一、裝置簡(jian)介(jie)


  尿素(su)是(shi)(shi)氮肥系列中最高效的(de)(de)(de)一種(zhong)肥料(liao)。尿素(su)同時也(ye)是(shi)(shi)一種(zhong)重要的(de)(de)(de)化(hua)(hua)工原(yuan)(yuan)(yuan)料(liao)，可被用(yong)來制造塑料(liao)、涂料(liao)，也(ye)是(shi)(shi)醫藥、制革等生產(chan)中的(de)(de)(de)重要原(yuan)(yuan)(yuan)料(liao)。尿素(su)是(shi)(shi)以液氨和二(er)(er)氧化(hua)(hua)碳(tan)為原(yuan)(yuan)(yuan)料(liao)、在一定的(de)(de)(de)壓力和溫度條件下化(hua)(hua)合而成(cheng)的(de)(de)(de)。實際過程是(shi)(shi)分(fen)兩步完成(cheng)的(de)(de)(de)，第一步是(shi)(shi)液氨與二(er)(er)氧化(hua)(hua)碳(tan)化(hua)(hua)合生產(chan)液體氨基甲酸銨，第二(er)(er)步是(shi)(shi)對氨基甲酸銨進行脫水而轉化(hua)(hua)成(cheng)尿素(su)。由(you)于反應(ying)是(shi)(shi)可逆的(de)(de)(de)，因此原(yuan)(yuan)(yuan)料(liao)的(de)(de)(de)轉換(huan)總是(shi)(shi)不(bu)完全(quan)的(de)(de)(de)。圍繞(rao)著原(yuan)(yuan)(yuan)料(liao)轉化(hua)(hua)率及回(hui)收循環(huan)的(de)(de)(de)方法，派生出許(xu)多生產(chan)工藝。國內(nei)應(ying)用(yong)最多的(de)(de)(de)生產(chan)工藝是(shi)(shi)荷(he)蘭STAMICORBAN的(de)(de)(de)二(er)(er)氧化(hua)(hua)碳(tan)汽(qi)提工藝技(ji)術(shu)。


二、典型尿素裝置的(de)工藝(yi)及特(te)點


  二氧化碳(tan)汽(qi)提法生產工(gong)藝大致可以(yi)分為以(yi)下幾個環節，即原料加壓、合成與(yu)汽(qi)提、循環、尿液(ye)蒸發與(yu)造粒、吸收與(yu)解吸，其工(gong)藝流(liu)程示意圖如(ru)圖2.35所示。


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 1. 原料加壓 


   原料加(jia)壓(ya)的(de)目的(de)是把原料（液(ye)氨和二氧(yang)(yang)化(hua)碳(tan)）加(jia)壓(ya)到(dao)反應(ying)需(xu)要的(de)壓(ya)力(li)條件。由(you)外(wai)界過來的(de)液(ye)氨，經(jing)液(ye)氨泵(beng)加(jia)壓(ya)，再經(jing)加(jia)熱(re)器(qi)加(jia)熱(re)后(hou)進入(ru)(ru)高壓(ya)噴射泵(beng)。在噴射泵(beng)內，與抽吸(xi)過來的(de)氨基甲(jia)酸銨混合(he)，然后(hou)送(song)至高壓(ya)氨基甲(jia)酸銨冷凝器(qi)頂(ding)部。液(ye)氨泵(beng)一(yi)般采用往(wang)復泵(beng)。由(you)外(wai)界送(song)來的(de)二氧(yang)(yang)化(hua)碳(tan)，加(jia)入(ru)(ru)一(yi)定(ding)量(liang)(liang)的(de)空(kong)氣，由(you)二氧(yang)(yang)化(hua)碳(tan)壓(ya)縮(suo)機加(jia)壓(ya)送(song)入(ru)(ru)二氧(yang)(yang)化(hua)碳(tan)汽提塔底部。加(jia)入(ru)(ru)空(kong)氣的(de)目的(de)是為后(hou)續(xu)的(de)介質中提供一(yi)定(ding)量(liang)(liang)的(de)氧(yang)(yang)氣，用于防止(zhi)或減(jian)緩金屬的(de)腐(fu)蝕。二氧(yang)(yang)化(hua)碳(tan)壓(ya)縮(suo)機一(yi)般采用兩(liang)段離心式壓(ya)縮(suo)機。


