一、裝置簡介


  尿(niao)(niao)素(su)是(shi)氮肥系列中(zhong)(zhong)最(zui)高效的(de)一(yi)種肥料(liao)。尿(niao)(niao)素(su)同時(shi)也是(shi)一(yi)種重要的(de)化(hua)(hua)(hua)工原(yuan)(yuan)料(liao)，可(ke)(ke)被用來制(zhi)造(zao)塑料(liao)、涂料(liao)，也是(shi)醫藥、制(zhi)革等生產中(zhong)(zhong)的(de)重要原(yuan)(yuan)料(liao)。尿(niao)(niao)素(su)是(shi)以(yi)液(ye)氨(an)和二氧化(hua)(hua)(hua)碳(tan)(tan)為原(yuan)(yuan)料(liao)、在一(yi)定的(de)壓力和溫度(du)條件下化(hua)(hua)(hua)合而(er)成的(de)。實際過程是(shi)分兩步完成的(de)，第一(yi)步是(shi)液(ye)氨(an)與(yu)二氧化(hua)(hua)(hua)碳(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)合生產液(ye)體氨(an)基(ji)(ji)甲酸銨(an)，第二步是(shi)對氨(an)基(ji)(ji)甲酸銨(an)進行脫水而(er)轉化(hua)(hua)(hua)成尿(niao)(niao)素(su)。由于(yu)反應是(shi)可(ke)(ke)逆的(de)，因此(ci)原(yuan)(yuan)料(liao)的(de)轉換總是(shi)不完全的(de)。圍繞著(zhu)原(yuan)(yuan)料(liao)轉化(hua)(hua)(hua)率及回(hui)收(shou)循環的(de)方法，派生出許多生產工藝。國內應用最(zui)多的(de)生產工藝是(shi)荷蘭(lan)STAMICORBAN的(de)二氧化(hua)(hua)(hua)碳(tan)(tan)汽提工藝技術。


二、典(dian)型尿素裝置的工藝(yi)及特點


  二氧化碳汽提法(fa)生產(chan)工(gong)藝大致可以分為以下幾個(ge)環(huan)節，即原(yuan)料加(jia)壓(ya)、合成與(yu)汽提、循環(huan)、尿液蒸發(fa)與(yu)造粒(li)、吸收與(yu)解(jie)吸，其工(gong)藝流(liu)程示意(yi)圖如(ru)圖2.35所示。


35.jpg


 1. 原(yuan)料加壓(ya) 


   原料(liao)(liao)加(jia)壓(ya)(ya)(ya)的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)是把原料(liao)(liao)（液(ye)氨(an)和二(er)(er)氧(yang)化碳(tan)(tan)）加(jia)壓(ya)(ya)(ya)到反應需要的(de)(de)(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)力條件。由(you)外界(jie)過(guo)來的(de)(de)(de)(de)液(ye)氨(an)，經(jing)液(ye)氨(an)泵(beng)加(jia)壓(ya)(ya)(ya)，再經(jing)加(jia)熱器加(jia)熱后(hou)進入(ru)高(gao)壓(ya)(ya)(ya)噴射(she)泵(beng)。在噴射(she)泵(beng)內，與抽吸過(guo)來的(de)(de)(de)(de)氨(an)基甲酸銨混(hun)合，然后(hou)送至高(gao)壓(ya)(ya)(ya)氨(an)基甲酸銨冷凝器頂部。液(ye)氨(an)泵(beng)一般(ban)采(cai)用(yong)往復泵(beng)。由(you)外界(jie)送來的(de)(de)(de)(de)二(er)(er)氧(yang)化碳(tan)(tan)，加(jia)入(ru)一定(ding)量的(de)(de)(de)(de)空氣(qi)，由(you)二(er)(er)氧(yang)化碳(tan)(tan)壓(ya)(ya)(ya)縮機加(jia)壓(ya)(ya)(ya)送入(ru)二(er)(er)氧(yang)化碳(tan)(tan)汽提塔底部。加(jia)入(ru)空氣(qi)的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)是為(wei)后(hou)續的(de)(de)(de)(de)介質中提供一定(ding)量的(de)(de)(de)(de)氧(yang)氣(qi)，用(yong)于(yu)防止(zhi)或減緩金屬(shu)的(de)(de)(de)(de)腐蝕。二(er)(er)氧(yang)化碳(tan)(tan)壓(ya)(ya)(ya)縮機一般(ban)采(cai)用(yong)兩(liang)段(duan)離心式(shi)壓(ya)(ya)(ya)縮機。


