CN117258328A - 一种尿素节能生产系统及工艺 - Google Patents

一种尿素节能生产系统及工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN117258328A
CN117258328A CN202311193685.1A CN202311193685A CN117258328A CN 117258328 A CN117258328 A CN 117258328A CN 202311193685 A CN202311193685 A CN 202311193685A CN 117258328 A CN117258328 A CN 117258328A
Authority
CN
China
Prior art keywords
urea
pressure
decomposer
gas
urea solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202311193685.1A
Other languages
English (en)
Inventor
连彤
付雪锋
黄林海
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sichuan Energy Investment Construction Group Design And Research Institute Co ltd
Original Assignee
Sichuan Energy Investment Construction Group Design And Research Institute Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sichuan Energy Investment Construction Group Design And Research Institute Co ltd filed Critical Sichuan Energy Investment Construction Group Design And Research Institute Co ltd
Priority to CN202311193685.1A priority Critical patent/CN117258328A/zh
Publication of CN117258328A publication Critical patent/CN117258328A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C273/00—Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups
    • C07C273/02—Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups of urea, its salts, complexes or addition compounds
    • C07C273/04—Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups of urea, its salts, complexes or addition compounds from carbon dioxide and ammonia
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D19/00—Degasification of liquids
    • B01D19/0036—Flash degasification
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/007—Energy recuperation; Heat pumps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/009—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping in combination with chemical reactions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/06—Flash distillation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C273/00—Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups
    • C07C273/02—Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups of urea, its salts, complexes or addition compounds
    • C07C273/14—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
    • C07C273/16—Separation; Purification

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

本申请涉及一种尿素节能生产系统及工艺，涉及有机物合成工艺技术领域，包括尿素合成塔，尿素合成塔下端设置有混合器，混合器与尿素合成塔之间设置有加热器；第一闪蒸分离器，其与尿素合成塔连通，用以对尿素合成塔内生成的尿素混合液进行一次气液分离，得到尿素溶液A；分解器，其与第一闪蒸分离器连通，用以对尿素溶液进行二次气液分离，得到尿素溶液B；换热器，其与分解器连通，用于对尿素溶液B换热，得到尿素液。本申请将对尿素合成塔合成的尿素混合液进行预分离，再将其输送至分解器中分解时，降低分解难度、缩短分解时间、降低分解时需要的能量，使尿素生产系统在生产尿素时更节能、减排，实现环保、节约能源的效果。

Description

一种尿素节能生产系统及工艺
技术领域
本申请涉及尿素合成工艺技术领域，尤其是涉及一种尿素节能生产系统及工艺。
背景技术
尿素又称脲、碳酰胺，是由碳、氮、氧、氢组成的有机化合物，白色晶体。尿素是哺乳动物和某些鱼类体内蛋白质代谢分解的主要含氮终产物。其作为一种中性肥料，尿素适用于各种土壤和植物。它易保存，使用方便，对土壤的破坏作用小，是使用量较大的一种化学氮肥，也是含氮量最高的氮肥。工业上用氨气和二氧化碳在一定条件下合成尿素。近年来随着节能、减排政策出台，氨尿素合成这一高耗能产业受到重点关注，切实可行的实施节能、减排措施，降低能源消耗和污染物排放，对于优化整个氮肥行业的产能具有重要意义。
目前尿素生产工艺主要包括：原料供应、尿素高压合成、分离含尿素溶液、未反应氨和二氧化碳的回收、尿素溶液的浓缩、产品输送和工艺冷凝液处理等。上述工艺过程中包括在高温高压条件下进行的步骤，需要耗费大量的能量来提供反应所需的热能和压力；合成反应过程中还需要消耗较多的钝化空气，并且需要提供足够的热能来维持反应的进行；会产生大量的蒸汽供应，用于提供热能和维持反应器的高温高压条件，蒸汽的产生需要耗费大量的能源。因此，尿素合成工艺中不能满足节能、低能耗的生产需求，基于此，特提出本申请。
发明内容
为解决尿素合成能耗高的问题，本申请提供一种尿素节能生产系统及工艺，通过设计和改造尿素生产节能系统、优化生产流程，大大降低尿素生产的能源消耗，使尿素合成工艺满足节能、低能耗的生产需求。
第一方面，本申请提供一种尿素节能生产系统，其包括：
尿素合成塔，尿素合成塔下端设置有混合器，混合器与尿素合成塔之间设置有加热器；
第一闪蒸分离器，其与尿素合成塔连通，用以对尿素合成塔内生成的尿素混合液进行一次气液分离，得到尿素溶液A；
分解器，其与第一闪蒸分离器连通，用以对尿素溶液进行二次气液分离，得到尿素溶液B；换热器，其与分解器连通，用于对尿素溶液B换热，得到尿素液。
通过采用上述技术方案，利用混合器和加热器对原料进行预处理，加快原料的扩散速率、提高活性，有助于加速尿素合成，提高生产效率。尿素合成塔合成得到尿素混合液，该混合液为气液混合物，且是高压、高温的饱和溶液，经过第一闪蒸分离器进行预分离后，压力迅速降低，使尿素混合液中的气相和液相分离。在将得到的尿素溶液A输送至分解器中进一步分解时，尿素溶液A中混的气相已经大大减少。由于尿素溶液A是经过一次气液分离得到的，因此其在进行二次气液分离时，大大缩短分解时间，有效降低分解时的能耗，实现尿素生产系统整体能耗下降30％以上的效果，使整个尿素生产系统更节能、低耗、环保和节约能源。
进一步地，上述分解器包括依次连通的中压分解器和低压分解器，中压分解器与第一闪蒸分离器连通，低压分解器与换热器连通。
尿素溶液A依次经过中压、低压分解后，进一步将其中的气相分解，得到氨气和二氧化碳，有助于制得纯度更高的尿素溶液B。且中压和低压分解时，副反应产物较少，有利于提高尿素合成的选择性和产率。
进一步地，上述换热器包括冷流体入口和热流体入口，低压分解器的出液口与换热器的热流体入口连通，中压分解器的出气口与换热器的冷流体入口连通。
通过采用上述技术方案，将中压分解器中分解的气体输送至换热器中，输送过程中，气体的热量会损失，因此该气体作为冷流体输入。低压分解器中分解得到的尿素溶液B其温度较高，因此该尿素溶液B作为热流体输入。换热器中的尿素溶液B与气体进行换热，利用气体将尿素溶液B的部分热量带走，以降低尿素溶液B的温度，得到尿素液。该过程中不需要添加额外的冷流体或其它热量交换组分，仅利用生产得到的主产物——尿素溶液B和副产物——气体进行热量交换，充分利用尿素节能生产系统内的资源，降低能耗，实现节能、减排。
