CN116196861A - 一种尿素分解回收系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种尿素分解回收系统，包括将液氨、二氧化碳气体与分解回收液一并送入合成塔预反应器内，放出大量的热产生蒸汽，出反应器的物料再进入尿素合成塔；所述尿素合成塔的后端依次连接有次高压分离器、中压循环加热分离器及低压循环加热分离器；出次高压分离器的顶部分解气进入次高压甲铵冷凝器，经与次高压甲铵冷凝器的液氨换热冷凝，加入中压分离器分离出的中压甲胺液回收至次高压甲铵冷凝器内；由次高压甲铵冷凝器出来的甲胺液经高压回收作为反应原料进入到合成塔预反应器内；其大大降低了能耗，每吨尿素的单耗循环水能够减少10m3；并节省200kg的蒸汽，将单耗降低到650kg以下。

Description

一种尿素分解回收系统
技术领域
本发明涉及尿素生产技术领域，具体而言，涉及一种尿素分解回收系统。
背景技术
尿素是常用的农业高效氮肥，也是工业中常用的化工原料。工业生产尿素的反应分两步进行，第一步由氨和二氧化碳反应生成中间产物氨基甲酸铵(简称甲铵、一甲液)，第二步由甲铵脱水生成尿素。
尿素合成过程中，进入合成塔的原料不可能全部转变为尿素。一般来说，约有67％左右的二氧化碳和34％的氨转变为尿素，其余的氨和二氧化碳则以氨基甲酸铵、游离二氧化碳和游离氨的形式存在于尿素合成液中。这部分物质必须和尿素分离后，作为原料重新循环使用，使原料氨和二氧化碳利用率分别达到98％-99％及94％-96.5％。
当前，尿素工业制备的流程基本为：尿素合成、分解加热、中压氨回收、低压分解回收、蒸发(常用两段蒸发工艺)、尾气净氨、尿素废水处理。出尿素合成塔的反应产物是一含有尿素、氨基甲酸铵、水和游离氨组成的溶液，未转化的二氧化碳以氨基甲酸铵的形式存在，未转化的氨以氨基甲酸铵或游离氨的形式存在。该反应产物经降压后进入分解加热系统，使氨基甲酸铵受热分解成气氨和二氧化碳气体，气液分离后，气氨和二氧化碳气体从尿素溶液中分离出来，较纯的尿素溶液经进一步加工后得到符合商品规格的粒状产品。
然而，该工艺处理时，需要加热分解的物料多造成蒸汽消耗高。且蒸汽和系统热量利用率低，这些未利用的热量又需要冷却回收，这样又造成了冷却水量高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种尿素分解回收系统，其可大大降低了能耗，即降低吨尿素蒸汽消耗和循环水消耗，改善热量分级利用，提高尿素合成率，具体地可实现每吨尿素的单耗循环水能够减少10m3；并节省200kg的蒸汽，将单耗降低到650kg以下。
本发明的实施例通过以下技术方案实现：
一种尿素分解回收系统，包括将液氨、二氧化碳气体与分解回收液(和/或蒸汽冷凝液)一并送入合成塔预反应器内，放出大量的热产生蒸汽，出合成塔预反应器物料再进入尿素合成塔；所述尿素合成塔的后端依次连接有高压循环分离器及回收系统(如可以是：中压循环加热分离器及低压循环加热分离器或蒸汽回收装置等)；所述高压循环分离器的顶部分解气连接次高压甲铵冷凝器，经与次高压甲铵冷凝器的液氨换热冷凝，并经由回收系统(如可以是：由中压循环加热分离器分离出的中压甲胺液)回收至次高压甲铵冷凝器内；由次高压甲铵冷凝器出来的甲胺液经高压回收作为反应原料进入到合成塔预反应器内。
本发明经过加压预热的液氨与经压缩后的二氧化碳气及循环回收来的氨基甲酸铵液一并进入合成塔预反应器，在合成塔预反应器内氨与二氧化碳反应生成氨基甲酸铵，再进入尿素合成塔，在塔内氨基甲酸铵脱水生成尿素。尿素熔融物从塔顶出来即首先进入到高压分离回收工段，然后进入到中压循环加热分离器及低压循环加热分离器，气、液经过多次分离，分离出的尿液经减压至常压后，进入闪蒸槽，经减压后尿液中的氨基甲酸铵和氨几乎全部清除。最终低压分离器出口尿液浓度达99.9％(质量)以上，用熔融尿素泵打入造粒塔，经造粒喷头洒成尿粒，在塔底得到成品尿素。
现有技术中部分物料本来是在中、低压段进行回收，而本发明将其放在中压回收工艺段之前，将物料和能量返回合成高压系统(也就是尿素合成塔工艺段)，产生副产蒸汽。本发明高压分离回收工段，选择80公斤级的分离回收为最优选择，其回收量较好地匹配了系统气热循环，实现物料、气热平衡。此外，在60-120公斤级的区间内，匹配到45万吨的尿素产能规模，该技改方案都可以实施，但最优值为80公斤级。增加此工段后，中、低压段的回收工段仍然保留。避免了现有技术中将部分能量通过循环水来消耗、冷却。本发明在合成塔及中压回收工艺间增加高压分离回收工段之后，这部分额外的能量将不会再通过循环水冷却，而是用这部分能量产生蒸汽。大大降低了能耗，每吨尿素的单耗循环水能够减少10m3；并节省200kg的蒸汽，将单耗降低到650kg以下。
进一步地，所述高压循环分离器的压力为6-12MPa，温度为135-180℃。
进一步地，所述液氨为经过加压预热的液氨，压力为20-24MPa，温度为100-130℃。
进一步地，所述二氧化碳气体为经过压缩后的二氧化碳气体，压力为20-24MPa，温度为100-130℃。
进一步地，经由次高压甲铵冷凝器内循环回收来的氨基甲酸铵液与经过加压预热的液氨一起进入合成塔预反应器内。
