CN105601541A - 一种生产尿素及纯碱的装置 - Google Patents

Abstract

本发明生产尿素及纯碱的装置，包括间壁回转窑，间壁回转窑设有煤料仓、焦炭冷却器、进料环、出料环及烧嘴，进料环上设有干馏气体出口，煤粉仓与进料环连接，出料环与焦炭冷却器连接，干馏气体出口与油气分离净化器连接，油气分离净化器包括液体出口及气体出口，液体出口连接到煤焦油储罐，气体出口连接到变压吸附器，变压吸附器的氢气出口连接到氨合成反应器；装置还包括空分器，空分器的氮气出口连接到氨合成反应器。装置还包括一个二氧化碳的管道网提供给尿素合成及纯碱合成装置所需要的纯净二氧化碳。本发明充分利用了干馏煤气和二氧化碳资源，为氨、尿素及纯碱生产开创了新的途径，有利于节能减排，提高经济效益。

Description

一种生产尿素及纯碱的装置

技术领域

本发明属于化工生产设备技术领域，涉及一种生产尿素及纯碱的装置。

背景技术

尿素是由碳、氮、氧和氢组成的有机化合物，通常用作植物的氮肥。尿素是一种高浓度氮肥，属中性速效肥料，也可用于生产多种复合肥料。尿素的主要原料是氢气、氮气和二氧化碳。现有技术的尿素生产由造气炉产生的半水煤气脱碳后，其中大部分的二氧化碳由脱碳液吸收、解吸后，经油水分离器，除去二氧化碳气体中携带的脱碳液，进入二氧化碳压缩机系统，由压缩机出来的二氧化碳气体压力达到16Kg后进入尿素合成塔。从合成氨车间氨库来的液氨进入氨储罐，经过氨升压泵加压进入高压液氨泵，加压至20Kg左右，经过预热后进入甲胺喷射器作为推动液，将来自甲胺分离器的甲胺溶液增压后混合一起进入尿素合成塔合成尿素。纯碱的主要原料是氢气、氮气、二氧化碳和氯化钠饱和溶液。

煤的干馏是煤在隔绝空气条件下加热、分解，生成焦炭、煤焦油、粗苯和煤气等产物的过程。煤气的主要成分是氢气、甲烷、一氧化碳和乙烯。煤气经过变压吸附和净化分离得到纯净的氢气，可以作为合成氨、尿素及纯碱的原料。

发明内容

本发明提供一种生产尿素及纯碱的装置，利用煤干馏气体为原料生产尿素，扩大尿素原料来源，综合利用煤干馏气资源，提高尿素生产的灵活性。

本发明生产尿素及纯碱的装置，包括间壁回转窑，间壁回转窑设有煤料仓、焦炭冷却器、进料环、出料环及烧嘴，进料环上设有干馏气体出口，煤粉仓与进料环连接，出料环与焦炭冷却器连接，其特征是：干馏气体出口与油气分离净化器连接，油气分离净化器包括液体出口及气体出口，液体出口连接到煤焦油储罐，气体出口连接到变压吸附器，变压吸附器的氢气出口连接到氨合成反应器；装置还包括空分器，空分器的氮气出口连接到氨合成反应器。

装置设有二氧化碳管网、尿素合成反应器及尿素精制单元，氨合成反应器和二氧化碳管网分别与尿素合成反应器连接，尿素合成反应器出口与尿素精制单元连接。

装置设有氯化钠溶液罐、制碱反应器和煅烧炉，制碱反应器设有氨气入口、盐液入口、二氧化碳入口、碳酸氢钠出口和氯化铵出口；氨气入口与氨合成反应器连接，盐液入口与氯化钠溶液罐连接，二氧化碳入口与二氧化碳管网连接，碳酸氢钠出口与煅烧炉连接，氯化铵出口与氯化铵储罐连接，煅烧器与纯碱罐连接。

间壁回转窑的窑体由同轴安装的内环和外环构成，内环的中心为窑膛，内环和外环之间为环形物料通道，所述环形物料通道设有支撑耐材。装置设有换热器和鼓风机，窑膛通过窑尾罩与换热器连接，换热器与废气排放系统连接。鼓风机和空分器的氧气出口.通过换热器连接到烧嘴的助燃气体入口。烧嘴为气体燃料烧嘴、液体燃料烧嘴或固体燃料烧嘴。变压吸附器的可燃性气体出口连接到烧嘴的燃气入口。