进一步地，上述换热器上还设置有热流体出口和冷流体出口，换热后的气体沿热流体出口排出，尿素液沿冷流体出口排出。
进一步地，上述分解器与换热器之间还设置有第二闪蒸分离器，用以对二次气液分离后得到的尿素溶液B进行三次气液分离。
将尿素溶液B经过二次闪蒸分离后有助于进一步将其中混有少量气体分离，提高尿素溶液B的纯度。
进一步地，上述尿素节能生产系统还包括第三闪蒸分离器，第三闪蒸分离器与换热器的出液口相连通，用以对尿素液进行气液分离。
对换热后的尿素液再次进行闪蒸分离，有助于进一步将其中混有少量气体过滤，提高尿素液的纯度，使制备的尿素液质量更佳。
进一步地，上述尿素节能生产系统还包括回收装置，回收装置包括中压回收装置和低压回收装置，中压回收装置用于回收第一闪蒸分解器分离得到的气体，低压回收装置用于回收低压分解器分解的气体。
由于中压分解和低压分解得到的气体主要是氨气和二氧化碳，而这两种气体是制备尿素的必要原料，将其回收再利用，有利于节约资源。回收后有利于降低二氧化碳等的排放量，实现节能、环保。另外，中压分解和低压分解得到的气体的压强和温度不同，将其采用分开回收有助于降低回收难受，进一步降低能源消耗。
进一步地，上述中压回收装置所包括依次连通的中压冷凝器、甲铵分离器、中压吸收塔、氨冷凝器和氨收集槽，氨收集槽的下端连通混合器；
低压回收装置包括依次连通的低压预冷器、二循一冷凝器、二循二冷凝器，低压预冷器与二循一冷凝器之间连通有尾气回收塔。
进一步地，上述换热器的热流体出口与中压冷凝器相连通。
换热器中换热后的气体作为热流体沿热流体出口流出，再流入中压冷凝器中冷凝后进行回收，该气体主要是氨气和二氧化碳，避免换热后排出至大气，造成大气污染，且回收后能够实现资源循环利用。
低压回收装置放出的气体也主要为氨气和二氧化碳，将其冷凝后回收，进一步实现资源循环。
第二方面，本申请提供一种尿素节能生产工艺，其利用上述尿素生产节能系统实现，节能生产工艺包括：
将甲铵溶液、氨气和二氧化碳输送至混合器内，用加热器加热后输送至尿素合成塔，同时输入钝化空气，反应后得到尿素混合液；
尿素混合液进入第一闪蒸分离器进行一次气液分离，得到净化后的氨气、二氧化碳和尿素溶液A，尿素溶液A的纯度为20％-30％；
尿素溶液A进入分解器进行二次气液分离，得到净化后的氨气、二氧化碳和尿素溶液B，尿素溶液B的纯度为40％-50％；
尿素溶液B进入换热器换热后，得到尿素液。
进一步地，上述尿素溶液A的纯度为25％，尿素溶液B的纯度为45％。
进一步地，上述分解器包括依次连通的中压分解器和低压分解器，中压分解器与第一闪蒸分离器连通，低压分解器与换热器连通；
尿素溶液A进行二次气液分离的步骤包括：
尿素溶液A进入中压分解器中加热至140-180℃进行中压分解，中压分解后进入低压分解器中加热至130-160℃进行低压分解，得到尿素溶液B。
进一步地，上述换热器包括冷流体入口和热流体入口，低压分解器的出液口与换热器的热流体入口连通，中压分解器的出气口与换热器的冷流体入口连通；
尿素溶液B换热的步骤包括：
将尿素溶液B沿热流体入口输送至换热器、中压分解器分解得到的氨气和二氧化碳沿冷流体入口输送至换热器，换热器内的尿素溶液B与氨气、二氧化碳进行换热，得到尿素液。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.本申请将第一闪蒸分离器设置于尿素合成塔与分解器之间，对尿素合成塔合成的尿素混合液进行预分离，利用压强迅速降低，使尿素混合液中的气体溢出，降低尿素混合液中的杂质含量，同时降低尿素混合液的压强，再将其输送至分解器中分解时，降低分解难度、缩短分解时间、降低分解时需要的能量，使尿素生产系统在生产尿素时更节能、减排，实现环保、节约能源的效果。
附图说明
图1是本申请实施例尿素生产节能系统图。
附图标记说明：1、尿素合成塔；11、混合器；12、加热器；13、第一闪蒸分离器；14、分解器；141、中压分解器；142、低压分解器；15、换热器；151、冷流体入口；152、热流体入口；153、冷流体出口；154、热流体出口；2、第二闪蒸分离器；3、第三闪蒸分离器；4、回收装置；41、中压回收装置；411、中压冷凝器；412、甲铵分离器；4121、高压甲铵泵；413、中压吸收塔；414、氨冷凝器；415、氨收集槽；416、惰洗器；417、氨精洗冷却器；418、高压氨泵；419、高压氨预热器；42、低压回收装置；421、低压预冷器；422、二循一冷凝器；423、二循二冷凝器；424、尾气回收塔；425、二段循环泵；426、低压甲铵泵；5、冷凝液槽；51、工艺冷凝液泵；52、解吸塔预热器；53、解吸塔；54、预蒸发冷凝器；55、蒸汽喷射器；56、水解器给料泵；57、水解器预热器；58、尿素水解塔；59、解吸排水泵。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。予以特别说明的是：以下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；以下实施例中所用原料除特殊说明外均可来源于普通市售。
