尿素,英文名稱為Urea,化學名稱為脲或碳酰胺。結構式為CO(NH2或NH2CONH2,分子式為CH4ON2,相對分子質量為60.056。純尿素含氮46.65%(質量分數),是含氮量最高的氮肥。


  尿素生產工藝流程基本由6個工藝單元,即原料供應、尿素的高壓合成、含尿素溶液的分離過程、未反應氨和二氧化碳的回收、尿素溶液的濃縮、造粒與產品輸送和工藝冷凝液處理,其基本過程如圖5-116所示。原料CO2和NH3被加壓送到高壓合成圈,反應生成尿素,二氧化碳轉化率在50%~75%,此過程被稱為合成工序;分離過程與未反應物回收單元承擔著把未轉化為尿素的氨和二氧化碳從溶液中分離出來,并回收返回合成工序,因此這兩個單元被統稱為循環工序;最后在真空蒸發和造粒設備中把70%~75%的尿素溶液經濃縮加工為固體產品,稱為最終加工工序。


116.jpg


  盡管尿素生產的基本過程相似,但在具體的流程、工藝條件、設備結構等方面,不同工藝存在一定的差異。迄今世界各地的尿素工廠,絕大多數都是由幾家工程設計公司所開發設計的,已形成幾種典型的工藝流程,典型的有荷蘭斯太米卡邦(Stamicarbon)公司的水溶液全循環CO2氣提法、意大利斯納姆(Snamprogetti)公司的氨汽提法和蒙特愛迪生集團公司的等壓雙循環工藝(IDR)、日本三井東亞-東洋工程公司的全循環改良C法和改良D法及ACES法、美國尿素技術公司UTI的熱循環法尿素工藝(HR)等。但不論是哪種工藝流程,生產過程中主要原料NH3和CO2的消耗基本上是相同的,其流程的先進與否主要表現在公用工程,即水、電、汽的消耗上。尿素生產流程的改進過程,實質就是公用工程消耗降低的過程。


  目前國內建有尿素裝置200多套,規模分為大型(48萬噸/年以上)、中型(11萬噸/年以上)、小型(4萬噸/年以上)。中、小型尿素裝置均采用國內的水溶液全循環技術,大型裝置多采用國外引進工藝技術。在國內的大型尿素裝置工藝技術中,多數采用CO2汽提工藝和氨汽提工藝。


  目前設計的采用CO2汽提工藝和氨汽提工藝的尿素裝置,其尿素氨耗基本接近于理論水平,公用工程消耗更低,相對于傳統的設計,其投資更低。下面僅介紹 Snamprogetti 氨汽提法尿素工藝。


  意大利斯納姆公司創立于1956年,在20世紀60年代初開始尿素生產的研究。1966年第一個建成以氨作為汽提氣的日產70t的尿素裝置。早期第一代氨汽提法尿素裝置,設備采用框架式立體布置,氨直接加入汽提塔底部。在20世紀70年代中期,改進了設計,設備改為平面布置,而且也不向汽提塔直接加入氨氣,這就是所謂的自汽提工藝或稱為第二代氨汽提工藝,是目前采用的方法。斯納姆氨汽提法尿素工藝由以下幾個主要工序組成。


①. CO2氣體的壓縮。


②. 液氨的加壓。


③. 高壓合成與氨汽提回收。


④. 中壓分解與循環回收。


⑤. 低壓分解與循環回收。


⑥. 中、低壓分解與循環回收。


⑦. 真空蒸發與造粒。


⑧. 解吸與水解系統。


氨汽提法尿素生產工藝流程、如圖5-117所示。









聯系方式.jpg