CN109516932A - 一种尿素装置节能改造的工艺系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种尿素装置节能改造的工艺系统，包括气提塔、中压分解塔、中压分解器、精馏塔和尿液提取塔；中压分解塔包括填料塔和第一分离器；气提塔管路连通填料塔的进料口，气提塔与填料塔的连通管路上安装有用于调节压强第一调节阀；中压分解器管路连通填料塔出液口，中压分解器用于加热其内部物料；第一分离器的入料口管路连通中压分解器，中压分解器的排气口管路连通填料塔的进气口，中压分解器的排液口管路连通精馏塔，中压分解器与精馏塔的连通管路上安装有用于调节压强的第二调节阀；尿液提取塔包括第二分离器和预浓缩器。本发明安装与使用流程简单，且可以在传统尿素生产工艺系统上改装以实现，实现节能的同时改善了尿液的浓度。
Description
技术领域
本发明涉及氮肥生产领域，尤其涉及一种尿素装置节能改造的工艺系统。
背景技术
尿素是目前含氮量最高的氮肥，工业化尿素生产是以CO2气体和液氨为原料，经过高压合成和低压分解回收以及真空浓缩、造粒等工序加工成固体尿素产品。
目前，国内外尿素装置生产工艺主要有如下几种：荷兰斯塔米卡邦(Stamicarbon)CO2气提法工艺、意大利斯那姆(Snamprogetti)氨气提法工艺、日本TOYO的ACES21工艺、瑞士卡萨里(Casale)高效合成工艺、水溶液全循环法工艺等。其中，以CO2碳气提工艺和氨气提工艺最具竞争力，国内尿素市场的气提法尿素装置中，二氧化碳气提法尿素装置占约占所有气提法尿素产能的80％以上，且大部分是传统的CO2气提法工艺流程。传统的CO2气提法工艺流程为，原料氨及CO2经增压后送入尿素合成塔(压力14～14.5MPaA)合成尿素，出尿素合成塔含甲铵的尿素溶液经高压分解回收(压力14～14.5MPaA)、低压分解回收(压力0.3～0.4MPaA)以及真空浓缩、造粒等工序加工成固体尿素产品。高压分解采用压力为2.3MPa(A)的中压蒸汽加热，低压分解及真空浓缩则利用高压回收系统副产的0.45MPa(A)低压蒸汽加热。通常CO2气提法工艺装置中，中压蒸汽2.5MPa(A)主要用于高压CO2气提塔的加热及工艺冷凝液处理系统的尿素水解塔加热，其消耗为950～1000kg/t尿素，高压回收系统副产的0.45MPa(A)低压蒸汽除去系统自己使用外，约200kg/t尿素低压蒸汽需要外送出去。
根据扩产能力的不同，改造技术方案也不同，而目前国内外对CO2气提法工艺装置进行的改造基本是围绕扩大产能而进行的，但是节能效果并不明显，且注入尿液槽中的尿液浓度也不够理想。
发明内容
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种尿素装置节能改造的工艺系统，有效改善了尿液浓度。
本发明提出的一种尿素装置节能改造的工艺系统，包括气提塔、中压分解塔、中压分解器、精馏塔和尿液提取塔；
中压分解塔包括填料塔和第一分离器；
气提塔管路连通填料塔的进料口，气提塔与填料塔的连通管路上安装有用于调节压强第一调节阀；
中压分解器管路连通填料塔出液口，中压分解器用于加热其内部物料；
第一分离器的入料口管路连通中压分解器，中压分解器的排气口管路连通填料塔的进气口，中压分解器的排液口管路连通精馏塔，中压分解器与精馏塔的连通管路上安装有用于调节压强的第二调节阀；
尿液提取塔包括第二分离器和预浓缩器；
预浓缩器包括壳程和管程，预浓缩器的管程连通管通精馏塔排液口与第二分离器入料口，填料塔的出气口与预浓缩器的壳程管路连通。
优选地，还包括中压洗涤器中压洗涤器管路连通预浓缩器的壳程。
优选地，还包括低压甲铵冷凝器，中压洗涤器的排气口与低压甲铵冷凝器管路连通，中压洗涤器与低压甲铵冷凝器的连通管路上安装有用于调节压强的第三调节阀，精馏塔排气口与低压甲铵冷凝器管路连通
优选地，还包括高压甲铵泵，高压甲铵泵用于连通中压洗涤器的出液口与高压圈。