本申请提供一种尿素节能生产系统及工艺，具体包括系统和工艺两部分，该工艺是通过节能生产系统实现的。尿素是一种有机化合物，化学式为CO(NH2)2。它是一种无色结晶固体，可溶于水。尿素是一种重要的氮肥，在农业中被广泛使用。现有技术中，尿素生产系统主要包括CO2压缩机、尿素合成塔，CO2压缩机与尿素合成塔连接，在尿素合成塔后依次串联有中压分解塔及加热器、甲铵冷凝器、甲铵分离器、三段中压吸收塔及蒸发式氨冷回收器、低压分解塔及加热器、水解塔等；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)；第二步由甲铵脱水生成尿素；反应气液混合物从尿素合成塔顶部出来，进入中压分解塔加热至158～160℃，使得气液混合物中的未反应物在减压加热中被分解析出；分解得到的产物在经过上述其它反应器净化并回收再利用，最终得到成品尿素产物。
上述现有技术中存在以下问题：1、首先将氨气和二氧化碳合成氨基甲酸铵的过程会消耗大量的原料及能源，不利于节能、减排；2、氨基甲酸铵生成的尿素属于高压饱和液，该高压饱和液直接输送至中压分解塔中进行分解，需要持续加热以实现分解效果，会消耗大量能源，导致整个尿素生产系统耗能增加。
基于上述问题，本申请提供一种尿素节能生产系统及工艺，通过设计并改造尿素合成路线，使整个尿素生产系统能耗降低30％以上。同时本申请提供的尿素生产工艺能够实现多个循环，将尿素合成产生的废料回收后，既可以用于辅助其它循环步骤，也能重新投入尿素生产，减少污染物排放、进一步节约能源，实现节能、减排的生产需要。
以下结合附图1对本申请提供的尿素节能生产系统及工艺作进一步详细说明。
尿素节能生产系统
本系统所用的设备规格及材质见下表1。
表1.设备型号及规格
参照图1，尿素节能生产系统包括尿素合成塔1、连通于尿素合成塔1混合器11、设置于混合器11与尿素合成塔1之间的加热器12，该混合器11优选为静态混合器11。
尿素合成塔1的一侧连通有第一闪蒸分离器13，第一闪蒸分离器13用来对尿素合成塔1内合成的尿素混合液进行一次气液分离，得到尿素溶液A。
尿素合成塔1的左侧连通有高压空气压缩机，高压空气压缩机用于向节能生产系统输送钝化空气，以保持系统中设备内壁的钝化膜，以保护设备，延长设备使用寿命。
第一闪蒸分离器13的右侧连通有分解器14，用以对尿素溶液进行二次气液分离，得到尿素溶液B。
其中，分解器14包括依次连通的中压分解器141与低压分解器142，中压分解器141与第一闪蒸分离器13相连通，低压分解器142与换热器15连通。
低压分解器142的右侧连通有换热器15，换热器15用于对尿素溶液B和中压分解器141分解的气体进行换热，换热后得到尿素液。
换热器15包括冷流体入口151、热流体入口152、冷流体出口153和热流体出口154，其中，低压分解器142的出液口与换热器15的热流体入口152连通，中压分解器141的出气口与换热器15的冷流体入口151连通；
低压分解器142与换热器15之间设置有第二闪蒸分离器2，换热器15换出的热量能够用于加热第二闪蒸分离器2，第二闪蒸分离器2用以对二次气液分离后得到的尿素溶液B进行三次气液分离；
第二闪蒸分离器2的进液口与低压分解器142的出液口相连通，第二闪蒸分离器2的出液口与换热器15的热流体入口152相连通。换热器15中的热量可用于加热第二闪蒸分离器2，实现三次气液分离。闪蒸分解后的尿素溶液B进入换热器15中与中压分解器141分解的气体在进行换热，实现热量循环，有助于减少能源浪费。
换热器15的出液口连通有第三闪蒸分离器3，第三闪蒸分离器3用以对尿素液B再次进行气液分离，尿素液从第三闪蒸分离器3的出液口流出。
参照图1，尿素节能生产系统还包括回收装置4，回收装置4包括中压回收装置41和低压回收装置42，中压回收装置41用于回收第一闪蒸分解器14分离得到的气体以及换热器15中换热后的气体，该气体主要为氨气和二氧化碳，低压回收装置42用于回收低压分解器142分解的气体，该气体主也要为氨气和二氧化碳；
中压回收装置41所包括依次连通的中压冷凝器411、甲铵分离器412、中压吸收塔413、氨冷凝器414和氨收集槽415，氨收集槽415上连通有高压氨泵418，该高压氨泵418与混合器11之间连通于高压氨预热器419，高压氨预热器419与混合器11相连通；甲铵分离器412上连通有高压甲铵泵4121，该高压甲铵泵4121与混合器11相连通。
