一、裝(zhuang)置簡介
尿(niao)素(su)(su)是(shi)(shi)氮肥(fei)系列中(zhong)最(zui)高(gao)效的(de)(de)一(yi)種(zhong)肥(fei)料(liao)。尿(niao)素(su)(su)同時也(ye)(ye)是(shi)(shi)一(yi)種(zhong)重要(yao)的(de)(de)化(hua)工原(yuan)(yuan)料(liao)，可(ke)(ke)被用來制(zhi)造塑(su)料(liao)、涂(tu)料(liao)，也(ye)(ye)是(shi)(shi)醫藥、制(zhi)革等生產(chan)(chan)中(zhong)的(de)(de)重要(yao)原(yuan)(yuan)料(liao)。尿(niao)素(su)(su)是(shi)(shi)以液氨(an)(an)和二氧(yang)化(hua)碳為原(yuan)(yuan)料(liao)、在一(yi)定的(de)(de)壓力和溫度條件下化(hua)合(he)而成的(de)(de)。實際過(guo)程是(shi)(shi)分兩步完成的(de)(de)，第一(yi)步是(shi)(shi)液氨(an)(an)與二氧(yang)化(hua)碳化(hua)合(he)生產(chan)(chan)液體氨(an)(an)基甲酸銨(an)(an)，第二步是(shi)(shi)對氨(an)(an)基甲酸銨(an)(an)進行(xing)脫(tuo)水(shui)而轉化(hua)成尿(niao)素(su)(su)。由(you)于(yu)反應是(shi)(shi)可(ke)(ke)逆的(de)(de)，因此原(yuan)(yuan)料(liao)的(de)(de)轉換總是(shi)(shi)不完全的(de)(de)。圍繞著原(yuan)(yuan)料(liao)轉化(hua)率(lv)及回收循環的(de)(de)方法，派生出許多生產(chan)(chan)工藝(yi)。國內應用最(zui)多的(de)(de)生產(chan)(chan)工藝(yi)是(shi)(shi)荷蘭(lan)STAMICORBAN的(de)(de)二氧(yang)化(hua)碳汽提工藝(yi)技術。
二、典型尿素裝(zhuang)置的工藝及(ji)特點
二氧化(hua)碳汽提法生產(chan)工藝(yi)大致(zhi)可(ke)以分為以下(xia)幾個環(huan)節，即原料加壓、合成(cheng)與(yu)汽提、循環(huan)、尿(niao)液蒸發與(yu)造粒、吸(xi)收(shou)與(yu)解吸(xi)，其工藝(yi)流程(cheng)示(shi)意(yi)圖(tu)如(ru)圖(tu)2.35所示(shi)。
1. 原料加壓
原(yuan)料加(jia)壓的(de)(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)(de)是把原(yuan)料（液(ye)氨(an)和二氧(yang)(yang)化(hua)碳(tan)(tan)）加(jia)壓到反(fan)應需(xu)要的(de)(de)(de)(de)壓力(li)條件。由外界(jie)過來的(de)(de)(de)(de)液(ye)氨(an)，經液(ye)氨(an)泵(beng)加(jia)壓，再經加(jia)熱器加(jia)熱后(hou)進入高壓噴射(she)泵(beng)。在噴射(she)泵(beng)內(nei)，與抽(chou)吸過來的(de)(de)(de)(de)氨(an)基(ji)甲(jia)酸銨混合，然后(hou)送(song)至高壓氨(an)基(ji)甲(jia)酸銨冷(leng)凝器頂部。液(ye)氨(an)泵(beng)一(yi)般采用(yong)往復泵(beng)。由外界(jie)送(song)來的(de)(de)(de)(de)二氧(yang)(yang)化(hua)碳(tan)(tan)，加(jia)入一(yi)定量的(de)(de)(de)(de)空(kong)氣(qi)，由二氧(yang)(yang)化(hua)碳(tan)(tan)壓縮(suo)機加(jia)壓送(song)入二氧(yang)(yang)化(hua)碳(tan)(tan)汽提塔底部。加(jia)入空(kong)氣(qi)的(de)(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)(de)是為(wei)后(hou)續的(de)(de)(de)(de)介質(zhi)中提供(gong)一(yi)定量的(de)(de)(de)(de)氧(yang)(yang)氣(qi)，用(yong)于防止或(huo)減緩金屬的(de)(de)(de)(de)腐蝕。二氧(yang)(yang)化(hua)碳(tan)(tan)壓縮(suo)機一(yi)般采用(yong)兩段離心式壓縮(suo)機。
2. 合(he)成與汽提
合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)的過(guo)程就是尿(niao)素(su)原(yuan)液(ye)(ye)(ye)生(sheng)成(cheng)(cheng)(cheng)的過(guo)程，而(er)汽(qi)提(ti)(ti)(ti)則是把合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)反應(ying)(ying)中剩余的原(yuan)料(liao)(liao)(liao)分離(li)出來(lai)并(bing)(bing)循環利用。