原煤在间壁回转窑内隔绝空气加热（400-1000℃），经过油气分离净化器得到的净煤气进入变压吸附单元，将其中的氢气提出，与空分器得到的氮气混合通入氨合成反应器得到氨，得到的氨再与二氧化碳管网提供的二氧化碳混合进入尿素合成反应器得到尿素，或者得到的氨与二氧化碳管网提供的二氧化碳及氯化钠饱和溶液混合进入制碱反应器得到氯化铵及碳酸氢钠，碳酸氢钠出口与煅烧炉连接，反应得到纯碱。空分器得到的氧气可以用来助燃间壁回转窑，实现高温。该工艺过程可以有效利用二氧化碳，从而实现碳减排。

本发明生产尿素及纯碱的装置以间壁窑煤干馏煤气为原料，经过变压吸附制备分离出高纯度的氢气，与空分器分出的氮气一同进入氨合成反应器制备合成氨，然后与二氧化碳反应合成尿素；或与二氧化碳及氯化钠饱和溶液混合，得到氯化铵及碳酸氢钠，碳酸氢钠出口与煅烧炉连接，反应得到纯碱，充分利用了焦化煤气和二氧化碳资源，开创了氨合成与尿素生产新的途径，有利于节能减排，提高经济效益。

附图说明

图1为本发明生产尿素及纯碱的装置的流程示意图；

图2为图1的A-A图；

其中：

1—鼓风机、2—换热器、3—废气排放系统、4—煤焦油储罐、5—油气分离净化器、6—煤料仓、7—二氧化碳管网、8—变压吸附器、9—尿素合成反应器、10—氨合成反应器、11—尿素精制单元、12—空分器、13—窑尾罩、14—间壁回转窑、15—进料环、16—出料环、17—窑头罩、18—焦炭冷却器、19—烧嘴、20—干馏气体出口、21—外环、22—内环、23—环形物料通道、24—支撑耐材、25—窑膛、26—氯化钠溶液罐、27—制碱反应器、28—煅烧炉。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明。本发明保护范围不限于实施例，本领域技术人员在权利要求限定的范围内做出任何改动也属于本发明保护的范围。

本发明生产尿素及纯碱的装置如图1所示，包括间壁回转窑14，间壁回转窑设有煤料仓6、焦炭冷却器18、进料环15、出料环16及烧嘴19，进料环上设有干馏气体出口20，煤粉仓与进料环连接，出料环与焦炭冷却器连接，干馏气体出口与油气分离净化器5连接，油气分离净化器包括液体出口及气体出口，液体出口连接到煤焦油储罐4，气体出口连接到变压吸附器8，变压吸附器的氢气出口连接到氨合成反应器10；装置还包括空分器12，空分器的氮气出口连接到氨合成反应器。如图2所示，间壁回转窑的窑体由同轴安装的内环22和外环21构成，内环的中心为窑膛25，内环和外环之间为环形物料通道23，环形物料通道设有支撑耐材24。装置设有二氧化碳管网7、尿素合成反应器9及尿素精制单元11，氨合成反应器和二氧化碳管网分别与尿素合成反应器连接9，尿素合成反应器出口与尿素精制单元11连接。

装置还设有氯化钠溶液罐26、制碱反应器27和煅烧炉28，制碱反应器设有氨气入口、盐液入口、二氧化碳入口、碳酸氢钠出口和氯化铵出口；氨气入口与氨合成反应器10连接，盐液入口与氯化钠溶液罐连接，二氧化碳入口与二氧化碳管网7连接，碳酸氢钠出口与煅烧炉连接，氯化铵出口与氯化铵储罐连接，煅烧器与纯碱罐连接。

窑膛通过窑尾罩13与换热器2连接，换热器2与废气排放系统3连接，鼓风机1和空分器12的氧气出口通过换热器连接到烧嘴19的助燃气体入口，烧嘴19为气体燃料烧嘴。变压吸附器的可燃性气体出口连接到烧嘴的燃气入口。

