CN204079843U - 二氧化碳汽提装置中的中压分解冷凝系统 - Google Patents

Abstract

一种二氧化碳汽提装置中的中压分解冷凝系统，包括高压系统、低压系统和蒸发系统，所述高压系统的合成塔溢流管内的高压圈防腐空气采用纯氧或富氧，在高压系统和低压系统之间增设中压分解冷凝吸收系统，中压分解冷凝吸收系统包括中压分解塔、中压甲铵冷凝器、中压洗涤塔和二甲液混合器，中压分解塔的上部与合成塔溢流管、汽提塔相连接，中压分解塔的顶部设有气体出口与二甲液混合器相连通，二甲液混合器的一端设有中压甲铵液入口及二氧化碳入口，二甲液混合器的另一端与闪蒸浓缩器相连接，闪蒸浓缩器依次与中压甲铵冷凝器、中压洗涤塔相连接。本实用新型优点：结构合理，不仅提高产量，还降低氨和蒸汽的消耗，工艺装置运行稳定可靠，提高了生产效率和经济效益。

Description

二氧化碳汽提装置中的中压分解冷凝系统

技术领域

本实用新型属于尿素合成技术领域，涉及一种用于产生尿素中二氧化碳汽提装置中的中压分解冷凝系统。 

背景技术

在尿素生产工艺程序中，大都是采用氨和二氧化碳为原料进行合成，合成方法有水溶液全循环法、热循环法、二氧化碳汽提法、氨汽提法等，其中二氧化碳气提技术应用最广。现有的二氧化碳汽提装置中一般包括高压系统的合成塔溢流管、汽提塔、高压冷凝器、高压洗涤器，低压系统的低压冷凝器、低压甲铵洗涤器，以及一段蒸发冷凝器、一段蒸发加热器等设备，近几年，我国新建了多套二氧化碳汽提工艺尿素装置，设计规模年产30～80万吨尿素，但其中大多数为日产尿素1000～1200吨，由于二氧化碳汽提工艺尿素生产装置操作受到高压设备能力的限制，操作弹性小，增产能力不大。随着各厂合成生产能力的不断扩大，如何提高尿素生产能力是部分生产企业的当务之急。 

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种结构合理、可有效提高尿素生产能力的二氧化碳汽提装置中的中压分解冷凝系统。 

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种二氧化碳汽提装置中的中压分解冷凝系统，其特征在于：包括内设有加热器的中压分解塔、中压甲铵冷凝器、中压洗涤塔、二甲液混合器、闪蒸浓缩器，所述中压分解塔的进口分别与汽提塔出液管出口、合成塔溢流管出口相连接，所述中压分解塔的气相出口通过管道与二甲液混合器进口相连接，所述中压分解塔的液相出口通过管道与低压精留塔相连接，所述二甲液混合器还分别通过管道与来自中压甲铵泵的钾铵液管道与来自二氧化碳压缩机的二氧化碳气体管道相连接，所述二甲液混合器中的混合气液的出口通过管道与闪蒸浓缩器的进口相连接，所述闪蒸浓缩器的液相出口通过管道与中压甲铵冷凝器的进口相连接，所述闪蒸浓缩器的气相出口通过管道与闪蒸冷凝器的进口相连接，所述中压甲铵冷凝器的出口 通过管道与中压洗涤塔的进口相连接，所述中压洗涤塔的气相出口通过管道与低压甲铵冷凝器的进口管相连接，而所述中压洗涤塔的液相出口通过管道与甲铵泵的进口相连接。 

作为改进，所述中压分解塔内由上至下依次设置有液体发布器、填料层、加热器，所述中压分解塔的气相出口设置在顶部，所述中压分解塔的进口设置在对应于液体发布器位置上侧部，所述中压分解塔的液相出口设置在中压分解塔的中侧部位置。 

作为改进，所述加热器包括置于中压分解塔内立列排列的循环管，所述循环管的蒸汽入口通过管道与界外压力为1.2～1.4MPa的蒸汽总管相连接，所述循环管的蒸汽出口通过管道与低压膨胀槽相连接，在蒸汽入口管道与蒸汽出口管道之间设有中压蒸汽饱和器。 

