，使其内热负荷相对于原设计能力减少30-40％，并使一段分解具有弹性。
2、从精馏塔顶出来的精馏气，其NH3/CO2(摩尔比)＝3-4，较低。当精馏气与二甲液一起进入一段蒸发加热器热利用段时，由于气相中CO2的分压较高，使其能更多地转向液相，与氨反应生成更多的甲铵而放出多的反应热，同时，由于冷凝液中CO2含量较高，冷凝温度亦较高，从而增加了蒸发热利用段的传热温差。
采用本装置，回收热量可达40-50％，使中压吸收塔负荷相对于原设计能力减少35-40％，与此同时，氨冷器的负荷也减少40％以上。
3、精馏气的含水量仅6％(体积)，这样每吨尿素带到中压系统的水将减少50-70kg，在保持合成塔H2O/CO2(摩尔比)相同的条件下，由二段返回一段的水量可增加，二段的操作压力就可下降，这对促进二段分解，适当降低操作温度，减少缩二脲的生成亦有好处。
4、采用本装置使得中压分解、中压冷凝、吸收弹性增大，克服了中压分解加热器换热管结垢，致使中压分解温度上不去时，负荷后移，使二段分解、吸收、解吸负荷大大增大的问题。
本装置用于河南省安阳化肥厂年产10万吨水溶液全循环法尿素生产装置中的预分离流程部分的扩改。扩改后，年平均增产尿素3万吨以上，产品保持在一级品以上，吨尿素节约1.3MPa(A)饱和蒸汽100kg以上，氨耗降低约10kg，相应地水、电消耗都有所降低。
本发明装置适合于一切水溶液全循环法尿素生产装置中的预分离流程或预精馏流程部分的扩改，也可用于新装置的建设。

Claims (1)

1、全循环法尿素节能生产新装置，包括尿素合成塔、预分离器(1)、两段分解加热器、两段蒸发加热器、两段吸收塔、工艺冷凝液处理系统、造粒系统，其特征在于在预分离器(1)后安装有精馏塔(2)，精馏塔(2)采用板式浮阀塔，塔板数为4-7块，精馏塔另行框架布置，其入液管口与预分离器出液管口的垂直距离为3.5-5米，出液管口与一段分解加热器(3)入液管口的垂直距离为8.5-10米，预分离器和精馏塔间所布置的U型液封管的垂直高度为3.5-5米，空气压缩机(6)气体管道与一段分解加热器尿液入口管道相通。
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