第一闪蒸分离器13上端的出气口以及换热器15的热流体出口154均连通于中压冷凝器411，甲铵分离器412设置于中压冷凝器411的右侧，用于分离气体中的混有的甲铵气体，分离后得到氨气、二氧化碳和甲铵气体，其分离得到的甲铵气体经过高压甲铵泵4121与钝化空气在混合器11中混合后通过加热器12加热后，输送至尿素合成塔1中再利用；中压回收塔用于回收二氧化碳，氨气进入氨冷凝器414中冷凝得到液氨，液氨流入氨收集槽415后通过高压氨泵418和高压氨预热器419输送至混合器11，在经由混合器11进入尿素合成塔1中再利用；
换热器15的热流体出口154与中压冷凝器411相连通，换热器15中热流体出口154的气体以及带出的热量流入中压冷凝器411，在经过中压冷凝器411依次通过甲铵分离器412、中压吸收塔413进行回收；
氨冷凝器414的一侧连通有惰洗器416，惰洗器416的一侧连通有氨精洗冷却器417，氨冷凝器414溢出的气体经过惰洗器416清洗后以去除其中的惰性气体，降低对环境的污染；低压回收装置42包括依次连通的低压预冷器421、二循一冷凝器422，低压预冷器421与二循一冷凝器422之间连通有尾气回收塔424；二循二冷凝器423与低压预冷器421之间连通有二段循环泵425，二循一冷凝器422上设置有低压甲铵泵426。
低压预冷器421与低压分离器上端相连通，低压分离器分解出的气体进入低压预冷器421降温后，在依次进入二循一冷凝器422、二循二冷凝器423冷凝后，再通过二段循环输送至二循一冷凝器422，最后经由低压甲铵泵426输出。
二循二冷凝器423和低压预冷器421之间连通有尾气吸收塔，二循二冷凝器423的出气进入尾气吸收塔。尾气吸收塔的右侧连通有冷凝液槽5，冷凝液槽5上设置有工艺冷凝液泵51，冷凝液泵的右侧为解吸塔预热器52，解吸塔预热器52上连通有解吸塔53。工艺冷凝液泵51送出的工艺冷凝液输送至尾气吸收塔，将尾气吸收塔中的气体吸收，减少污染气体排放量。尾气吸收塔的尾气出装置去往三聚氰胺装置洗涤塔，尾气吸收塔中的冷凝液再回流至冷凝液槽5。
冷凝液槽5的一侧连通有预蒸发冷凝器54，预蒸发冷凝器54的一侧连通有蒸汽喷射器55，预蒸发冷凝器54出气口出去的气体由蒸汽喷射器55抽至放空总管。
解吸塔53的一侧设置有水解器给料泵56，水解器给料泵56的一侧设置有水解器预热器57，水解器预热器57的一侧设置有尿素水解器，尿素水解器的一侧设置有解吸排水泵59。
尿素节能生产工艺
本申请提供的尿素节能生产工艺中包含多个循环过程，因此以下步骤以每个循环步骤展开论述，在系统运行时，每个循环步骤均是同步进行。
步骤S1：尿素合成
高压甲铵泵将浓甲铵液输送至混合器，高压空气压缩机将钝化空气输送至整个节能生产系统中，钝化空气是指通过特定的处理方法，使空气中的氧气含量降低至一定程度，从而减少氧气对某些物质的氧化作用。钝化气体中包括二氧化碳、惰性气体等。
钝化空气和甲胺经混合器混合后，再用高压氨泵将液氨输送至混合器中，将甲铵、液氨和二氧化碳混合后。利用加热器加热，使液氨气化成氨气，并在高压环境下将三者加热到170-190℃，加热后进入尿素合成塔中合成尿素混合液；上述液氨等原料一部分来源于尿素节能生产系统回收再利用，还有一部分来源于三聚氰胺装置产出。
步骤S2：中压分解和吸收
尿素混合液从尿素合成塔经过减压后进入第一闪蒸分离器，部分过剩氨、甲铵逸出分解，得到尿素溶液A。第一闪蒸分离器中的尿素溶液A进入中压分解器，先在中压分解器中的精馏段与来自中压分解器的气体进行逆向接触，尿素溶液A中的一部分NH3和CO2被析出；后进入中压分解器，用中压蒸汽加热到140-180℃，尿素溶液A中的一部分甲铵再被分解，在中压分解器中经加热分离后的尿素溶液A排入低压分解器，分解得到尿素溶液B；
为了保持设备内表面的钝化膜，在进入中压分解器的尿素溶液A中需要补加入一定量的钝化空气，钝化空气能够保护某些物质或设备，防止其受到氧化损害。
另外，可将从三聚氰胺装置来的尾气输入至中压分解器，使其与中压分解器出来的气相以及占总量2/3的尿素溶液B混合后在换热器中进行冷凝吸收，放出的热量再用于加热从第二闪蒸分离器输出的尿素溶液B。从换热器出来的气液混合物与中压分解器来的气相进入中压吸收塔底部的鼓泡段，在鼓泡段进一步吸收CO2，甲铵分离器操作时温度为95-102℃，具体可为95℃、96℃、97℃、98℃、99℃、100、101℃、102℃。
甲铵分离器液相由变频调速的高压甲铵泵加压与钝化空气在混合器混合后，再与加热后的液氨在混合器混合后，送至高压甲铵预热器，加热后的液体进入尿素合成塔进行合成反应，被进一步吸收后又返回至氨精洗冷却器。
将精洗液加入到氨精洗冷却器，通过逆流吸收惰性气中的氨，氨精洗冷却器出液由低压氨水泵送入惰洗器，精洗气经减压后排至三胺洗涤塔洗涤，洗涤后排放。
该精洗液主要来自三胺凝结水，其主要成分为水。
步骤S3：低压分解和吸收