作为改进，所述闪蒸浓缩器为降膜式闪蒸浓缩器，闪蒸浓缩器的上部为分离段，下部为加热段，闪蒸浓缩器的气相出口设置在顶部，所述闪蒸浓缩器的液相出口设置在中部，闪蒸浓缩器的进口设置在下部。 

作为改进，所述闪蒸浓缩器的热源循环管的热源入口与作为热源的甲铵液的中压甲铵液泵的出口相连接，热源循环管的出口与一段蒸发加热器相连接。 

再改进，所述闪蒸冷凝器的下部设有气体出口，气体出口通过管道分别与一段蒸发冷凝器、闪蒸喷射器相连接，所述闪蒸冷凝器的液相出口通过管道与蒸发冷凝槽相连接。 

再改进，所述闪蒸冷凝器的冷凝循环管的进口与循环水总管相连接，所述冷凝循环管的出口位于闪蒸冷凝器的下部并通过管道与循环水回水总管相连接。 

再改进，所述中压分解冷凝系统还包括用于控制中压甲铵冷凝器温度的调节水温系统，所述调节水温系统包括热水循环泵和板式循环水冷却器，所述板式循环水冷却器的进水口通过管道与循环水进水总管相连接，所述板式循环水冷却器的出水口通过管道与循环水回水总管相连接。 

进一步改进，所述中压甲铵冷凝器的上部分别设有与调节水温系统相连接的循环水入口与出水口，在循环水进入中压甲铵冷凝器的管道上设有用于调节水温的三通阀门调节阀。 

进一步改进，所述中压甲铵冷凝器的进口设置在底部，中压甲铵冷凝器的出口设置在上部，中压洗涤塔的进口设置在下侧部，中压洗涤塔的气相出口设置在顶部，所述中压洗涤塔的液相出口设置在底部。 

与现有技术相比，本实用新型的优点在于： 

1、在中压分解冷凝吸收系统中增加一台二甲液混合器，并加入CO₂提高了二甲液的温度，使进入闪蒸浓缩器的汽液混合物的温度升高，即回收汽液混合物中的热量，并加热了尿液温度，有利于尿液的浓缩，间接的提高了进入一段蒸发加热器的温度，从而降低蒸汽消耗。 

2、闪蒸浓缩器采用了新型降膜式闪蒸浓缩器，尿液先分离后再加热，物料的传热差大，热利用效率高，从而达到节约蒸汽的目的。 

3、增设调节水温系统，操作方便简单，温度控制稳定。 

4、使用原高压甲铵泵改抽中压甲铵液(中压洗涤塔出液)，中压甲铵液送至高压洗涤器和高压甲铵冷凝器，低压甲铵冷凝器出液使用新增两台中压甲铵泵，液体送至新增加的中压洗涤塔和二甲液混合器，增加中压洗涤效果，减轻低冷凝吸收的负荷。 

本实用新型结构合理，在原先二氧化碳汽提工艺装置的基础上，增加了中压分解吸收冷凝工艺，使得产量可提高约二分之一，氨和蒸汽的消耗在原来的基础上都有所下降，工艺装置运行稳定可靠，大大提高了生产效率和经济效益。 