 2. 合成與(yu)汽提 


   合(he)成的(de)(de)過(guo)(guo)程(cheng)就(jiu)是(shi)(shi)尿素(su)原(yuan)液生(sheng)(sheng)成的(de)(de)過(guo)(guo)程(cheng)，而汽(qi)提(ti)則是(shi)(shi)把合(he)成反應(ying)中(zhong)(zhong)剩余的(de)(de)原(yuan)料(liao)(liao)分離出來(lai)并(bing)(bing)循(xun)環(huan)利(li)用(yong)。在汽(qi)提(ti)塔(ta)(ta)(ta)內(nei)，原(yuan)料(liao)(liao)氣(qi)(qi)二(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳(tan)與合(he)成塔(ta)(ta)(ta)流(liu)(liu)出物(wu)（尿素(su)原(yuan)液混(hun)合(he)物(wu)）經(jing)過(guo)(guo)傳質、傳熱，帶走反應(ying)中(zhong)(zhong)剩余的(de)(de)原(yuan)料(liao)(liao)，并(bing)(bing)從塔(ta)(ta)(ta)頂出來(lai)。汽(qi)提(ti)塔(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)頂出來(lai)的(de)(de)二(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳(tan)混(hun)合(he)氣(qi)(qi)與來(lai)自(zi)高(gao)(gao)壓(ya)(ya)噴(pen)射(she)泵的(de)(de)液氨(an)、氨(an)基甲(jia)(jia)(jia)酸(suan)銨液混(hun)合(he)進(jin)入(ru)高(gao)(gao)壓(ya)(ya)氨(an)基甲(jia)(jia)(jia)酸(suan)銨冷凝器，并(bing)(bing)在冷凝器中(zhong)(zhong)發生(sheng)(sheng)反應(ying)生(sheng)(sheng)成氨(an)基甲(jia)(jia)(jia)酸(suan)銨。冷凝器底部出來(lai)的(de)(de)物(wu)料(liao)(liao)。來(lai)自(zi)高(gao)(gao)壓(ya)(ya)冷凝器的(de)(de)物(wu)料(liao)(liao)在合(he)成塔(ta)(ta)(ta)內(nei)自(zi)下而上(shang)，進(jin)一步反應(ying)生(sheng)(sheng)成甲(jia)(jia)(jia)胺(an)(an)，甲(jia)(jia)(jia)胺(an)(an)轉化(hua)(hua)為尿素(su)，并(bing)(bing)以混(hun)合(he)液物(wu)料(liao)(liao)的(de)(de)形(xing)式從合(he)成塔(ta)(ta)(ta)底部流(liu)(liu)出。混(hun)合(he)液物(wu)料(liao)(liao)含(han)尿素(su)、氨(an)基甲(jia)(jia)(jia)酸(suan)銨、氨(an)、二(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳(tan)、水等。然后(hou)送(song)入(ru)汽(qi)提(ti)塔(ta)(ta)(ta)脫除大部分多余的(de)(de)二(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳(tan)和氨(an)。經(jing)汽(qi)提(ti)后(hou)的(de)(de)混(hun)合(he)液（尿液）減壓(ya)(ya)進(jin)入(ru)循(xun)環(huan)系統。合(he)成塔(ta)(ta)(ta)頂部出來(lai)的(de)(de)氣(qi)(qi)體含(han)有氨(an)氣(qi)(qi)、二(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳(tan)、氫(qing)氣(qi)(qi)、氮氣(qi)(qi)、氧(yang)(yang)氣(qi)(qi)、水蒸氣(qi)(qi)等。被送(song)入(ru)高(gao)(gao)壓(ya)(ya)洗滌器對其(qi)中(zhong)(zhong)的(de)(de)氨(an)氣(qi)(qi)和二(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳(tan)進(jin)行回收，即利(li)用(yong)氨(an)基甲(jia)(jia)(jia)酸(suan)銨液將氨(an)氣(qi)(qi)、二(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳(tan)吸(xi)(xi)收。洗滌器排(pai)出的(de)(de)氣(qi)(qi)體經(jing)減壓(ya)(ya)后(hou)送(song)至低(di)壓(ya)(ya)吸(xi)(xi)收塔(ta)(ta)(ta)做進(jin)一步吸(xi)(xi)附回收。


 3. 循環(huan) 


