CN107586266B - 改进型co2气提并/串联中压尿素生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种改进型CO2气提并/串联中压尿素生产工艺。高压圈由尿素合成塔、高压CO2气提塔、高压甲铵冷凝器A和B、高压气体洗涤器“五大件”组成;高压甲铵冷凝器B同时作为中压尿素分解加热器和中压CO2气提塔、中压预分离器等组成并/串联中压系统。出尿素合成塔物料按一定比例分两路,一路送高压CO2气提塔减压后再送中压预分离器闪蒸分离;另一路减压送高压甲铵冷凝器B壳程加热分解再送中压CO2气提塔;两路中压尿液汇合为一路再减压送低压精馏塔。本发明改进型CO2气提并/串联中压尿素生产工艺操作弹性大,蒸汽消耗低,新建日产1740吨以上的尿素装置节省投资20~30%以上。

Description

改进型CO2气提并/串联中压尿素生产工艺
技术领域
本发明涉及一种工业化尿素生产工艺,具体说是一种节能、节资的改进型CO2气提并/串联中压尿素生产工艺。
背景技术
传统的CO2气提法工艺流程为:原料氨和CO2增压14~14.5MPa 后送高压合成、分解和回收,出CO2气提塔尿素溶液经低压精馏 (0.3~0.4MPa)以及真空蒸发浓缩、造粒等工序加工成固体尿素产品。国内40万吨/年尿素装置多采用改进型CO2气提(脱氢)工艺,新一代改进型CO2气提(池式甲铵冷凝器)工艺和尿素2000+TM工艺装置由于部分设备不能国产化、需要支付高昂专利费、同等规模投资高等原因而应用偏少。
目前,国内尿素生产存在产能严重过剩和高能耗并存的局面:年产6~25万吨水溶液全循环尿素装置有的已运行20~30年以上,装置运转周期短、制造成本高等造成企业生存艰难。CO2气提并/串联中压尿素节能增产工艺(专利号:CN 201410052313.1)提供了一种针对 CO2气提工艺尿素装置进行节能增产改造的工艺,它是在现有CO2气提尿素装置并联中压分解回收系统、串联中压预分离和蒸发预浓缩系统,可使原CO2气提尿素装置生产能力提高50%以上,蒸汽和电力消耗下降并且新增产能改造费用仅相当于新建装置的20~30%,为具有CO2气提工艺和水溶液全循环工艺尿素装置的企业提供了压减水溶液全循环工艺尿素装置的技术改造路线。
传统型CO2气提工艺、改进型CO2气提工艺,新一代改进型CO2气提工艺和尿素2000+TM工艺装置蒸汽(2.5MPa)消耗基本高于900kg /吨尿素,CO2气提并/串联中压尿素节能增产工艺蒸汽消耗也在850kg /吨尿素。本发明人克服了上述缺点,开发了每吨尿素蒸汽消耗在 570~750kg、操作弹性在50%~100%的改进型CO2气提并/串联中压尿素生产工艺。
发明内容
本发明目的是提供一种节能、节资改进型CO2气提并/串联中压尿素生产工艺,它具有设备投资省、吨尿素蒸汽消耗低、操作弹性大、生产运行安全的特点。采用本发明尿素生产工艺,同等生产规模投资节省20%~30%,蒸汽消耗低至570~750kg,既可用于新建52万吨/ 年以上大型尿素装置,也可用于现有CO2气提尿素工艺装置增产改造。
改进型CO2气提并/串联中压尿素生产工艺,包含尿素合成塔1、高压CO2气提塔2、高压甲铵冷凝器3A和高压甲铵冷凝器3B、高压气体洗涤器4、中压预分离器5、中压CO2气提塔6,其特征在于:
(1)高压CO2气提塔2气相出口气体分为两路同时进入并联的高压甲铵冷凝器3A和高压甲铵冷凝器3B;