优选地，还包括液位槽和中压甲铵泵，中压甲铵泵的入口和出口分别管路连通液位槽下部和中压洗涤器，液位槽管路连通甲铵冷凝器出料口。
优选地，还包括中压甲铵冷凝器，中压甲铵冷凝器安装在中压洗涤器与预浓缩器的壳程连通的管路上。
优选地，中压分解器的热源为高压蒸汽冷凝水和低压蒸汽。
本发明使用时，由气提塔出来的尿素混合液通过第一调节阀减压至.～.MPa(G)，然后进入填料塔，以将尿素合成液和管道中的气体分离，填料塔下段的尿素合成液流入中压分解器，中压分解器对尿素合成液中未生成尿素的甲铵溶液进行加热，使甲铵液分解产生氮气和二氧化碳，通过中压分解器后的气相通过第一分离器后进入填料塔，通过中压分解器后液相通过第一分离器进入精馏塔，中压分解器与精馏塔的连通管路上的第二调节阀将压强减至.～.MPa(G)，通过精馏塔后的液相进入预浓缩器的管程中，中压分解塔中的气相通过管路导送至预浓缩器的壳程中，预浓缩器的管程将物料送入第二分离器，第二分离器分离出的液相排入尿液槽，第二分离器分离出的气相可通过管道导送到其它工序。
本发明安装与使用流程简单，且可以在传统尿素生产工艺系统上改装以实现，本发明在预浓缩器的壳程中，充分利用了氨气和CO气体的显热，实现节能，并提高了注入尿液槽中尿液的浓度，尿液浓度较改造前提高，可减少蒸发工段的蒸汽用量，而且部分尿素加热分解的负荷从气提塔转移到了中压分解塔，降低了气提塔中压蒸汽用量。
附图说明
图1为本发明提出的一种尿素装置节能改造的工艺系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示，需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
参照图1所示，本发明提出的一种尿素装置节能改造的工艺系统，包括气提塔1、中压分解塔2、中压分解器3、精馏塔4和尿液提取塔5；
中压分解塔2包括填料塔和第一分离器；
气提塔1管路连通填料塔的进料口，气提塔1与填料塔的连通管路上安装有用于调节压强第一调节阀101；
中压分解器3管路连通填料塔出液口，中压分解器3用于加热其内部物料；
第一分离器的入料口管路连通中压分解器3，中压分解器3的排气口管路连通填料塔的进气口，中压分解器3的排液口管路连通精馏塔4，中压分解器3与精馏塔4的连通管路上安装有用于调节压强的第二调节阀102；
尿液提取塔5包括第二分离器和预浓缩器；
预浓缩器包括壳程和管程，预浓缩器的管程连通管通精馏塔4排液口与第二分离器入料口，填料塔的出气口与预浓缩器的壳程管路连通。
本发明使用时，由气提塔1出来的尿素混合液通过第一调节阀101减压至1.6～1.9MPa(G)，然后进入填料塔，以将尿素合成液和管道中的气体分离，填料塔下段的尿素合成液流入中压分解器3，中压分解器3对尿素合成液中未生成尿素的甲铵溶液进行加热，使甲铵液分解产生氮气和二氧化碳，通过中压分解器3后的气相通过第一分离器后进入填料塔，通过中压分解器3后液相通过第一分离器进入精馏塔4，中压分解器3与精馏塔4的连通管路上的第二调节阀102将压强减至0.3～0.5MPa(G)，通过精馏塔4后的液相进入预浓缩器的管程中，中压分解塔2中的气相通过管路导送至预浓缩器的壳程中，预浓缩器的管程将物料送入第二分离器，第二分离器分离出的液相排入尿液槽，第二分离器分离出的气相通过管道导送到其它工序，本发明在预浓缩器的壳程中，充分利用了氨气和CO2气体的显热，实现节能，并提高了注入尿液槽中尿液的浓度，尿液浓度较改造前提高，可减少蒸发工段的蒸汽用量，其中尿液指尿素溶液。
本实施方式中，还包括中压洗涤器6中压洗涤器6管路连通预浓缩器的壳程。预浓缩器的壳程中的气液混合物进入中压洗涤器6，利用中压洗涤器6进一步吸收未反应的氨气和CO2，以减少放空量。
本实施方式中，还包括低压甲铵冷凝器7，中压洗涤器6的排气口与低压甲铵冷凝器7管路连通，中压洗涤器6与低压甲铵冷凝器7的连通管路上安装有用于调节压强的第三调节阀103，精馏塔4排气口与低压甲铵冷凝器7管路连通。精馏塔4的和中压洗涤器6通过将气体导入低压甲铵冷凝器7以便于进行甲铵的回收，中压洗涤器6与低压甲铵冷凝器7的连通管路的第三调节阀103将压强减至0.3～0.5MPa(G)。
