CN104387296A - 一种尿素生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种尿素生产工艺，其包含如下步骤：A.尿素的合成：二氧化碳、液氨与来自高压甲铵液进入尿素合成塔(1)进行合成反应，反应后的尿液混合物减压进入闪蒸预分离器(2)闪蒸分离；B.中压分解回收：C.低压分解回收；D.尿液加工：本发明根据尿素系统物料在各个阶段的物料特性，优化系统工艺，从而达到热量回收的最大化，实现节能降耗的目的。
Description
技术领域
本发明涉及尿素生产，具体涉及一种尿素生产工艺。
背景技术
从目前世界上尿素发展趋势看，一方面是发展节能技术及环保安全措施的采用，例如大型尿素装置尽量采用节能措施，回收热量以降低能耗，对排放物的回收处理工艺不断改进，达到装置无污染物排放的目的；另一方面是从节省投资费用及提高运转率方面进行研究，如对关键设备的形式改进优化、采用高效合成塔盘、减少设备容积，从而进一步降低框架高度以节省投资；另外采用新型材料，如双相钢，双金属管，锆换热管以提高设备及管道的耐腐蚀能力，延长设备使用寿命等。本装置设计依此主导思想为原则，在传统的水溶液全循环法预分离工艺的基础上，采用一系列节能措施，回收热量以降低能耗，对排放物的回收处理工艺进行了改进，达到装置无污染排放的目的。
发明内容
本发明的目的是在传统尿素工艺的基础上，对全系统的工艺进一步优化，降低装置的各项消耗指标，从而实现节能的目的。
本发明公开了一种尿素生产工艺，其包含如下步骤：
A.尿素的合成
由二氧化碳压缩机加压后的20.5MPa的125℃二氧化碳、高压氨泵加压后的20.5Mpa经过氨预热器加热到45℃-60℃的液氨与来自一甲泵的高压甲铵液进入尿素合成塔进行合成反应，反应后188-190℃的尿液混合物减压到1.75MPa进入闪蒸预分离器闪蒸分离。
B.中压分解回收
由闪蒸预分离器来的尿液经一分预加热器与解析废液换热后进入中压汽提塔，经过中压汽提塔的自汽提作用及壳侧蒸汽加热后的尿液经自调阀减压后进入低压汽提塔；进入低压汽提塔的尿液通过低压汽提塔的自汽提作用及壳程蒸汽加热后减压进入闪蒸预加热器；进入中压汽提塔壳侧的蒸汽与管程的尿液换热后的冷凝液进入中压汽提塔液位槽进行收集，进入低压汽提塔壳程的蒸汽与管程的尿液换热后的蒸汽冷凝液进入低压汽提塔液位槽进行收集，中压汽提塔液位槽与低压汽提塔液位槽的冷凝液混合后进入一蒸热能利用加热段；进入预分离的气相经闪蒸预加热器与低压汽提塔出口尿液换热后进入一吸冷却器B，汽提塔气相与经过二甲液预热器提温后的二甲液混合后进入闪蒸加热器热能利用段与闪蒸分离器出口的尿液换热后进入一吸冷却器A，与脱盐水换热后进入一吸冷却器B,经一甲液分离器分离后，液相经一甲泵加压后90-95℃、压力20.5MPa返回高压系统；气相进入一段吸收塔，经过惰洗器下来的氨水和顶部回流氨洗去二氧化碳后温度45℃，CO2含量＜100×10-6的气氨进入氨冷器、惰洗器，经惰洗进一步洗去氨后排放入放空筒；液相进入一吸冷却器A与中压汽提塔)的气相混合后进入一甲液分离器；一吸冷却器A与一吸冷却器B的反应热靠壳程的脱盐水来换热，系统设置有脱盐水循环泵，脱盐水循环泵出口水首先进入一吸冷却器B的管程上部入口，从下部出口出来后进入一吸冷却器A的下部入口，从顶部出来后送出界区与合成系统的溴化锂系统回收热量，回收热量后的热水在进入蒸发式冷却器进一步降温冷却以满足系统降温的需要；
C.低压分解回收