(2)在尿素合成塔1和低压精馏系统间并联中压分解系统,包括高压甲铵冷凝器3B壳程、中压CO2气提塔6;尿素合成塔1出口尿液经减压至1.55~1.75MPaG送高压甲铵冷凝器3B壳程加热分解,尿液加热到155~160℃送到中压CO2气提塔6进行气提分解,温度 152~158℃的尿液从中压CO2气提塔6底部排出减压至0.3~0.4MPaG 与中压预分离器5的出液汇合到一起送入低压精馏系统。
本发明所述的改进型CO2气提并/串联中压尿素生产工艺,高压甲铵冷凝器3A壳程流动介质为水、汽,依靠水加热蒸发移去高压甲铵反应热;高压甲铵冷凝器3B壳程流动介质为尿液,作为尿素分解加热器,为尿液分解提供反应热。
本发明所述的改进型CO2气提并/串联中压尿素生产工艺,高压 CO2气提塔2气相送到高压甲铵冷凝器3B的体积流量占20%~50%。
本发明所述的改进型CO2气提并/串联中压尿素生产工艺,尿素合成塔1送到高压甲铵冷凝器3B的尿液量占尿液总量的20%~50%。
本发明所述的改进型CO2气提并/串联中压尿素生产工艺,送到高压气体洗涤器4的高压甲铵液A与送到高压甲铵冷凝器3B的高压甲铵液B体积流量比约为5∶3。
本发明所述的改进型CO2气提并/串联中压尿素生产工艺,其中所述的高压甲铵冷凝器3B分为气液混合段3B-1、换热段3B-2和尿液合成段3B-3。
本发明所述的改进型CO2气提并/串联中压尿素生产工艺,高压甲铵冷凝器3B的尿液合成段3B-3内至少有一层高效塔盘。
本发明改进型CO2气提并/串联中压尿素生产工艺的优势如下:
(1)节能效果显著。本发明中压预分离器5能够降低低压精馏塔 8大约35%~50%的生产负荷,中压预分离器5气相中压甲铵回收比低压甲铵回收降低30%~40%的系统循环水量;采用蒸发预浓缩工艺,充分利用中压甲铵吸收反应热加热尿液,降低一段蒸发加热器的热负荷,减少低压蒸汽的消耗量;高压甲铵冷凝器3B壳程作为中压尿素分解加热器,充分利用高压甲铵液反应热加热尿液,减少进入高压 CO2气提塔的尿液量,进而减少2.5MPa的蒸汽消耗量。本发明生产工艺,蒸汽消耗可低至570~750kg/吨尿素,耗电低至21~25千瓦时。
(2)建设同等规模尿素装置投资低。以投资新建52万吨/年尿素装置为例,比采用改进型或传统型CO2气提工艺、2000+TM尿素工艺等其他尿素工艺节省20%~30%以上建设资金。
(3)操作弹性大。本发明尿素生产工艺操作弹性在50%~100%之间,变工况适应能力更强。
产能过剩使尿素市场竞争白热化,淘汰落后水溶液全循环尿素生产工艺产能,节能降耗、节约基建投资、降低尿素生产成本等采用本发明改进型CO2气提并/串联中压尿素生产工艺具有比较优势,因此本发明推广应用前景广阔。
附图说明
图1是本发明的改进型CO2气提并/串联中压尿素生产工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图进一步描述本发明的工艺方法。
本发明的CO2气提并/串联中压尿素节能增产新工艺流程:见图 1,来自CO2气提塔2的尿素溶液减压至1.65~1.85MPaG送中压预分离器5完成闪蒸和气液分离,液相减压至0.3~0.4MPaG送低压精馏系统,气相送蒸发预浓缩器热利用段;中压预分离器5液相出口操作温度110~115℃,气相出口操作温度105~115℃;经中压预分离器5,尿液过量氨蒸出率为50%~66%、甲铵分解率为10%~15%。
本发明的改进型CO2气提并/串联中压尿素生产工艺流程:见图 1,尿素合成塔1出口20%~50%的尿液经减压至1.55~1.75MPaG送中送高压甲铵冷凝器3B壳程,高压甲铵反应放出的热用来加热尿液,尿液温度升高到155~160℃;温度155~162℃尿液进入中压CO2气提塔6上部,总量70%~80%、温度为150~170℃的中压CO2气作为气提剂从中压CO2气提塔6底部加入,CO2和中压CO2气提塔6实现传热传质,尿液中的氨基甲酸铵进一步分解。温度152~158℃的尿液自中压CO2气提塔6底部排出,经减压至0.3~0.4MPaG与中压预分离器5的出液汇合到一起送入低压精馏系统。中压分解系统总的甲铵分解率为75%~88%、总的过量氨蒸出率为80%~90%,中压分解系统气相中水份含量在14%~18%之间。