在汽(qi)提(ti)(ti)(ti)塔(ta)內(nei)，原(yuan)料(liao)(liao)(liao)氣(qi)(qi)(qi)二(er)(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳(tan)與(yu)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)塔(ta)流(liu)(liu)出物(wu)（尿(niao)素(su)原(yuan)液(ye)(ye)(ye)混(hun)(hun)(hun)合(he)物(wu)）經過(guo)傳質、傳熱，帶走反應(ying)(ying)中剩余的原(yuan)料(liao)(liao)(liao)，并(bing)(bing)從(cong)塔(ta)頂(ding)出來(lai)。汽(qi)提(ti)(ti)(ti)塔(ta)塔(ta)頂(ding)出來(lai)的二(er)(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳(tan)混(hun)(hun)(hun)合(he)氣(qi)(qi)(qi)與(yu)來(lai)自(zi)高壓(ya)噴(pen)射泵的液(ye)(ye)(ye)氨(an)(an)(an)、氨(an)(an)(an)基甲(jia)(jia)酸銨液(ye)(ye)(ye)混(hun)(hun)(hun)合(he)進(jin)(jin)入(ru)(ru)高壓(ya)氨(an)(an)(an)基甲(jia)(jia)酸銨冷凝(ning)器(qi)，并(bing)(bing)在冷凝(ning)器(qi)中發生(sheng)反應(ying)(ying)生(sheng)成(cheng)(cheng)(cheng)氨(an)(an)(an)基甲(jia)(jia)酸銨。冷凝(ning)器(qi)底部(bu)出來(lai)的物(wu)料(liao)(liao)(liao)。來(lai)自(zi)高壓(ya)冷凝(ning)器(qi)的物(wu)料(liao)(liao)(liao)在合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)塔(ta)內(nei)自(zi)下而(er)上，進(jin)(jin)一(yi)(yi)步(bu)反應(ying)(ying)生(sheng)成(cheng)(cheng)(cheng)甲(jia)(jia)胺，甲(jia)(jia)胺轉(zhuan)化(hua)(hua)為(wei)尿(niao)素(su)，并(bing)(bing)以(yi)混(hun)(hun)(hun)合(he)液(ye)(ye)(ye)物(wu)料(liao)(liao)(liao)的形式從(cong)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)塔(ta)底部(bu)流(liu)(liu)出。混(hun)(hun)(hun)合(he)液(ye)(ye)(ye)物(wu)料(liao)(liao)(liao)含尿(niao)素(su)、氨(an)(an)(an)基甲(jia)(jia)酸銨、氨(an)(an)(an)、二(er)(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳(tan)、水(shui)等。然后送入(ru)(ru)汽(qi)提(ti)(ti)(ti)塔(ta)脫(tuo)除(chu)大部(bu)分多(duo)余的二(er)(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳(tan)和氨(an)(an)(an)。經汽(qi)提(ti)(ti)(ti)后的混(hun)(hun)(hun)合(he)液(ye)(ye)(ye)（尿(niao)液(ye)(ye)(ye)）減(jian)壓(ya)進(jin)(jin)入(ru)(ru)循環系統。合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)塔(ta)頂(ding)部(bu)出來(lai)的氣(qi)(qi)(qi)體含有氨(an)(an)(an)氣(qi)(qi)(qi)、二(er)(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳(tan)、氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)、氮氣(qi)(qi)(qi)、氧(yang)(yang)氣(qi)(qi)(qi)、水(shui)蒸氣(qi)(qi)(qi)等。被送入(ru)(ru)高壓(ya)洗滌器(qi)對其中的氨(an)(an)(an)氣(qi)(qi)(qi)和二(er)(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳(tan)進(jin)(jin)行回收(shou)，即(ji)利用氨(an)(an)(an)基甲(jia)(jia)酸銨液(ye)(ye)(ye)將氨(an)(an)(an)氣(qi)(qi)(qi)、二(er)(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳(tan)吸(xi)收(shou)。洗滌器(qi)排出的氣(qi)(qi)(qi)體經減(jian)壓(ya)后送至低壓(ya)吸(xi)收(shou)塔(ta)做(zuo)進(jin)(jin)一(yi)(yi)步(bu)吸(xi)附回收(shou)。
3. 循環