中压汽提塔减压至0.25-0.35MPa，送入低压汽提塔，经过解析系统的气体汽提作用及壳侧蒸汽加热到135-140℃；尿液中残余的过剩氨和甲铵在此汽化，进入气相；加热后的尿液减压后送往闪蒸预加热器，与闪蒸预分离器的气相换热后进入闪蒸槽；气体经二甲液换热器与二甲液换热后进入二循一冷，在此被冷凝吸收，生成二甲液，并由二甲泵送往闪蒸加热分离器下部的热能利用段的下部入口；出二循一冷的气体在二循二冷内继续被蒸发冷凝液吸收，生成氨水，由氨水泵送往惰洗器，尾气经尾吸塔洗涤回收后排入放空筒。
D.尿液加工
出低压汽提塔的尿液减压至0.033MPa，进入闪蒸槽在此分离为气液两相，105℃、质量分数浓度为80-85％的尿液经尿液泵加压后送至一蒸热能利用加热段，尿液自一蒸热能利用加热段的底部进入管程，与壳程来自中压汽提塔液位槽、低压汽提塔液位槽、一段蒸发加热器液位槽、二段蒸发加热器液位槽的冷凝液进行换热后进入到一段蒸发加热器，冷凝液自一蒸热能利用加热段的壳程上部进入，经换热后从壳程下部出来后进入高压氨预热器回收热量后进入冷凝液收集槽，经泵加压后送出界区；一段蒸发加热器加热段壳程上部进口加入1.2Mpa的蒸汽，与管程自下而上流动的尿液逆流进行换热，冷凝液进入一段蒸发加热器液位槽进行收集；一段蒸发加热器出口的尿液进入一段蒸发分离器进行气液两相的分离；气相进入一段蒸发表面冷却器，液相进入二段蒸发加热器的管程的下部入口；二段蒸发加热器壳程设置有1.2Mpa的蒸汽进口，与靠压差自下而上流动的尿液逆流换热，换热后的冷凝液进入二段蒸发加热器液位槽进行收集，收集后的蒸汽冷凝液如前所述进入到一蒸热能利用加热段进一步回收热量；尿液自二段蒸发加热器的上部管程出口出来后进入二段蒸发分离器进行气液两相的分离，气相自顶部出口进入二段表面蒸发冷凝器，液相自下部出口进入尿素熔融泵；此时在0.033Mpa下，尿液经热能回收段和加热段被加热到130-135℃，此时质量百分数浓度到97％，去二段蒸发加热器的尿液，在0.0033Mpa、140℃下被压缩到质量百分数99.75％，此熔融尿液经分离段分离后，由尿素熔融泵送往造粒塔顶部的旋转喷头，进行造粒；造粒塔底得到成品颗粒尿素，由皮带运输机运至包装岗位，称量包装。
闪蒸气与一段蒸发气分别送至闪蒸冷凝器、一段蒸发冷凝器冷凝，其未冷凝气体分别被闪蒸水力喷射器和一段蒸发水力喷射器抽走吸收后残余气体排入放空筒。
二段蒸发气进入二段蒸发冷凝器冷凝，其未冷凝气进入中间冷后进一步冷凝后由二段水力蒸发喷射器抽走后进行吸收，残余气体排入放空筒。
本发明利用氨与二氧化碳为原料，合成塔采用高效塔盘，中压低压分解全采用自汽提塔，预分离气相与汽提塔气相的冷凝热分开冷凝回收，中低压分解及一二冷凝液集中回收以后与一蒸加热器进口的尿液进行预热以后再进入氨预热器与进合成塔的液氨预热以后进入冷凝液收集槽。
本发明与现有技术相比具有的有益效果是根据尿素系统物料在各个阶段的物料特性，优化系统工艺，从而达到热量回收的最大化，实现节能降耗的目的。本工艺采用年产30万吨的尿素装置，系统投运后，吨尿素蒸汽耗较传统尿素工艺可下降200Kg，氨耗10-15Kg，可节约成本1770万元。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
图1-3为本发明的低压水解工艺流程图，其中图2为图1的续图。
图中，各部分附图标记分别为：1尿素合成塔、2闪蒸预分离器、3一分预加热器、4中压汽提塔、5低压汽提塔、6二甲液预热器、7中压汽提塔液位槽、8低压汽提塔液位槽、9闪蒸预加热器、10闪蒸加热分离器、11蒸发式冷却器、12一吸冷却器A、13一吸冷却器B、14一甲液分离器、15一段吸收塔、16氨冷器、17一段蒸发加热器、18一蒸热能利用加热段、19一段蒸发分离器、20一段蒸发加热器液位槽、21二段蒸发加热器、22二段蒸发分离器、23二段蒸发加热器液位槽