中压分解器将尿素溶液A在液位控制下输送至低压分解器，尿素溶液A中的过剩NH3和CO2被释放出来，气液混合物从顶部进入精馏段，喷洒在填料上，与低压分解器的上升气体逆流接触，进行传质传热，更多的NH3和CO2被汽提出来。
尿素溶液A在低压分解器用中压蒸汽加热到140℃左右，由于温度升高，尿素溶液A中残存的甲铵分解，气液混合物回到低压分解器进行气液分离，尿素浓度控制在47％后通过液位控制输送至第二闪蒸分离器。
为了简化操作和回收热量，解析塔的出口气连通低压分解器填料段下方，和低压分解器分解得到的气相混合后，进入低压分解器的精馏段，当压力过高时，可在控制阀门前将气体引入低压预冷器。
低压分解器分解得到的气相中含有CO2、NH3和H2O，将上述气相和二段循环的稀氨水输送至低压预冷器，进行部分冷凝后，再进入二循一冷凝器。，冷凝，低压分解器分离的气相经过低压预冷凝器后，在二循一冷凝器中，NH3和CO2几乎全部冷凝，放出热量由冷却水带走，生成温度约40℃的稀甲铵液。稀甲铵液通过低压甲铵泵输送至预蒸发换热器的壳侧和中压吸收塔，二循一冷凝器的液位由低压甲铵泵变频控制。
含氨的少量气体从二循一冷凝器顶部送到二循二冷凝器，进一步用常压闪蒸冷凝液泵送来的常压闪蒸冷凝液吸收。然后通过二段循环泵，输送至低压预冷器。二循二冷凝器中分离出的气体进入尾气吸收塔，工艺冷凝液泵将工艺冷凝液输送至尾气吸收塔中吸收该气体，尾气吸收塔的尾气输送至三胺装置的洗涤塔，尾气吸收塔中的冷凝液在输送至工艺冷凝液槽使用。
步骤S4：闪蒸和预蒸发
来自低压分解器的尿素溶液B，经调节阀控制后输送至第二闪蒸分离器，在经过液位经液位控制输送至换热器，第二闪蒸分离器分离得到的气体输送至闪蒸冷凝器。为调节尿素溶液B组分，在闪蒸冷凝器顶部加入了工艺冷凝液，闪蒸冷凝器的出液口连通闪蒸冷凝液槽，常压闪蒸冷凝液泵再将闪蒸冷凝液槽的液体输送至二循二冷凝器进行冷凝回收。
第二闪蒸器中的尿素溶液B闪蒸后，输送至入换热器，被壳程介质加热，尿素溶液B中的NH3和CO2逸出，同时尿素溶液B得到浓缩。换热器蒸出的气液混合物进入预浓缩器分离，预浓缩器出气口蒸出的气体由预蒸发喷射器抽至放空总管。
步骤S5:解吸水解系统
三胺装置的尿素浓缩系统产生的工艺冷凝液排入工艺冷凝液槽，与预蒸发冷凝器输送的工艺冷凝液混合后，通过冷凝液泵送至解析塔顶部，进入解析塔前，先在解析塔预热器里与解析塔底部排除液换热。
工艺冷凝液泵为两开一备，其中一台输送工艺冷凝液至解吸塔水解，另一台输送工艺冷凝液至各冲洗点及尾气吸收塔。
解析塔分上下两段，上塔顶部操作温度为139.5℃，工艺冷凝液自上而下与底部蒸汽逆流接触，NH3和CO2被解析出来。从解析塔底部出来的溶液约143℃被水解器给料泵送至水解器预热器，与水解废水进行换热后进入解析塔下段的顶部，尿素水解器的液体与解析塔底部蒸汽逆流接触换热，以进一步减少塔底NH3和CO2的含量，解析后的水换热冷却后通过泵送出界区。
实施例
实施例1
制备一种尿素：
1、将甲铵溶液、氨气和二氧化碳输送至混合器内，用加热器加热至185℃后输送至尿素合成塔，同时输入钝化空气，合成后得到尿素混合液；
2、尿素混合液进入第一闪蒸分离器进行一次气液分离，得到净化后的氨气、二氧化碳和尿素溶液A，尿素溶液A的纯度为80％；
3、尿素溶液A进入中压分解器中加热至160℃进行中压分解，再进入低压分解器中加热至140℃进行低压分解，分解后得到净化后的氨气、二氧化碳和尿素溶液B，尿素溶液B的纯度为98％；
4、将尿素溶液B沿热流体入口先输送至第二闪蒸分离器，分离后再输送至换热器，将中压分解器分解得到的氨气和二氧化碳沿冷流体入口输送至换热器，换热器内的尿素溶液B与氨气、二氧化碳进行换热；
5、换热后的尿素溶液B进入第三闪蒸分离器中，闪蒸分离后，输出得到尿素液。
对比例
对比例1
制备一种尿素：
1、将甲铵溶液、氨气和二氧化碳输送至混合器内，用加热器加热至185℃后输送至尿素合成塔，同时输入钝化空气，合成后得到尿素混合液；
2、尿素混合液进入中压分解器中加热至160℃进行中压分解，再进入低压分解器中加热至140℃进行低压分解，分解后得到净化后的氨气、二氧化碳和尿素溶液B，尿素溶液B的纯度为98％；
4、将尿素溶液B沿热流体入口输送至换热器，将中压分解器分解得到的氨气和二氧化碳沿冷流体入口输送至换热器，换热器内的尿素溶液B与氨气、二氧化碳进行换热，换热后得到纯度尿素液。
对比例2
制备一种尿素：
1、将甲铵溶液、氨气和二氧化碳输送至混合器内，用加热器加热至185℃后输送至尿素合成塔，同时输入钝化空气，合成后得到尿素混合液；
2、尿素混合液进入中压分解器中加热至160℃进行中压分解，再进入低压分解器中加热至140℃进行低压分解，分解后得到净化后的氨气、二氧化碳和尿素溶液B，尿素溶液B的纯度为98％；
3、将尿素溶液B沿热流体入口先输送至第二闪蒸分离器，分离后再输送至换热器，将中压分解器分解得到的氨气和二氧化碳沿冷流体入口输送至换热器，换热器内的尿素溶液B与氨气、二氧化碳进行换热；