 2. 合(he)成與汽提 


   合(he)(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)過(guo)程就(jiu)是尿(niao)(niao)素(su)原液(ye)生成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)過(guo)程，而汽提則是把合(he)(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)反(fan)應(ying)中(zhong)剩余的(de)(de)(de)(de)(de)原料分離出來(lai)并(bing)循環(huan)(huan)利用。在汽提塔內，原料氣(qi)(qi)(qi)二氧化碳(tan)與(yu)合(he)(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)塔流出物(wu)（尿(niao)(niao)素(su)原液(ye)混(hun)合(he)(he)(he)(he)物(wu)）經(jing)過(guo)傳質、傳熱(re)，帶走反(fan)應(ying)中(zhong)剩余的(de)(de)(de)(de)(de)原料，并(bing)從塔頂出來(lai)。汽提塔塔頂出來(lai)的(de)(de)(de)(de)(de)二氧化碳(tan)混(hun)合(he)(he)(he)(he)氣(qi)(qi)(qi)與(yu)來(lai)自高(gao)壓(ya)(ya)噴射泵的(de)(de)(de)(de)(de)液(ye)氨(an)、氨(an)基甲(jia)(jia)酸銨液(ye)混(hun)合(he)(he)(he)(he)進入(ru)高(gao)壓(ya)(ya)氨(an)基甲(jia)(jia)酸銨冷凝(ning)器(qi)(qi)，并(bing)在冷凝(ning)器(qi)(qi)中(zhong)發生反(fan)應(ying)生成(cheng)(cheng)氨(an)基甲(jia)(jia)酸銨。冷凝(ning)器(qi)(qi)底部(bu)出來(lai)的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)料。來(lai)自高(gao)壓(ya)(ya)冷凝(ning)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)料在合(he)(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)塔內自下(xia)而上，進一(yi)步反(fan)應(ying)生成(cheng)(cheng)甲(jia)(jia)胺，甲(jia)(jia)胺轉化為(wei)尿(niao)(niao)素(su)，并(bing)以混(hun)合(he)(he)(he)(he)液(ye)物(wu)料的(de)(de)(de)(de)(de)形式從合(he)(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)塔底部(bu)流出。混(hun)合(he)(he)(he)(he)液(ye)物(wu)料含(han)尿(niao)(niao)素(su)、氨(an)基甲(jia)(jia)酸銨、氨(an)、二氧化碳(tan)、水等。然后送入(ru)汽提塔脫除大部(bu)分多(duo)余的(de)(de)(de)(de)(de)二氧化碳(tan)和(he)氨(an)。經(jing)汽提后的(de)(de)(de)(de)(de)混(hun)合(he)(he)(he)(he)液(ye)（尿(niao)(niao)液(ye)）減(jian)(jian)壓(ya)(ya)進入(ru)循環(huan)(huan)系統。合(he)(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)塔頂部(bu)出來(lai)的(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)含(han)有氨(an)氣(qi)(qi)(qi)、二氧化碳(tan)、氫氣(qi)(qi)(qi)、氮(dan)氣(qi)(qi)(qi)、氧氣(qi)(qi)(qi)、水蒸(zheng)氣(qi)(qi)(qi)等。被送入(ru)高(gao)壓(ya)(ya)洗(xi)滌器(qi)(qi)對其中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)氨(an)氣(qi)(qi)(qi)和(he)二氧化碳(tan)進行回收(shou)，即利用氨(an)基甲(jia)(jia)酸銨液(ye)將(jiang)氨(an)氣(qi)(qi)(qi)、二氧化碳(tan)吸收(shou)。洗(xi)滌器(qi)(qi)排出的(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)經(jing)減(jian)(jian)壓(ya)(ya)后送至低壓(ya)(ya)吸收(shou)塔做進一(yi)步吸附回收(shou)。


 3. 循環(huan) 