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图。 

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。 

如图1所示，本实施例的二氧化碳汽提装置中的中压分解冷凝系统，包括内设有加热器的中压分解塔3、中压甲铵冷凝器4、中压洗涤塔5、二甲液混合器6、闪蒸浓缩器7，所述中压分解塔3的进口分别与汽提塔出液管2出口、合成塔溢流管1出口相连接，所述中压分解塔3的气相出口通过管道与二甲液混合器6进口相连接，所述中压分解塔3的液相出口通过管道与低压精留塔13相连接，所述二甲液混合器6还分别通过管道与来自中压甲铵泵17的钾铵液管道与来自二氧化碳压缩机14的二氧化碳气体管道相连接，所述二甲液混合器6中的混合气液的出口通过管道与闪蒸浓缩器7的进口相连接，所述闪蒸浓缩器7的液相出口通过管道与中压甲铵冷凝器4的进口相连接，所述闪蒸浓缩器7的气相出口通过管道与闪蒸冷凝器8的进口相连接，所述中压甲铵冷凝器4的出口通过管道与中压洗涤塔5的进口相连接，所述中压洗涤塔5的气相出口通过管道与低压甲铵冷凝器的进口管16相连接，而所述中压洗涤塔5的液相出口通过管道与甲铵泵 15的进口相连接；所述中压分解塔3内由上至下依次设置有液体发布器31、填料层32、加热器33，所述中压分解塔3的气相出口设置在顶部，所述中压分解塔3的进口设置在对应于液体发布器31位置上侧部，所述中压分解塔3的液相出口设置在中压分解塔3的中侧部位置；所述加热器33包括置于中压分解塔3内立列排列的循环管，所述循环管的蒸汽入口通过管道与界外压力为1.2～1.4MPa的蒸汽总管11相连接，所述循环管的蒸汽出口通过管道与低压膨胀槽12相连接，在蒸汽入口管道与蒸汽出口管道之间设有中压蒸汽饱和器10；所述闪蒸浓缩器7为降膜式闪蒸浓缩器，闪蒸浓缩器7的上部为分离段，下部为加热段，闪蒸浓缩器7的气相出口设置在顶部，所述闪蒸浓缩器7的液相出口设置在中部，闪蒸浓缩器7的进口设置在下部，所述闪蒸浓缩器7的热源循环管的热源入口71与作为热源的甲铵液的中压甲铵液泵的出口相连接，热源循环管的出口与一段蒸发加热器18相连接；所述闪蒸冷凝器8的下部设有气体出口，气体出口通过管道分别与一段蒸发冷凝器24、闪蒸喷射器9相连接，所述闪蒸冷凝器8的液相出口通过管道与蒸发冷凝槽23相连接，所述闪蒸冷凝器8的冷凝循环管的进口与循环水总管相连接，所述冷凝循环管的出口位于闪蒸冷凝器8的下部并通过管道与循环水回水总管相连接；所述中压分解冷凝系统还包括用于控制中压甲铵冷凝器4温度的调节水温系统，所述调节水温系统包括热水循环泵20和板式循环水冷却器19，所述板式循环水冷却器19的进水口通过管道与循环水进水总管21相连接，所述板式循环水冷却器19的出水口通过管道与循环水回水总管22相连接；所述中压甲铵冷凝器4的上部分别设有与调节水温系统相连接的循环水入口与出水口，在循环水进入中压甲铵冷凝器4的管道上设有用于调节水温的三通阀门调节阀25；所述中压甲铵冷凝器4的进口设置在底部，中压甲铵冷凝器4的出口设置在上部，中压洗涤塔5的进口设置在下侧部，中压洗涤塔5的气相出口设置在顶部，所述中压洗涤塔5的液相出口设置在底部。上述所指的低压一般为2.5MPa以下，中压一般为2.5～6.4MPa，次高压一般为8.0～12MPa，高压为15～3212MPa。 

下面就本发明改进的地方进行重点说明： 

一、增产改造内容 

1、高压系统： 

结合现有双氧水钝化技术，将高压圈防腐空气改用纯氧或富氧，进一步减少惰性气体量，解决尿素合成塔溢流管容积不足的问题。 

对塔内件重新进行核算，从而适应合成塔溢流管生产能力提高后的需要。改造需对现有尿素合成塔溢流管塔盘的开孔率重新进行核算，选择合适的塔盘数及孔速，保持尿 素合成塔溢流管二氧化碳转化率不下降或稍有上升。 

通过降低高压调温水的进口温度来解决高压洗涤器换热面积能力不足的问题。 

甲铵喷射器需由原制造单位进行能力核算，确定是否更换。 

2、新增中压分解冷凝吸收系统 

新增中压分解、冷凝吸收系统，所需设备包括一台中压分解塔(含加热器)、一台中压甲铵冷凝器、一台中压洗涤塔、一台二甲液混合器、一台脱盐水冷却器、两台循环水泵。中压甲铵冷凝器和中压洗涤器布置在一个独立的钢框架内，不会增加原装置的框架负载。 