4、换热后的尿素溶液B进入第三闪蒸分离器中，闪蒸分离后，输出得到尿素液。
对比例3
1、将甲铵溶液、氨气和二氧化碳输送至混合器内，用加热器加热至185℃后输送至尿素合成塔，同时输入钝化空气，合成后得到尿素混合液；
2、尿素混合液进入中压分解器中加热至160℃进行中压分解，再进入低压分解器中加热至140℃进行低压分解，分解后得到净化后的氨气、二氧化碳和尿素溶液B，尿素溶液B的纯度为98％；
3、将尿素溶液B沿热流体入口输送至换热器，将中压分解器分解得到的氨气和二氧化碳沿冷流体入口输送至换热器，换热器内的尿素溶液B与氨气、二氧化碳进行换热；
4、换热后的尿素溶液B进入第三闪蒸分离器中，闪蒸分离后，输出得到尿素液。
检测及检测数据
检测采用实施例1和对比例1-3的方式生产一天尿素的蒸汽能耗情况；由于尿素生产是间歇生产，再按季度统计尿素制备过程中的能耗情况，统计结果见下表2。
表2.蒸汽能耗统计表(单位t)
结论：根据表2能够得到，利用本申请的系统制备尿素，其年耗能量相比与对比例1下降30％以上，可以证明通过设置第一闪蒸分离器以及第二闪蒸分离器，能够大大降低尿素生产时的能耗，实现节能、环保。
检测实施例1和对比例1中的废气、废物、废水等排放量，检测时间为第一天以及第1-4季度，检测结果见下表3。
表3.废气、废物、废水等排放量
结论：根据表3能够得到，采用本申请的系统制备尿素，经过多循环同时进行后，能够将尿素合成产生的废气、废物、废水等在系统中循环利用，既能减少污染物排放，又能节约资源，实现节能、环保的效果。而对比1中仅是缺少第一闪蒸分离器和第二闪蒸分离器，其耗能不仅大大增加，资源循环利用的效果也大大降低，尿素合成过程容易产生较多废弃物。因此，能够证明，本申请的尿素制备系统及工艺设计更合理，更有助于节能、减排。
综上所述：本工艺流程具有节能减排的效果，具体体现在节约能源和实现资源循环利用上。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种尿素节能生产系统，其特征在于，其包括：
尿素合成塔，所述尿素合成塔下端设置有混合器，所述混合器与所述尿素合成塔之间设置有加热器；
第一闪蒸分离器，其与所述尿素合成塔连通，用以对所述尿素合成塔内生成的尿素混合液进行一次气液分离，得到尿素溶液A；
分解器，其与所述第一闪蒸分离器连通，用以对所述尿素溶液进行二次气液分离，得到尿素溶液B；
换热器，其与所述分解器连通，用于对所述尿素溶液B换热，得到尿素液。
2.根据权利要求1所述的尿素节能生产系统，其特征在于，所述分解器包括依次连通的中压分解器和低压分解器，所述中压分解器与所述第一闪蒸分离器连通，所述低压分解器与所述换热器连通。
3.根据权利要求2所述的尿素节能生产系统，其特征在于，所述换热器包括冷流体入口和热流体入口，所述低压分解器的出液口与所述换热器的热流体入口连通，所述中压分解器的出气口与所述换热器的冷流体入口连通。
4.根据权利要求1或2所述的尿素节能生产系统，其特征在于，所述分解器与所述换热器之间还设置有第二闪蒸分离器，用以对二次气液分离后得到的尿素溶液B进行三次气液分离。
5.根据权利要求1或2所述的尿素节能生产系统，其特征在于，还包括第三闪蒸分离器，所述第三闪蒸分离器与所述换热器的出液口相连通，用以对所述尿素液进行气液分离。
6.根据权利要求2所述的尿素节能生产系统，其特征在于，还包括回收装置，所述回收装置包括中压回收装置和低压回收装置，所述中压回收装置用于回收所述第一闪蒸分解器分离得到的气体，所述低压回收装置用于回收所述低压分解器分解的气体。
7.根据权利要求6所述的尿素节能生产系统，其特征在于，所述中压回收装置所包括依次连通的中压冷凝器、甲铵分离器、中压吸收塔、氨冷凝器和氨收集槽，所述氨收集槽的下端连通所述混合器；
所述低压回收装置包括依次连通的低压预冷器、二循一冷凝器、二循二冷凝器，所述低压预冷器与所述二循一冷凝器之间连通有尾气回收塔。
8.一种尿素节能生产工艺，其特征在于：其利用如权利要求1-7任一项所述的尿素生产节能系统，所述节能生产工艺包括：
将甲铵溶液、氨气和二氧化碳输送至所述混合器内，用所述加热器加热后输送至所述尿素合成塔，同时输入钝化空气，反应后得到所述尿素混合液；
所述尿素混合液进入第一闪蒸分离器进行一次气液分离，得到净化后的氨气、二氧化碳和所述尿素溶液A，所述尿素溶液A的纯度为20%-30%；
所述尿素溶液A进入所述分解器进行二次气液分离，得到净化后的氨气、二氧化碳和所述尿素溶液B，所述尿素溶液B的纯度为40%-50%；
所述尿素溶液B进入所述换热器换热后，得到尿素液。
9.根据权利要求8所述的尿素节能生产工艺，其特征在于，所述分解器包括依次连通的中压分解器和低压分解器，所述中压分解器与所述第一闪蒸分离器连通，所述低压分解器与所述换热器连通；