本实施方式中，还包括高压甲铵泵10，高压甲铵泵10用于连通中压洗涤器6的出液口与高压圈。即本发明通过高压甲铵泵10将甲铵增压后将甲铵送入高压处理系统，以实现甲铵继续利用。
本实施方式中，还包括液位槽8和中压甲铵泵9，中压甲铵泵9的入口和出口分别管路连通液位槽8下部和中压洗涤器6，液位槽8管路连通甲铵冷凝器7出料口，液位槽8中的甲铵通过中压甲铵泵9送入中压洗涤器6后经甲铵泵10送入高压圈，有效提高了本发明循环处理的效果，液位槽8中的气体可通过管道送入放空筒。
本实施方式中，还包括中压甲铵冷凝器11，中压甲铵冷凝器11安装在中压洗涤器6与预浓缩器的壳程连通的管路上。通过中压甲铵冷凝器11降低甲铵液温度，有利于提高中压洗涤器6洗涤的效果。
在现有技术中，由于副产的0.45MPa(A)低压蒸汽品位较低，一般难以利用，即使是注入到CO2压缩机蒸汽透平蒸汽透平驱动，其效率也是很低的，有些工厂不得已将其放空，白白浪费掉了。本实施方式中，中压分解器3的热源为高压蒸汽冷凝水和低压蒸汽。即利用尿素生产过程中其它系统产生的高压蒸汽冷凝水和低压蒸汽为中压分解器3供热，实现中压分解器3对其内部物料的加热。而且在本实施方式中，部分尿素加热分解的负荷从气提塔转移到了中压分解塔，降低了气提塔中压蒸汽用量，综合每吨尿素的中压蒸汽消耗，可将原有的950～1000kg降低80～120kg，经济效益十分显著。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (7)
1.一种尿素装置节能改造的工艺系统，其特征在于：包括气提塔(1)、中压分解塔(2)、中压分解器(3)、精馏塔(4)和尿液提取塔(5)；
中压分解塔(2)包括填料塔和第一分离器；
气提塔(1)管路连通填料塔的进料口，气提塔(1)与填料塔的连通管路上安装有用于调节压强第一调节阀(101)；
中压分解器(3)管路连通填料塔出液口，中压分解器(3)用于加热其内部物料；
第一分离器的入料口管路连通中压分解器(3)，中压分解器(3)的排气口管路连通填料塔的进气口，中压分解器(3)的排液口管路连通精馏塔(4)，中压分解器(3)与精馏塔(4)的连通管路上安装有用于调节压强的第二调节阀(102)；
尿液提取塔(5)包括第二分离器和预浓缩器；
预浓缩器包括壳程和管程，预浓缩器的管程连通管通精馏塔(4)排液口与第二分离器入料口，填料塔的出气口与预浓缩器的壳程管路连通。
2.根据权利要求1所述的尿素装置节能改造的工艺系统，其特征在于：还包括中压洗涤器(6)中压洗涤器(6)管路连通预浓缩器的壳程。
3.根据权利要求2所述的尿素装置节能改造的工艺系统，其特征在于：还包括低压甲铵冷凝器(7)，中压洗涤器(6)的排气口与低压甲铵冷凝器(7)管路连通，中压洗涤器(6)与低压甲铵冷凝器(7)的连通管路上安装有用于调节压强的第三调节阀(103)，精馏塔(4)排气口与低压甲铵冷凝器(7)管路连通。
4.根据权利要求3所述的尿素装置节能改造的工艺系统，其特征在于：还包括高压甲铵泵(10)，高压甲铵泵(10)用于连通中压洗涤器(6)的出液口与高压圈。
5.根据权利要求4所述的尿素装置节能改造的工艺系统，其特征在于：还包括液位槽(8)和中压甲铵泵(9)，中压甲铵泵(9)的入口和出口分别管路连通液位槽(8)下部和中压洗涤器(6)，液位槽(8)管路连通甲铵冷凝器(7)出料口。
6.根据权利要求2所述的尿素装置节能改造的工艺系统，其特征在于：还包括中压甲铵冷凝器(11)，中压甲铵冷凝器(11)安装在中压洗涤器(6)与预浓缩器的壳程连通的管路上。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的尿素装置节能改造的工艺系统，其特征在于：中压分解器(3)的热源为高压蒸汽冷凝水和低压蒸汽。
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