利用(yong)降壓分(fen)(fen)(fen)解(jie)(jie)的(de)(de)原理使(shi)(shi)殘留氨(an)基(ji)(ji)甲(jia)酸(suan)銨(an)分(fen)(fen)(fen)解(jie)(jie)成(cheng)二(er)氧化碳(tan)和氨(an)，洗滌后(hou)循環利用(yong)。來(lai)自高壓汽提塔(ta)的(de)(de)混合(he)液(ye)(ye)（尿(niao)液(ye)(ye)）被送入(ru)精餾塔(ta)，使(shi)(shi)部分(fen)(fen)(fen)氨(an)基(ji)(ji)甲(jia)酸(suan)銨(an)得以分(fen)(fen)(fen)解(jie)(jie)，然(ran)后(hou)進(jin)(jin)塔(ta)底氣(qi)(qi)液(ye)(ye)分(fen)(fen)(fen)離(li)器進(jin)(jin)行(xing)氣(qi)(qi)液(ye)(ye)分(fen)(fen)(fen)離(li)。分(fen)(fen)(fen)離(li)出的(de)(de)液(ye)(ye)體(ti)（尿(niao)液(ye)(ye)）經減壓后(hou)進(jin)(jin)入(ru)閃蒸(zheng)槽。進(jin)(jin)一步閃蒸(zheng)出殘留的(de)(de)氨(an)、二(er)氧化碳(tan)和水蒸(zheng)氣(qi)(qi)，最后(hou)得到濃度約(yue)為(wei)73％的(de)(de)尿(niao)液(ye)(ye)。之后(hou)，尿(niao)液(ye)(ye)進(jin)(jin)入(ru)尿(niao)液(ye)(ye)儲槽。從(cong)精餾塔(ta)頂部出來(lai)的(de)(de)氣(qi)(qi)體(ti)被送入(ru)低(di)壓氨(an)基(ji)(ji)甲(jia)酸(suan)銨(an)冷凝(ning)器，冷凝(ning)下來(lai)的(de)(de)氨(an)基(ji)(ji)甲(jia)酸(suan)銨(an)經氣(qi)(qi)液(ye)(ye)分(fen)(fen)(fen)離(li)后(hou)循環使(shi)(shi)用(yong)。而分(fen)(fen)(fen)離(li)器出來(lai)的(de)(de)混合(he)氣(qi)(qi)體(ti)（含氨(an)、二(er)氧化碳(tan)、氧氣(qi)(qi)等）進(jin)(jin)入(ru)低(di)壓洗滌器，除(chu)不凝(ning)氣(qi)(qi)外，其他氣(qi)(qi)體(ti)被吸收(shou)并循環使(shi)(shi)用(yong)。
4. 尿(niao)液蒸發與造粒
通過加熱蒸發掉凝液(ye)(ye)中的(de)大部分水，最后獲得商業用(yong)(yong)(yong)固體(ti)尿(niao)素(su)顆(ke)粒。凝液(ye)(ye)儲槽中的(de)尿(niao)液(ye)(ye)用(yong)(yong)(yong)泵送到(dao)兩段真空蒸發器，利用(yong)(yong)(yong)蒸汽對其(qi)進(jin)行蒸發，得到(dao)濃度為99.7％的(de)濃縮(suo)尿(niao)液(ye)(ye)或(huo)尿(niao)素(su)熔(rong)體(ti)。尿(niao)素(su)熔(rong)體(ti)被送到(dao)尿(niao)素(su)造粒塔頂部噴頭進(jin)行造粒，從塔底出來(lai)的(de)尿(niao)素(su)顆(ke)粒進(jin)行包裝儲存。
5. 吸(xi)收與(yu)解吸(xi)
利(li)用(yong)氨(an)(an)(an)水對(dui)高(gao)壓(ya)(ya)或低壓(ya)(ya)洗滌(di)器出(chu)來的(de)氣(qi)體（含氨(an)(an)(an)、二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)(tan)、氧(yang)氣(qi)、氮氣(qi)、氫氣(qi)等(deng)）進行有用(yong)成分(fen)（氨(an)(an)(an)和(he)二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)(tan)）的(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)，并重復利(li)用(yong)。吸(xi)(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)是在吸(xi)(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)塔(ta)內進行的(de)。解吸(xi)(xi)(xi)(xi)是對(dui)上游的(de)各冷凝(ning)器過(guo)(guo)來的(de)液(ye)(ye)體（含少(shao)量的(de)尿(niao)素、氨(an)(an)(an)、二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)(tan)等(deng)）通過(guo)(guo)氨(an)(an)(an)水吸(xi)(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)然后再利(li)用(yong)蒸汽加熱進行解吸(xi)(xi)(xi)(xi)的(de)方法(fa)對(dui)有用(yong)成分(fen)（尿(niao)素、氨(an)(an)(an)和(he)二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)(tan)）進行回收(shou)(shou)。回收(shou)(shou)溶液(ye)(ye)被送回低壓(ya)(ya)氨(an)(an)(an)基甲酸銨冷凝(ning)器重復利(li)用(yong)。
三、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(bu)銹(xiu)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(feng)隙(xi)腐蝕(shi)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、尿素裝置的(de)配(pei)管(guan)設計
主(zhu)要是(shi)對塔、罐(guan)、泵、壓縮機等設備的配管設計。