本发明生产尿素及纯碱的装置工艺过程为：煤料仓6中煤粉经进料口进入间壁回转窑14的环形物料通道23，窑膛中烧嘴燃烧间壁加热环形物料通道中的煤原料，使煤在隔绝空气条件下加热、分解，生成焦炭、煤焦油和煤气。焦炭经出料环16到焦炭冷却器18冷却，然后进入焦炭产品仓26。干馏气体经干馏气气体出口20到油气分离净化器5进行油气分离和净化，分出的煤焦油到煤焦油储罐4贮存准备化工利用。油气分离净化器分出的煤气进入变压吸附器8，分出的纯氢气与空分器12分离出的氮气进入氨合成反应器进行氨合成反应。氨合成反应的工艺条件为：合成压力15~30Mpa，反应气入口温度130~140℃，氢气和氮气体积比为78：22，催化剂为铁催化剂。分离出氨进入尿素合成反应器，从二氧化碳管网7通入二氧化碳进行尿素合成反应，反应条件为：反应温度：185～200℃，反应压力14～20Mpa，氨碳比：2.5～4.0，反应时间：30min。合成的尿素到尿素精制单元11进行精制、包装。或分离出氨与二氧化碳管网提供的二氧化碳及氯化钠饱和溶液混合进入制碱反应器得到氯化铵及碳酸氢钠，碳酸氢钠出口与煅烧炉连接，反应得到纯碱。变压吸附器8分出的可燃性气体到烧嘴作燃料，燃料不足时从燃料罐补充燃料。空分器12分出的氧气与鼓风机鼓出的空气混合成富氧空气作烧嘴的助燃气体。窑膛25产生的废烟气经窑尾罩13到换热器2为助燃空气换热后到废气排放系统排放。

Claims (7)

1.一种生产尿素及纯碱的装置，包括间壁回转窑（14），所述间壁回转窑设有煤料仓（6）、焦炭冷却器（18）、进料环（15）、出料环（16）及烧嘴（19），所述进料环上设有干馏气体出口（20），所述煤粉仓与进料环连接，所述出料环与焦炭冷却器连接，其特征是：所述干馏气体出口与油气分离净化器（5）连接，所述油气分离净化器包括液体出口及气体出口，所述液体出口连接到煤焦油储罐（4），所述气体出口连接到变压吸附器（8），所述变压吸附器的氢气出口连接到氨合成反应器（10）；所述装置还包括空分器（12），所述空分器的氮气出口连接到氨合成反应器。

2.根据权利要求1所述的生产尿素及纯碱的装置，其特征是：所述装置设有二氧化碳管网（7）、尿素合成反应器（9）及尿素精制单元（11），所述氨合成反应器和所述二氧化碳管网分别与所述尿素合成反应器连接（9），所述尿素合成反应器出口与尿素精制单元（11）连接。

3.根据权利要求1所述的生产尿素及纯碱的装置，其特征是：所述装置设有氯化钠溶液罐（26）、制碱反应器（27）和煅烧炉（28），所述制碱反应器设有氨气入口、盐液入口、二氧化碳入口、碳酸氢钠出口和氯化铵出口；所述氨气入口与氨合成反应器（10）连接，盐液入口与氯化钠溶液罐连接，二氧化碳入口与二氧化碳管网（7）连接，碳酸氢钠出口与煅烧炉连接，氯化铵出口与氯化铵储罐连接，所述煅烧器与纯碱罐连接。

4.根据权利要求2或3所述的生产尿素及纯碱的装置，其特征是：所述间壁回转窑的窑体由同轴安装的内环（22）和外环（21）构成，内环的中心为窑膛（25），内环和外环之间为环形物料通道（23），所述环形物料通道设有支撑耐材（24）。

5.根据权利要求4所述的生产尿素及纯碱的装置，其特征是：所述装置设有换热器（2）和鼓风机（1），所述窑膛（25）通过窑尾罩（13）与换热器连接，换热器与废气排放系统（3）连接；所述鼓风机及空分器的氧气出口连接到烧嘴（19）的助燃气体入口。

6.根据权利要求5所述的生产尿素及纯碱的装置，其特征是：所述烧嘴为气体燃料烧嘴、液体燃料烧嘴或固体燃料烧嘴。

7.根据权利要求4所述的生产尿素及纯碱的装置，其特征是：所述变压吸附器的可燃性气体出口连接到烧嘴的助燃气体入口。