增加一台Φ500二甲液混合器，并加入CO₂提高了二甲液的温度，使进入闪蒸浓缩器汽液混合物的温度升高，即回收汽液混合物中的热量，并加热了尿液温度，有利于尿液的浓缩，间接的提高了进入一段蒸发加热器的温度，从而降低蒸汽消耗。 

3、蒸发系统 

采用了新型降膜式真空浓缩器，尿液先分离后再加热，物料的传热差大，热利用效率高。真空浓缩器上部为分离段，下部为加热段，在0.034MPa(绝)压力下，尿液中所含残余的CO₂、游离氨以及大部分水份蒸发出去，液体经特殊结构的液体分布器，从换热管顶部沿管内壁向下流动并形成液膜，壁面蒸发蒸汽逸至液膜表面到管中心的空间，在真空抽吸下向上流动，液膜沿管壁流下。预精镏塔出口气相与二甲液在降膜式真空浓缩器壳侧反应，反应温度约为125～128℃，将管侧尿液浓度由67％提高到82％(重量)，降膜式真空浓缩器底部出口温度为105℃左右，顶部出口气体温度为95℃左右，从而达到节约蒸汽的目的。 

4、调节水温系统 

增加一套中压调节水温系统，增加两台调温水泵和一台板式脱盐水换热器(指板式循环水冷却器)，进钾铵冷凝器的水温调节使用三通阀门调节阀，操作方便简单，温度控制稳定。 

5、动力设备 

中压甲铵泵： 

使用原高压甲铵泵(一甲泵)改抽中压甲铵液(中压洗涤塔出液)，中压甲铵液送至高压洗涤器和高压甲铵冷凝器，原低压甲铵冷凝器出液使用新增两台中压甲铵泵，液体送至新增加的中压洗涤塔和二甲液混合器，增加中压洗涤效果，减轻低冷凝吸收的负 荷。 

二、新增分解冷凝吸收系统的流程为： 

从合成塔溢流管1溢流管和汽提塔2出液管来的尿液经过减压至1.8MPa后，进入中压分解塔3上部，经液体分布器均匀分布后进入填料层，然后与上升的加热后的分解气进行逆流接触换热，换热后的尿液经下液管进入到中压分解塔3下段列管内，管间由1.3MPa的蒸汽进行加热，促使甲铵分解和总氨的蒸出。出中压分解塔3的气体去二甲液混合器6，与来自中压甲铵泵17的中压钾铵液和来自二氧化碳压缩机14的二氧化碳气在此混合产生反应热(约125～128℃)，混合液进入闪蒸浓缩器7与来自闪蒸的尿液(约95℃)进行热量交换回收。换热后的混合液出闪蒸浓缩器7，进入中压甲铵冷凝器4冷凝吸收，冷凝后的甲铵液进入中压洗涤塔5被塔上部来的钾铵液冷凝吸收，液体经高压甲铵泵15加压送至高压洗涤器和高压甲铵冷凝器内，洗涤后的气相经调节阀减压后送至低压冷凝器16内。为防止气相管堵塞，气相管配有高压蒸汽和高压冲洗水。中压分解塔3液相部分经加热器加热后，送往低压精留塔13。 

三、经济效益估算 

新建一套年产30万吨CO₂汽提工艺尿素装置(日产1000吨)，投资约两亿元人民币，建设周期约18个月，通过使用该技术，对原有的尿素装置进行技术改造，即增加中压分解吸收冷凝系统，可在原生产装置的基础上，每天提高生产能力约500吨(即日产量提高至1500吨)，装置的改造全部投资约1500万元，改造时间为30天，即实现了投资少，见效快，解决了企业过剩氨的问题，给企业带来了相当可观的经济效益。 

Claims (10)