   利(li)用降壓(ya)(ya)分解的(de)(de)原理使(shi)(shi)殘留氨(an)(an)基(ji)甲酸銨分解成二(er)(er)氧(yang)(yang)(yang)化碳和(he)氨(an)(an)，洗滌后(hou)(hou)循(xun)(xun)環(huan)利(li)用。來(lai)自(zi)高(gao)壓(ya)(ya)汽提塔(ta)的(de)(de)混合(he)(he)液(ye)(ye)（尿液(ye)(ye)）被送入精餾塔(ta)，使(shi)(shi)部分氨(an)(an)基(ji)甲酸銨得以分解，然后(hou)(hou)進塔(ta)底氣(qi)(qi)液(ye)(ye)分離(li)器進行(xing)氣(qi)(qi)液(ye)(ye)分離(li)。分離(li)出(chu)的(de)(de)液(ye)(ye)體(ti)（尿液(ye)(ye)）經(jing)減壓(ya)(ya)后(hou)(hou)進入閃蒸槽。進一步(bu)閃蒸出(chu)殘留的(de)(de)氨(an)(an)、二(er)(er)氧(yang)(yang)(yang)化碳和(he)水蒸氣(qi)(qi)，最后(hou)(hou)得到濃度約為73％的(de)(de)尿液(ye)(ye)。之后(hou)(hou)，尿液(ye)(ye)進入尿液(ye)(ye)儲槽。從(cong)精餾塔(ta)頂(ding)部出(chu)來(lai)的(de)(de)氣(qi)(qi)體(ti)被送入低壓(ya)(ya)氨(an)(an)基(ji)甲酸銨冷凝(ning)器，冷凝(ning)下來(lai)的(de)(de)氨(an)(an)基(ji)甲酸銨經(jing)氣(qi)(qi)液(ye)(ye)分離(li)后(hou)(hou)循(xun)(xun)環(huan)使(shi)(shi)用。而分離(li)器出(chu)來(lai)的(de)(de)混合(he)(he)氣(qi)(qi)體(ti)（含氨(an)(an)、二(er)(er)氧(yang)(yang)(yang)化碳、氧(yang)(yang)(yang)氣(qi)(qi)等）進入低壓(ya)(ya)洗滌器，除不凝(ning)氣(qi)(qi)外，其(qi)他(ta)氣(qi)(qi)體(ti)被吸收并循(xun)(xun)環(huan)使(shi)(shi)用。


 4. 尿液蒸(zheng)發與造粒 


   通(tong)過加(jia)熱蒸(zheng)(zheng)發(fa)掉凝(ning)液(ye)(ye)中(zhong)的大(da)部分水，最后(hou)獲得商(shang)業(ye)用(yong)(yong)固體尿(niao)(niao)素(su)(su)顆(ke)粒(li)。凝(ning)液(ye)(ye)儲槽中(zhong)的尿(niao)(niao)液(ye)(ye)用(yong)(yong)泵送(song)到(dao)兩段真空蒸(zheng)(zheng)發(fa)器，利用(yong)(yong)蒸(zheng)(zheng)汽(qi)對其(qi)進行蒸(zheng)(zheng)發(fa)，得到(dao)濃度為99.7％的濃縮尿(niao)(niao)液(ye)(ye)或尿(niao)(niao)素(su)(su)熔體。尿(niao)(niao)素(su)(su)熔體被送(song)到(dao)尿(niao)(niao)素(su)(su)造粒(li)塔頂(ding)部噴頭進行造粒(li)，從塔底出來的尿(niao)(niao)素(su)(su)顆(ke)粒(li)進行包裝儲存(cun)。


 5. 吸收與(yu)解吸 


   利用(yong)氨水對(dui)(dui)高壓或低壓洗滌器(qi)(qi)(qi)出來的氣(qi)體(ti)（含氨、二氧化(hua)碳、氧氣(qi)、氮(dan)氣(qi)、氫氣(qi)等）進行(xing)有用(yong)成分（氨和二氧化(hua)碳）的吸(xi)收，并重復利用(yong)。吸(xi)收是在吸(xi)收塔(ta)內進行(xing)的。解(jie)吸(xi)是對(dui)(dui)上(shang)游的各冷(leng)凝器(qi)(qi)(qi)過(guo)來的液體(ti)（含少量的尿(niao)素、氨、二氧化(hua)碳等）通(tong)過(guo)氨水吸(xi)收然后(hou)再(zai)利用(yong)蒸(zheng)汽加熱進行(xing)解(jie)吸(xi)的方法(fa)對(dui)(dui)有用(yong)成分（尿(niao)素、氨和二氧化(hua)碳）進行(xing)回收。回收溶液被送回低壓氨基(ji)甲酸銨冷(leng)凝器(qi)(qi)(qi)重復利用(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(feng)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(niao)素裝置的配管(guan)設計


  主要是(shi)對塔、罐、泵、壓縮機等設備的配(pei)管設計。