   利用(yong)(yong)降壓分(fen)解(jie)的(de)(de)原理(li)使殘(can)留氨(an)基甲(jia)酸銨(an)(an)分(fen)解(jie)成二氧化碳和(he)氨(an)，洗(xi)(xi)滌后(hou)(hou)循環利用(yong)(yong)。來自高壓汽提塔(ta)的(de)(de)混(hun)合液（尿液）被(bei)送入精(jing)餾塔(ta)，使部(bu)分(fen)氨(an)基甲(jia)酸銨(an)(an)得以(yi)分(fen)解(jie)，然后(hou)(hou)進(jin)(jin)塔(ta)底氣(qi)(qi)液分(fen)離(li)器進(jin)(jin)行(xing)氣(qi)(qi)液分(fen)離(li)。分(fen)離(li)出(chu)的(de)(de)液體（尿液）經減壓后(hou)(hou)進(jin)(jin)入閃蒸(zheng)槽。進(jin)(jin)一步(bu)閃蒸(zheng)出(chu)殘(can)留的(de)(de)氨(an)、二氧化碳和(he)水蒸(zheng)氣(qi)(qi)，最后(hou)(hou)得到濃度(du)約為(wei)73％的(de)(de)尿液。之后(hou)(hou)，尿液進(jin)(jin)入尿液儲(chu)槽。從(cong)精(jing)餾塔(ta)頂部(bu)出(chu)來的(de)(de)氣(qi)(qi)體被(bei)送入低(di)(di)壓氨(an)基甲(jia)酸銨(an)(an)冷(leng)凝器，冷(leng)凝下來的(de)(de)氨(an)基甲(jia)酸銨(an)(an)經氣(qi)(qi)液分(fen)離(li)后(hou)(hou)循環使用(yong)(yong)。而分(fen)離(li)器出(chu)來的(de)(de)混(hun)合氣(qi)(qi)體（含氨(an)、二氧化碳、氧氣(qi)(qi)等）進(jin)(jin)入低(di)(di)壓洗(xi)(xi)滌器，除不凝氣(qi)(qi)外，其(qi)他氣(qi)(qi)體被(bei)吸(xi)收并(bing)循環使用(yong)(yong)。


 4. 尿(niao)液蒸(zheng)發與造粒 


   通過加熱(re)蒸(zheng)發掉凝液(ye)中(zhong)的(de)大部(bu)分(fen)水，最后獲得(de)商業用固體尿(niao)(niao)素(su)顆(ke)(ke)粒。凝液(ye)儲(chu)槽中(zhong)的(de)尿(niao)(niao)液(ye)用泵送到(dao)兩(liang)段真空蒸(zheng)發器，利用蒸(zheng)汽對其進行(xing)蒸(zheng)發，得(de)到(dao)濃(nong)度為99.7％的(de)濃(nong)縮尿(niao)(niao)液(ye)或(huo)尿(niao)(niao)素(su)熔(rong)體。尿(niao)(niao)素(su)熔(rong)體被送到(dao)尿(niao)(niao)素(su)造(zao)粒塔頂(ding)部(bu)噴頭進行(xing)造(zao)粒，從(cong)塔底出來的(de)尿(niao)(niao)素(su)顆(ke)(ke)粒進行(xing)包裝儲(chu)存(cun)。


 5. 吸收與解吸 


   利(li)(li)用(yong)氨(an)水(shui)對高壓或低(di)壓洗滌器出來的(de)氣(qi)體（含氨(an)、二氧化碳、氧氣(qi)、氮氣(qi)、氫氣(qi)等）進(jin)行(xing)有用(yong)成分（氨(an)和(he)二氧化碳）的(de)吸(xi)收，并重(zhong)復利(li)(li)用(yong)。吸(xi)收是(shi)在(zai)吸(xi)收塔內進(jin)行(xing)的(de)。解吸(xi)是(shi)對上游的(de)各冷(leng)凝器過(guo)來的(de)液(ye)體（含少量的(de)尿素(su)、氨(an)、二氧化碳等）通過(guo)氨(an)水(shui)吸(xi)收然(ran)后再利(li)(li)用(yong)蒸(zheng)汽加熱進(jin)行(xing)解吸(xi)的(de)方法對有用(yong)成分（尿素(su)、氨(an)和(he)二氧化碳）進(jin)行(xing)回(hui)收。回(hui)收溶液(ye)被送回(hui)低(di)壓氨(an)基(ji)甲酸銨冷(leng)凝器重(zhong)復利(li)(li)用(yong)。



三(san)、介質特點


  尿素裝置中包含的有特殊性質的介質有尿素、甲胺、氨、二氧化碳等。尿素別名叫碳酸二胺、碳酰胺、脲，常態下為無色或白色針狀或棒狀結晶體，無臭無味。熔點為132.7℃。干尿素對金屬無腐蝕，但吸水后水解成氨基甲酸銨，而當氨基甲酸銨進一步分解成二氧化碳和氨時，將對金屬產生強烈的腐蝕，該腐蝕會隨溫度的升高而加劇，尤其是在更高的溫度下轉化為氰酸銨和氰酸時，對不銹鋼金屬也會產生較強的腐蝕。氨基甲酸銨對大多數金屬具有強烈的腐蝕，表現為還原性電化學腐蝕，而且還具有強烈的縫隙(xi)腐蝕特性。溫度越高，腐蝕性越強。當溫度高于160℃時，要維持介質中一定的氧含量，可促使不銹鋼鈍化膜的形成，從而減緩金屬的腐蝕。



四(si)、尿素裝置的配管(guan)設計(ji)


  主要是對塔、罐、泵、壓縮(suo)機等設(she)備的配(pei)管設(she)計。