具体实施方式
如图1-3所示，本发明提出一种新的尿素生产工艺。其具体工艺流程如下：
A.尿素的合成
由二氧化碳压缩机加压后的20.5MPa的125℃二氧化碳、高压氨泵加压后的20.5Mpa经过氨预热器加热到45℃-60℃的液氨与来自一甲泵的高压甲铵液进入尿素合成塔1进行合成反应，反应后188-190℃的尿液混合物减压到1.75MPa进入闪蒸预分离器2闪蒸分离。
B.中压分解回收
由闪蒸预分离器2来的尿液经一分预加热器3与解析废液换热后进入中压汽提塔4，经过中压汽提塔4的自汽提作用及壳侧蒸汽加热后的尿液经自调阀减压后进入低压汽提塔5。进入低压汽提塔5的尿液通过低压汽提塔5的自汽提作用及壳程蒸汽加热后减压进入闪蒸预加热器9。进入中压汽提塔4壳侧的蒸汽与管程的尿液换热后的冷凝液进入中压汽提塔液位槽7进行收集，进入低压汽提塔5壳程的蒸汽与管程的尿液换热后的蒸汽冷凝液进入低压汽提塔液位槽8进行收集，中压汽提塔液位槽7与低压汽提塔液位槽8的冷凝液混合后进入一蒸热能利用加热段18。进入预分离的气相经闪蒸预加热器9与低压汽提塔5出口尿液换热后进入一吸冷却器B 13，汽提塔气相与经过二甲液预热器6提温后的二甲液混合后进入闪蒸加热器9热能利用段与闪蒸分离器出口的尿液换热后进入一吸冷却器A12，与脱盐水换热后进入一吸冷却器B 13,经一甲液分离器14分离后，液相经一甲泵加压后90-95℃、压力20.5MPa返回高压系统。气相进入一段吸收塔15，经过惰洗器下来的氨水和顶部回流氨洗去二氧化碳后温度45℃，CO2含量＜100×10-6的气氨进入氨冷器16、惰洗器，经惰洗进一步洗去氨后排放入放空筒；液相进入一吸冷却器A12与中压汽提塔4的气相混合后进入一甲液分离器14。一吸冷却器A12与一吸冷却器B 13的反应热靠壳程的脱盐水来换热，系统设置有脱盐水循环泵，脱盐水循环泵出口水首先进入一吸冷却器B13的管程上部入口，从下部出口出来后进入一吸冷却器A12的下部入口，从顶部出来后送出界区与合成系统的溴化锂系统回收热量，回收热量后的热水在进入蒸发式冷却器11进一步降温冷却以满足系统降温的需要。
C.低压分解回收
中压汽提塔4减压至0.25-0.35MPa(绝)，送入低压汽提塔5，经过解析系统的气体汽提作用及壳侧蒸汽加热到135-140℃。尿液中残余的过剩氨和甲铵在此汽化，进入气相。加热后的尿液减压后送往闪蒸预加热器9，与闪蒸预分离器2的气相换热后进入闪蒸槽；气体经二甲液换热器与二甲液换热后进入二循一冷，在此被冷凝吸收，生成二甲液，并由二甲泵送往闪蒸加热分离器10下部的热能利用段的下部入口。出二循一冷的气体在二循二冷内继续被蒸发冷凝液吸收，生成氨水，由氨水泵送往惰洗器，尾气经尾吸塔洗涤回收后排入放空筒。
D.尿液加工
出低压汽提塔5的尿液减压至0.033MPa(绝)，进入闪蒸槽在此分离为气液两相，约105℃、浓度为80-85％(质量分数)尿液经尿液泵加压后送至一蒸热能利用加热段18，尿液自一蒸热能利用加热段18的底部进入管程，与壳程来自中压汽提塔液位槽7、低压汽提塔液位槽8、一段蒸发加热器液位槽20、二段蒸发加热器液位槽23的冷凝液进行换热后进入到一段蒸发加热器17，冷凝液自一蒸热能利用加热段18的壳程上部进入，经换热后从壳程下部出来后进入高压氨预热器回收热量后进入冷凝液收集槽，经泵加压后送出界区。一段蒸发加热器17加热段壳程上部进口加入1.2Mpa的蒸汽，与管程自下而上流动的尿液逆流进行换热，冷凝液进入一段蒸发加热器液位槽20进行收集。