进一步地，所述蒸汽冷凝液经低压蒸汽汽包预处理后进入合成塔预反应器内，所述低压蒸汽汽包预处理的压力为0.5-1MPa，温度为150-170℃。
进一步地，所述尿素合成塔内部操作温度为180～200℃，压力为20-22MPa。
本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
本发明尿素熔融物从尿素合成塔塔顶出来即首先进入到高压分离回收工段，然后进入到回收系统，气、液经过多次分离，分离出的尿液经减压至常压后，进入闪蒸槽，经减压后尿液中的氨基甲酸铵和氨几乎全部清除。最终低压分离器出口尿液浓度达99.7％(质量)以上。本发明在合成塔及中压回收工艺间增加高压分离回收工段之后，额外的能量将不会再通过循环水冷却，而是用这部分能量产生蒸汽。大大降低了能耗，每吨尿素的单耗循环水能够减少10m3；并节省200kg的蒸汽，将单耗降低到650kg以下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明提供的尿素分解回收系统的流程图；
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例
一种尿素分解回收系统，包括将液氨、二氧化碳气体与分解回收液一并送入合成塔预反应器内反应放出大量的热产生蒸汽，反应后再进入尿素合成塔；所述尿素合成塔的后端依次连接有高压循环分离器及回收系统(如可以是：中压循环加热分离器及低压循环加热分离器或蒸汽回收装置等)；所述高压分离器的顶部分解气连接次高压甲铵冷凝器，经与次高压甲铵冷凝器的液氨换热冷凝，经由回收系统(如可以是：由中压循环加热分离器分离出的中压甲胺液)回收至次高压甲铵冷凝器内；由次高压甲铵冷凝器出来的甲胺液经高压回收作为反应原料进入到合成塔预反应器内。
具体地：
液氨的操作压力为230bar，操作温度为60℃，先进入到次高压甲铵冷凝器内，由次高压甲铵冷凝器出来后液氨的操作压力为230bar，操作温度为120℃，然后送入到合成塔预反应器内；
二氧化碳的操作压力为230bar，操作温度为125℃，直接送入到合成塔预反应器内；
蒸汽冷凝液的操作压力为10bar，操作温度为75℃，先进入到低压蒸汽包内，由塔底排出时的操作压力为6bar，操作温度为165℃，然后送入到合成塔预反应器内；需要说明的是，合成塔预反应器内的蒸汽由上部排出返回至低压蒸汽包内，并由低压蒸汽包顶部排出；
进入到合成塔预反应器内的液氨、二氧化碳和分解回收液，经由预反应后，去往尿素合成塔，此时的操作压力为220bar，操作温度为182℃；
尿素合成塔将物料首先送入到高压分离器内，此时的操作压力为80bar，操作温度为193℃，分离后的物料由底部去往中压分解，高压分离气由顶部进入到次高压甲铵冷凝器内，甲胺液经次高压甲铵冷凝器排出并由高压甲胺泵送入到合成塔预反应器内；另外，次高压甲铵冷凝器顶部排出的氨、水、二氧化碳气体与空气去往中压回收，而后来自中压回收的中压甲胺液返回至次高压甲铵冷凝器内；
而中压分离回收及低压分离回收工段与现有技术类似，在次不再赘述。
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，额外的能量将不会再通过循环水冷却，而是用这部分能量产生蒸汽，从而达到热量回收的最大化，大大降低了能耗。本工艺采用年产45万吨的尿素工艺系统，系统投运后，每吨尿素的单耗循环水能够减少10m3；并节省200kg的蒸汽，将单耗降低到650kg以下。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种尿素分解回收系统，其特征在于：包括
将液氨、二氧化碳气体与蒸汽冷凝液一并送入合成塔预反应器内反应，放出大量的热产生蒸汽，然后再进入尿素合成塔；
所述尿素合成塔的后端依次连接有高压循环分离器及回收系统；
所述高压循环分离器的分解气出口连接有次高压甲铵冷凝器，经与所述次高压甲铵冷凝器的液氨换热，并经由回收系统回收至次高压甲铵冷凝器内；由次高压甲铵冷凝器出来的液体经高压回收作为反应原料进入到合成塔预反应器内。
2.根据权利要求1所述的尿素分解回收系统，其特征在于，所述高压循环分离器的压力为6-12MPa，温度为135-180℃。
3.根据权利要求1所述的尿素分解回收系统，其特征在于，所述液氨为经过加压预热的液氨，压力为20-24MPa，温度为100-130℃。
4.根据权利要求1所述的尿素分解回收系统，其特征在于，所述二氧化碳气体为经过压缩后的二氧化碳气体，压力为20-24MPa，温度为100-130℃。
5.根据权利要求1所述的尿素分解回收系统，其特征在于，经由次高压甲铵冷凝器内循环回收来的氨基甲酸铵液与经过加压预热的液氨一起进入合成塔预反应器内。
6.根据权利要求1所述的尿素分解回收系统，其特征在于，所述蒸汽冷凝液经低压蒸汽汽包预处理后进入合成塔预反应器内，所述低压蒸汽汽包预处理的压力为0.5-1MPa，温度为150-170℃。
7.根据权利要求1所述的尿素分解回收系统，其特征在于，所述尿素合成塔内部操作温度为180～200℃，压力为20-22MPa。
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