实施例1
用本发明方法对国内现有52万吨/年CO2气提尿素装置进行节能增产改造,生产能力由1740吨/天增产到2200吨/天,改造投资费用 2800万元;改造后每吨尿素消耗蒸汽745kg、消耗电26千瓦时。52 万吨/年CO2气提尿素装置改造成功后,企业关停了25万吨/年水溶液全循环尿素生产装置,水溶液装置关停前平均每吨尿素蒸汽消耗为 1250kg、电耗160千瓦时。按照市场价格,以每吨尿素降低蒸汽消耗 500kg、节电130千瓦时计算,尿素生产成本降低约160元/吨,按照增产25万吨/年计算可降低总成本4177万元/年,8个月左右即收回全部投资费用。

Claims (8)

1.一种改进型CO2气提并/串联中压尿素生产工艺,包含有尿素合成塔(1)、高压CO2气提塔(2)、高压甲铵冷凝器(3A)和高压甲铵冷凝器(3B)、高压气体洗涤器(4)、中压预分离器(5)、中压CO2气提塔(6)和蒸发预浓缩系统,其特征在于:
(1)高压CO2气提塔(2)气相出口气体分为两路同时进入并联的高压甲铵冷凝器(3A)和高压甲铵冷凝器(3B);
(2)在尿素合成塔(1)和低压精馏系统间并联中压分解系统,包括高压甲铵冷凝器(3B)壳程、中压CO2气提塔(6);尿素合成塔(1)出口尿液经减压至1.55~1.75MPaG送高压甲铵冷凝器(3B)壳程加热分解,尿液加热到155~160℃送到中压CO2气提塔(6)进一步气提分解,温度152~158℃的尿液从中压CO2气提塔(6)底部排出减压至0.3~0.4MPaG与中压预分离器(5)的出液汇合到一起送入低压精馏系统。
2.按权利要求1所述的改进型CO2气提并/串联中压尿素生产工艺,其特征在于:高压圈有两个并联高压甲铵冷凝器(3A)和高压甲铵冷凝器(3B),其中高压甲铵冷凝器(3A)壳程流动介质为水、汽,依靠水加热蒸发移去高压甲铵反应热,高压甲铵冷凝器(3B)壳程流动介质为尿液,作为尿素分解加热器,依靠尿素分解移去高压甲铵反应热。
3.按权利要求1所述的改进型CO2气提并/串联中压尿素生产工艺,其特征在于:高压CO2气提塔(2)气相同时送到两个并联的高压甲铵冷凝器(3A)和高压甲铵冷凝器(3B),其中送到高压甲铵冷凝器(3B)的体积流量占20%~50%。
4.按权利要求1所述的改进型CO2气提并/串联中压尿素生产工艺,其特征在于:尿素合成塔(1)送到高压甲铵冷凝器(3B)的尿液量占尿液总量的20%~50%。
5.按权利要求1所述的改进型CO2气提并/串联中压尿素生产工艺,其特征在于:送到高压气体洗涤器(4)的高压甲铵液A与送到高压甲铵冷凝器(3B)的高压甲铵液B体积流量比为5∶3。
6.按权利要求1所述的改进型CO2气提并/串联中压尿素生产工艺,其特征在于:高压甲铵冷凝器(3B)分为气液混合段(3B-1)、换热段(3B-2)和尿液合成段(3B-3)。
7.按权利要求1所述的改进型CO2气提并/串联中压尿素生产工艺,其特征在于:高压甲铵冷凝器(3B),其安装方式可选择立式安装,也可选择卧式安装。
8.按权利要求6所述的改进型CO2气提并/串联中压尿素生产工艺,其特征在于:尿液合成段(3B-3)内至少有一层高效塔盘。
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