一段蒸发加热器17出口的尿液进入一段蒸发分离器19进行气液两相的分离。气相进入一段蒸发表面冷却器，液相进入二段蒸发加热器21的管程的下部入口。二段蒸发加热器21壳程设置有1.2Mpa的蒸汽进口，与靠压差自下而上流动的尿液逆流换热，换热后的冷凝液进入二段蒸发加热器液位槽23进行收集，收集后的蒸汽冷凝液如前所述进入到一蒸热能利用加热段18进一步回收热量。尿液自二段蒸发加热器21的上部管程出口出来后进入二段蒸发分离器22进行气液两相的分离，气相自顶部出口进入二段表面蒸发冷凝器，液相自下部出口进入尿素熔融泵。此时在0.033MPa(绝)下，尿液经热能回收段和加热段被加热到130-135℃，此时浓度到97％(质量百分数)左右，去二段蒸发加热器21的尿液，在0.0033MPa(绝)、140℃下被压缩到99.75％(质量百分数)，此熔融尿液经分离段分离后，由尿素熔融泵送往造粒塔顶部的旋转喷头，进行造粒。造粒塔底得到成品颗粒尿素，由皮带运输机运至包装岗位，称量包装。
闪蒸气与一段蒸发气分别送至闪蒸冷凝器、一段蒸发冷凝器冷凝，其未冷凝气体分别被闪蒸水力喷射器和一段蒸发水力喷射器抽走吸收后残余气体排入放空筒。
二段蒸发气进入二段蒸发冷凝器冷凝，其未冷凝气进入中间冷后进一步冷凝后由二段水力蒸发喷射器抽走后进行吸收，残余气体排入放空筒。
本申请所限定的压强数值均为绝对压强，浓度为质量百分数。
本发明根据尿素系统物料在各个阶段的物料特性，优化系统工艺，从而达到热量回收的最大化，实现节能降耗的目的。本工艺采用年产30万吨的尿素装置，系统投运后，吨尿素蒸汽耗较传统尿素工艺可下降200Kg，氨耗10-15Kg，可节约成本1770万元。
上述实施例仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或更改。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等均包含在本发明的保护范围之中。
Claims (3)
1.一种尿素生产工艺，其包含如下步骤：
A.尿素的合成
由二氧化碳压缩机加压后的20.5Mpa的125℃二氧化碳、高压氨泵加压后的20.5Mpa经过氨预热器加热到45℃-60℃的液氨与来自一甲泵的高压甲铵液进入尿素合成塔(1)进行合成反应，反应后188-190℃的尿液混合物减压到1.75MPa进入闪蒸预分离器(2)闪蒸分离。
B.中压分解回收
由闪蒸预分离器(2)来的尿液经一分预加热器(3)与解析废液换热后进入中压汽提塔(4)，经过中压汽提塔(4)的自汽提作用及壳侧蒸汽加热后的尿液经自调阀减压后进入低压汽提塔(5)；进入低压汽提塔(5)的尿液通过低压汽提塔(5)的自汽提作用及壳程蒸汽加热后减压进入闪蒸预加热器(9)；进入中压汽提塔(4)壳侧的蒸汽与管程的尿液换热后的冷凝液进入中压汽提塔液位槽(7)进行收集，进入低压汽提塔(5)壳程的蒸汽与管程的尿液换热后的蒸汽冷凝液进入低压汽提塔液位槽(8)进行收集，中压汽提塔液位槽(7)与低压汽提塔液位槽(8)的冷凝液混合后进入一蒸热能利用加热段(18)；进入预分离的气相经闪蒸预加热器(9)与低压汽提塔(5)出口尿液换热后进入一吸冷却器B(13)，汽提塔气相与经过二甲液预热器(6)提温后的二甲液混合后进入闪蒸加热器(9)热能利用段与闪蒸分离器出口的尿液换热后进入一吸冷却器A(12)，与脱盐水换热后进入一吸冷却器B(13),经一甲液分离器(14)分离后，液相经一甲泵加压后90-95℃、压力20.5Mpa返回高压系统；气相进入一段吸收塔(15)，经过惰洗器下来的氨水和顶部回流氨洗去二氧化碳后温度45℃，CO2含量＜