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(niao)素(su)生(sheng)產工藝流程基本(ben)由6個(ge)工藝單元(yuan),即原料(liao)供應、尿(niao)素(su)的(de)(de)(de)高壓(ya)合(he)成(cheng)(cheng)、含(han)尿(niao)素(su)溶(rong)液(ye)的(de)(de)(de)分離過(guo)(guo)程、未反應氨和(he)二(er)氧化(hua)碳(tan)(tan)的(de)(de)(de)回(hui)收、尿(niao)素(su)溶(rong)液(ye)的(de)(de)(de)濃縮、造(zao)粒(li)與(yu)產品(pin)輸送和(he)工藝冷凝(ning)液(ye)處理,其基本(ben)過(guo)(guo)程如圖5-116所示。原料(liao)CO2和(he)NH3被加(jia)(jia)壓(ya)送到高壓(ya)合(he)成(cheng)(cheng)圈(quan),反應生(sheng)成(cheng)(cheng)尿(niao)素(su),二(er)氧化(hua)碳(tan)(tan)轉(zhuan)(zhuan)化(hua)率(lv)在(zai)50%~75%,此(ci)過(guo)(guo)程被稱為(wei)合(he)成(cheng)(cheng)工序(xu);分離過(guo)(guo)程與(yu)未反應物回(hui)收單元(yuan)承擔著把未轉(zhuan)(zhuan)化(hua)為(wei)尿(niao)素(su)的(de)(de)(de)氨和(he)二(er)氧化(hua)碳(tan)(tan)從(cong)溶(rong)液(ye)中分離出來,并回(hui)收返回(hui)合(he)成(cheng)(cheng)工序(xu),因此(ci)這兩(liang)個(ge)單元(yuan)被統稱為(wei)循環(huan)工序(xu);最后在(zai)真空蒸發和(he)造(zao)粒(li)設備(bei)中把70%~75%的(de)(de)(de)尿(niao)素(su)溶(rong)液(ye)經(jing)濃縮加(jia)(jia)工為(wei)固體產品(pin),稱為(wei)最終加(jia)(jia)工工序(xu)。
盡管尿素(su)生產的(de)(de)基本過程(cheng)相似,但在具體的(de)(de)流(liu)(liu)程(cheng)、工(gong)(gong)藝條件(jian)、設(she)(she)備結構等(deng)方面,不(bu)同(tong)工(gong)(gong)藝存在一(yi)定(ding)的(de)(de)差(cha)異。迄(qi)今世界各地的(de)(de)尿素(su)工(gong)(gong)廠,絕大多(duo)數(shu)都是由(you)幾家(jia)工(gong)(gong)程(cheng)設(she)(she)計公司所開發(fa)設(she)(she)計的(de)(de),已(yi)形成(cheng)幾種(zhong)典型的(de)(de)工(gong)(gong)藝流(liu)(liu)程(cheng),典型的(de)(de)有荷蘭斯太米卡(ka)邦(bang)(Stamicarbon)公司的(de)(de)水溶液全循環(huan)CO2氣提法(fa)、意大利斯納姆(Snamprogetti)公司的(de)(de)氨汽提法(fa)和蒙特愛迪(di)生集(ji)團(tuan)公司的(de)(de)等(deng)壓(ya)雙(shuang)循環(huan)工(gong)(gong)藝(IDR)、日本三井(jing)東亞-東洋工(gong)(gong)程(cheng)公司的(de)(de)全循環(huan)改良(liang)C法(fa)和改良(liang)D法(fa)及ACES法(fa)、美(mei)國(guo)尿素(su)技術公司UTI的(de)(de)熱循環(huan)法(fa)尿素(su)工(gong)(gong)藝(HR)等(deng)。但不(bu)論(lun)是哪(na)種(zhong)工(gong)(gong)藝流(liu)(liu)程(cheng),生產過程(cheng)中主要(yao)原料NH3和CO2的(de)(de)消(xiao)(xiao)耗基本上是相同(tong)的(de)(de),其流(liu)(liu)程(cheng)的(de)(de)先進與否(fou)主要(yao)表(biao)現(xian)在公用工(gong)(gong)程(cheng),即水、電(dian)、汽的(de)(de)消(xiao)(xiao)耗上。尿素(su)生產流(liu)(liu)程(cheng)的(de)(de)改進過程(cheng),實質就是公用工(gong)(gong)程(cheng)消(xiao)(xiao)耗降低的(de)(de)過程(cheng)。
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(qian)設計的(de)(de)采(cai)用CO2汽提(ti)工藝和氨(an)(an)汽提(ti)工藝的(de)(de)尿(niao)(niao)素(su)(su)裝置,其尿(niao)(niao)素(su)(su)氨(an)(an)耗基本接近于理論(lun)水平,公用工程(cheng)消(xiao)耗更(geng)低,相對(dui)于傳統的(de)(de)設計,其投(tou)資更(geng)低。下面僅介紹 Snamprogetti 氨(an)(an)汽提(ti)法尿(niao)(niao)素(su)(su)工藝。
意大利斯納(na)姆公司創立(li)(li)于1956年(nian),在20世紀(ji)60年(nian)代(dai)初開始(shi)尿素(su)生(sheng)產的(de)研究。1966年(nian)第一個(ge)建(jian)成以(yi)氨(an)作為(wei)汽提氣的(de)日產70t的(de)尿素(su)裝置(zhi)。早期(qi)第一代(dai)氨(an)汽提法尿素(su)裝置(zhi),設備采用(yong)框架式立(li)(li)體布置(zhi),氨(an)直(zhi)接(jie)加(jia)入(ru)汽提塔(ta)底部。在20世紀(ji)70年(nian)代(dai)中(zhong)期(qi),改進(jin)了設計,設備改為(wei)平面布置(zhi),而(er)且也(ye)不向汽提塔(ta)直(zhi)接(jie)加(jia)入(ru)氨(an)氣,這就是所謂的(de)自汽提工藝或稱(cheng)為(wei)第二代(dai)氨(an)汽提工藝,是目前(qian)采用(yong)的(de)方(fang)法。斯納(na)姆氨(an)汽提法尿素(su)工藝由以(yi)下幾個(ge)主(zhu)要工序組成。
①. CO2氣體的壓縮。
②. 液氨的(de)加(jia)壓(ya)。
③. 高壓合成與氨汽提回收。
④. 中(zhong)壓(ya)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(zhen)空蒸發(fa)與(yu)造粒。
⑧. 解吸與(yu)水解系統。
氨汽提法尿素生產工藝流程(cheng)、如(ru)圖(tu)5-117所示。