1.一种二氧化碳汽提装置中的中压分解冷凝系统，其特征在于：包括内设有加热器的中压分解塔(3)、中压甲铵冷凝器(4)、中压洗涤塔(5)、二甲液混合器(6)、闪蒸浓缩器(7)，所述中压分解塔(3)的进口分别与汽提塔出液管(2)出口、合成塔溢流管(1)出口相连接，所述中压分解塔(3)的气相出口通过管道与二甲液混合器(6)进口相连接，所述中压分解塔(3)的液相出口通过管道与低压精留塔(13)相连接，所述二甲液混合器(6)还分别通过管道与来自中压甲铵泵(17)的钾铵液管道与来自二氧化碳压缩机(14)的二氧化碳气体管道相连接，所述二甲液混合器(6)中的混合气液的出口通过管道与闪蒸浓缩器(7)的进口相连接，所述闪蒸浓缩器(7)的液相出口通过管道与中压甲铵冷凝器(4)的进口相连接，所述闪蒸浓缩器(7)的气相出口通过管道与闪蒸冷凝器(8)的进口相连接，所述中压甲铵冷凝器(4)的出口通过管道与中压洗涤塔(5)的进口相连接，所述中压洗涤塔(5)的气相出口通过管道与低压甲铵冷凝器的进口管(16)相连接，而所述中压洗涤塔(5)的液相出口通过管道与甲铵泵(15)的进口相连接。

2.根据权利要求1所述的中压分解冷凝系统，其特征在于：所述中压分解塔(3)内由上至下依次设置有液体发布器(31)、填料层(32)、加热器(33)，所述中压分解塔(3)的气相出口设置在顶部，所述中压分解塔(3)的进口设置在对应于液体发布器(31)位置上侧部，所述中压分解塔(3)的液相出口设置在中压分解塔(3)的中侧部位置。

3.根据权利要求2所述的中压分解冷凝系统，其特征在于：所述加热器(33)包括置于中压分解塔(3)内立列排列的循环管，所述循环管的蒸气入口通过管道与界外压力为1.2～1.4Mpa的蒸汽总管(11)相连接，所述循环管的蒸汽出口通过管道与低压膨胀槽(12)相连接，在蒸汽入口管道与蒸汽出口管道之间设有中压蒸汽饱和器(10)。

4.根据权利要求3所述的中压分解冷凝系统，其特征在于：所述闪蒸浓缩器(7)为降膜式闪蒸浓缩器，闪蒸浓缩器(7)的上部为分离段，下部为加热段，闪蒸浓缩器(7)的气相出口设置在顶部，所述闪蒸浓缩器(7)的液相出口设置在中部，闪蒸浓缩器(7)的进口设置在下部。

5.根据权利要求4所述的中压分解冷凝系统，其特征在于：所述闪蒸浓缩器(7)的热源循环管的热源入口(71)与作为热源的甲铵液的中压甲铵液泵的出口相连接，热源循环管的出口与一段蒸发加热器(18)相连接。

6.根据权利要求1至5中任一所述的中压分解冷凝系统，其特征在于：所述闪蒸冷凝器(8)的下部设有气体出口，气体出口通过管道分别与一段蒸发冷凝器(24)、闪蒸喷射器(9)相连接，所述闪蒸冷凝器(8)的液相出口通过管道与蒸发冷凝槽(23)相连接。

7.根据权利要求6所述的中压分解冷凝系统，其特征在于：所述闪蒸冷凝器(8)的冷凝循环管的进口与循环水总管相连接，所述冷凝循环管的出口位于闪蒸冷凝器(8)的下部并通过管道与循环水回水总管相连接。

8.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的中压分解冷凝系统，其特征在于：所述中压分解冷凝系统还包括用于控制中压甲铵冷凝器(4)温度的调节水温系统，所述调节水温系统包括热水循环泵(20)和板式循环水冷却器(19)，所述板式循环水冷却器(19)的进水口通过管道与循环水进水总管(21)相连接，所述板式循环水冷却器(19)的出水口通过管道与循环水回水总管(22)相连接。

9.根据权利要求7所述的中压分解冷凝系统，其特征在于：所述中压甲铵冷凝器(4)的上部分别设有与调节水温系统相连接的循环水入口与出水口，在循环水进入中压甲铵冷凝器(4)的管道上设有用于调节水温的三通阀门调节阀(25)。

10.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的中压分解冷凝系统，其特征在于：所述中压甲铵冷凝器(4)的进口设置在底部，中压甲铵冷凝器(4)的出口设置在上部，中压洗涤塔(5)的进口设置在下侧部，中压洗涤塔(5)的气相出口设置在顶部，所述中压洗涤塔(5)的液相出口设置在底部。