100×10-6的气氨进入氨冷器(16)、惰洗器，经惰洗进一步洗去氨后排放入放空筒；液相进入一吸冷却器A(12)与中压汽提塔(4)的气相混合后进入一甲液分离器(14)；一吸冷却器A(12)与一吸冷却器B(13)的反应热靠壳程的脱盐水来换热，系统设置有脱盐水循环泵，脱盐水循环泵出口水首先进入一吸冷却器B(13)的管程上部入口，从下部出口出来后进入一吸冷却器A(12)的下部入口，从顶部出来后送出界区与合成系统的溴化锂系统回收热量，回收热量后的热水在进入蒸发式冷却器(11)进一步降温冷却以满足系统降温的需要；
C.低压分解回收
中压汽提塔(4)减压至0.25-0.35Mpa，送入低压汽提塔(5)，经过解析系统的气体汽提作用及壳侧蒸汽加热到135-140℃；尿液中残余的过剩氨和甲铵在此汽化，进入气相；加热后的尿液减压后送往闪蒸预加热器(9)，与闪蒸预分离器(2)的气相换热后进入闪蒸槽；气体经二甲液换热器与二甲液换热后进入二循一冷，在此被冷凝吸收，生成二甲液，并由二甲泵送往闪蒸加热分离器(10)下部的热能利用段的下部入口；出二循一冷的气体在二循二冷内继续被蒸发冷凝液吸收，生成氨水，由氨水泵送往惰洗器，尾气经尾吸塔洗涤回收后排入放空筒。
D.尿液加工
出低压汽提塔(5)的尿液减压至0.033Mpa，进入闪蒸槽在此分离为气液两相，105℃、质量分数浓度为80-85％的尿液经尿液泵加压后送至一蒸热能利用加热段(18)，尿液自一蒸热能利用加热段(18)的底部进入管程，与壳程来自中压汽提塔液位槽(7)、低压汽提塔液位槽(8)、一段蒸发加热器液位槽(20)、二段蒸发加热器液位槽(23)的冷凝液进行换热后进入到一段蒸发加热器(17)，冷凝液自一蒸热能利用加热段(18)的壳程上部进入，经换热后从壳程下部出来后进入高压氨预热器回收热量后进入冷凝液收集槽，经泵加压后送出界区；一段蒸发加热器(17)加热段壳程上部进口加入1.2Mpa的蒸汽，与管程自下而上流动的尿液逆流进行换热，冷凝液进入一段蒸发加热器液位槽(20)进行收集；一段蒸发加热器(17)出口的尿液进入一段蒸发分离器(19)进行气液两相的分离；气相进入一段蒸发表面冷却器，液相进入二段蒸发加热器(21)的管程的下部入口；二段蒸发加热器(21)壳程设置有1.2Mpa的蒸汽进口，与靠压差自下而上流动的尿液逆流换热，换热后的冷凝液进入二段蒸发加热器液位槽(23)进行收集，收集后的蒸汽冷凝液如前所述进入到一蒸热能利用加热段(18)进一步回收热量；尿液自二段蒸发加热器(21)的上部管程出口出来后进入二段蒸发分离器(22)进行气液两相的分离，气相自顶部出口进入二段表面蒸发冷凝器，液相自下部出口进入尿素熔融泵；此时在0.033MPa下，尿液经热能回收段和加热段被加热到130-135℃，此时质量百分数浓度到97％，去二段蒸发加热器(21)的尿液，在0.0033Mpa、140℃下被压缩到质量百分数99.75％，此熔融尿液经分离段分离后，由尿素熔融泵送往造粒塔顶部的旋转喷头，进行造粒；造粒塔底得到成品颗粒尿素，由皮带运输机运至包装岗位，称量包装。
2.如权利要求1所述的尿素生产工艺，其特征在于：闪蒸气与一段蒸发气分别送至闪蒸冷凝器、一段蒸发冷凝器冷凝，其未冷凝气体分别被闪蒸水力喷射器和一段蒸发水力喷射器抽走吸收后残余气体排入放空筒。
3.如权利要求1所述的尿素生产工艺，其特征在于：二段蒸发气进入二段蒸发冷凝器冷凝，其未冷凝气进入中间冷后进一步冷凝后由二段水力蒸发喷射器抽走后进行吸收，残余气体排入放空筒。
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