所述尿素溶液A进行二次气液分离的步骤包括：
所述尿素溶液A进入所述中压分解器中加热至140-180℃进行中压分解，中压分解后进入所述低压分解器中加热至130-160℃进行低压分解，得到尿素溶液B。
10.根据权利要求8所述的尿素节能生产工艺，其特征在于，所述换热器包括冷流体入口和热流体入口，所述低压分解器的出液口与所述换热器的热流体入口连通，所述中压分解器的出气口与所述换热器的冷流体入口连通；
所述尿素溶液B换热的步骤包括：
将所述尿素溶液B沿所述热流体入口输送至所述换热器、所述中压分解器分解得到的所述氨气和所述二氧化碳沿所述冷流体入口输送至所述换热器，所述换热器内的所述尿素溶液B与所述氨气、所述二氧化碳进行换热，得到所述尿素液。
CN202311193685.1A 2023-09-15 2023-09-15 一种尿素节能生产系统及工艺 Pending CN117258328A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311193685.1A CN117258328A (zh) 2023-09-15 2023-09-15 一种尿素节能生产系统及工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311193685.1A CN117258328A (zh) 2023-09-15 2023-09-15 一种尿素节能生产系统及工艺

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117258328A true CN117258328A (zh) 2023-12-22

Family

ID=89207376

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311193685.1A Pending CN117258328A (zh) 2023-09-15 2023-09-15 一种尿素节能生产系统及工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117258328A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4314077A (en) Method for the production of urea and purification of water
US6585807B2 (en) Recovery method of ammonia from gaseous mixture
EP1203765B1 (en) Process for the synthesis of urea
CN101558037B (zh) 尿素制备方法及相关设备
CN109503312B (zh) 一种利用氯苯生产的副产氯化氢连续化生产氯乙烷的工艺
EP0093466B1 (en) Process for the preparation of urea
CN109890788B (zh) 尿素与尿素-硝酸铵的集成工艺
KR100407370B1 (ko) 요소 진공증발기로부터의 증기내 응축성물의 회수방법 및 장치
JPH093032A (ja) アンモニア／尿素の統合法
CN103435517A (zh) 一种二氧化碳汽提尿素的增产节能技术及其设备
CN1050184A (zh) 高能效的尿素生产方法
CN104829494A (zh) 一种节能型尿素生产系统及其生产工艺
CN105026365B (zh) 尿素合成方法和设备
US4231961A (en) Process for preparation of urea
CN112028089B (zh) 一种硝酸铵的生产装置和方法
CN105771551A (zh) 一种氨和二氧化碳的分离方法
CN117258328A (zh) 一种尿素节能生产系统及工艺
CN1072174A (zh) 采用不同产率的反应区以生产尿素的方法及其所用的装置
CN1060762C (zh) 尿素生产装置的改进方法
CN1020898C (zh) 分离未转变原料的方法
RU2050351C1 (ru) Способ получения карбамида
CN212356562U (zh) 一种硝酸铵的生产装置
CN112495323B (zh) 用于co2气提尿素生产的中压解吸水解塔及节能提产方法
CN219209020U (zh) 一种氰化氢净化提纯装置
EP0060511B1 (en) Process for the preparation of urea

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination