一、裝置(zhi)簡介(jie)
尿素是氮肥(fei)(fei)系列中最(zui)高效的(de)(de)(de)(de)一種肥(fei)(fei)料(liao)(liao)(liao)。尿素同(tong)時也是一種重(zhong)要的(de)(de)(de)(de)化(hua)工(gong)(gong)原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)(liao)，可被用來制(zhi)造塑料(liao)(liao)(liao)、涂料(liao)(liao)(liao)，也是醫藥、制(zhi)革等生(sheng)(sheng)產(chan)中的(de)(de)(de)(de)重(zhong)要原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)(liao)。尿素是以液(ye)氨和二(er)氧化(hua)碳(tan)為原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)(liao)、在一定的(de)(de)(de)(de)壓力和溫度條件(jian)下化(hua)合(he)而(er)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)。實(shi)際(ji)過程是分兩步(bu)完(wan)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)，第(di)一步(bu)是液(ye)氨與(yu)二(er)氧化(hua)碳(tan)化(hua)合(he)生(sheng)(sheng)產(chan)液(ye)體氨基甲(jia)酸銨(an)(an)，第(di)二(er)步(bu)是對(dui)氨基甲(jia)酸銨(an)(an)進行(xing)脫水(shui)而(er)轉化(hua)成(cheng)尿素。由(you)于反應是可逆的(de)(de)(de)(de)，因(yin)此原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)轉換總是不(bu)完(wan)全的(de)(de)(de)(de)。圍(wei)繞著原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)(liao)轉化(hua)率及回收循環(huan)的(de)(de)(de)(de)方法，派生(sheng)(sheng)出許多(duo)(duo)生(sheng)(sheng)產(chan)工(gong)(gong)藝。國(guo)內應用最(zui)多(duo)(duo)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)工(gong)(gong)藝是荷蘭STAMICORBAN的(de)(de)(de)(de)二(er)氧化(hua)碳(tan)汽(qi)提工(gong)(gong)藝技術。
二、典型(xing)尿素裝置(zhi)的工藝及特點(dian)
二(er)氧化碳汽提法生產工藝大致可以(yi)分為以(yi)下幾個環節(jie)，即原料加壓、合(he)成與(yu)汽提、循(xun)環、尿液蒸發與(yu)造粒、吸收(shou)與(yu)解吸，其工藝流程示意圖如圖2.35所(suo)示。
1. 原料加(jia)壓
原料加(jia)壓(ya)(ya)(ya)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是(shi)把原料（液(ye)(ye)氨(an)和二氧化碳(tan)）加(jia)壓(ya)(ya)(ya)到(dao)反應需要的(de)(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)力條件。由外界過來的(de)(de)(de)液(ye)(ye)氨(an)，經液(ye)(ye)氨(an)泵加(jia)壓(ya)(ya)(ya)，再(zai)經加(jia)熱器加(jia)熱后(hou)進入(ru)高壓(ya)(ya)(ya)噴(pen)射泵。在(zai)噴(pen)射泵內，與抽(chou)吸過來的(de)(de)(de)氨(an)基甲(jia)(jia)酸銨(an)混合，然(ran)后(hou)送至高壓(ya)(ya)(ya)氨(an)基甲(jia)(jia)酸銨(an)冷(leng)凝器頂(ding)部。液(ye)(ye)氨(an)泵一般(ban)(ban)采用(yong)往復泵。由外界送來的(de)(de)(de)二氧化碳(tan)，加(jia)入(ru)一定量的(de)(de)(de)空氣(qi)，由二氧化碳(tan)壓(ya)(ya)(ya)縮機加(jia)壓(ya)(ya)(ya)送入(ru)二氧化碳(tan)汽提(ti)塔(ta)底部。加(jia)入(ru)空氣(qi)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是(shi)為(wei)后(hou)續的(de)(de)(de)介質中(zhong)提(ti)供(gong)一定量的(de)(de)(de)氧氣(qi)，用(yong)于防止(zhi)或(huo)減(jian)緩(huan)金(jin)屬的(de)(de)(de)腐蝕(shi)。二氧化碳(tan)壓(ya)(ya)(ya)縮機一般(ban)(ban)采用(yong)兩段離(li)心式(shi)壓(ya)(ya)(ya)縮機。
2. 合成與(yu)汽提
合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)的(de)(de)過(guo)(guo)程就是尿素(su)原液生成(cheng)(cheng)的(de)(de)過(guo)(guo)程，而汽(qi)提則是把合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)反(fan)(fan)應(ying)(ying)中(zhong)(zhong)剩余(yu)(yu)的(de)(de)原料(liao)(liao)(liao)分離(li)出(chu)(chu)來(lai)并循環利(li)用。在(zai)汽(qi)提塔內(nei)，原料(liao)(liao)(liao)氣(qi)二(er)氧(yang)化(hua)(hua)碳(tan)(tan)(tan)與(yu)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)塔流出(chu)(chu)物(wu)（尿素(su)原液混(hun)合(he)(he)(he)物(wu)）經(jing)(jing)過(guo)(guo)傳質、傳熱，帶走反(fan)(fan)應(ying)(ying)中(zhong)(zhong)剩余(yu)(yu)的(de)(de)原料(liao)(liao)(liao)，并從(cong)塔頂(ding)(ding)出(chu)(chu)來(lai)。汽(qi)提塔塔頂(ding)(ding)出(chu)(chu)來(lai)的(de)(de)二(er)氧(yang)化(hua)(hua)碳(tan)(tan)(tan)混(hun)合(he)(he)(he)氣(qi)與(yu)來(lai)自高(gao)(gao)壓(ya)(ya)噴(pen)射泵(beng)的(de)(de)液氨(an)(an)(an)、氨(an)(an)(an)基(ji)(ji)甲(jia)(jia)酸(suan)銨(an)(an)(an)液混(hun)合(he)(he)(he)進(jin)入(ru)(ru)(ru)高(gao)(gao)壓(ya)(ya)氨(an)(an)(an)基(ji)(ji)甲(jia)(jia)酸(suan)銨(an)(an)(an)冷(leng)凝器(qi)，并在(zai)冷(leng)凝器(qi)中(zhong)(zhong)發(fa)生反(fan)(fan)應(ying)(ying)生成(cheng)(cheng)氨(an)(an)(an)基(ji)(ji)甲(jia)(jia)酸(suan)銨(an)(an)(an)。冷(leng)凝器(qi)底部出(chu)(chu)來(lai)的(de)(de)物(wu)料(liao)(liao)(liao)。來(lai)自高(gao)(gao)壓(ya)(ya)冷(leng)凝器(qi)的(de)(de)物(wu)料(liao)(liao)(liao)在(zai)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)塔內(nei)自下而上，進(jin)一步反(fan)(fan)應(ying)(ying)生成(cheng)(cheng)甲(jia)(jia)胺，甲(jia)(jia)胺轉化(hua)(hua)為尿素(su)，并以混(hun)合(he)(he)(he)液物(wu)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)形式從(cong)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)塔底部流出(chu)(chu)。混(hun)合(he)(he)(he)液物(wu)料(liao)(liao)(liao)含(han)尿素(su)、氨(an)(an)(an)基(ji)(ji)甲(jia)(jia)酸(suan)銨(an)(an)(an)、氨(an)(an)(an)、二(er)氧(yang)化(hua)(hua)碳(tan)(tan)(tan)、水(shui)等(deng)。然后送入(ru)(ru)(ru)汽(qi)提塔脫(tuo)除大部分多(duo)余(yu)(yu)的(de)(de)二(er)氧(yang)化(hua)(hua)碳(tan)(tan)(tan)和氨(an)(an)(an)。經(jing)(jing)汽(qi)提后的(de)(de)混(hun)合(he)(he)(he)液（尿液）減壓(ya)(ya)進(jin)入(ru)(ru)(ru)循環系統(tong)。合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)塔頂(ding)(ding)部出(chu)(chu)來(lai)的(de)(de)氣(qi)體(ti)(ti)含(han)有氨(an)(an)(an)氣(qi)、二(er)氧(yang)化(hua)(hua)碳(tan)(tan)(tan)、氫氣(qi)、氮氣(qi)、氧(yang)氣(qi)、水(shui)蒸(zheng)氣(qi)等(deng)。被送入(ru)(ru)(ru)高(gao)(gao)壓(ya)(ya)洗滌器(qi)對其中(zhong)(zhong)的(de)(de)氨(an)(an)(an)氣(qi)和二(er)氧(yang)化(hua)(hua)碳(tan)(tan)(tan)進(jin)行回(hui)收，即利(li)用氨(an)(an)(an)基(ji)(ji)甲(jia)(jia)酸(suan)銨(an)(an)(an)液將氨(an)(an)(an)氣(qi)、二(er)氧(yang)化(hua)(hua)碳(tan)(tan)(tan)吸收。洗滌器(qi)排出(chu)(chu)的(de)(de)氣(qi)體(ti)(ti)經(jing)(jing)減壓(ya)(ya)后送至低壓(ya)(ya)吸收塔做進(jin)一步吸附回(hui)收。
3. 循環
利用降壓(ya)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)解(jie)的(de)原(yuan)理(li)使殘留氨(an)基(ji)甲酸(suan)銨(an)(an)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)解(jie)成二(er)氧化(hua)碳(tan)和氨(an)，洗滌(di)后(hou)(hou)(hou)(hou)循(xun)環利用。來(lai)(lai)自高(gao)壓(ya)汽提塔的(de)混(hun)合液（尿(niao)液）被送入精餾(liu)塔，使部(bu)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)氨(an)基(ji)甲酸(suan)銨(an)(an)得以(yi)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)解(jie)，然后(hou)(hou)(hou)(hou)進(jin)塔底氣(qi)液分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)器進(jin)行氣(qi)液分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)。分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)出(chu)的(de)液體(ti)（尿(niao)液）經減壓(ya)后(hou)(hou)(hou)(hou)進(jin)入閃蒸槽。進(jin)一(yi)步(bu)閃蒸出(chu)殘留的(de)氨(an)、二(er)氧化(hua)碳(tan)和水蒸氣(qi)，最(zui)后(hou)(hou)(hou)(hou)得到濃度約為73％的(de)尿(niao)液。之后(hou)(hou)(hou)(hou)，尿(niao)液進(jin)入尿(niao)液儲(chu)槽。從精餾(liu)塔頂部(bu)出(chu)來(lai)(lai)的(de)氣(qi)體(ti)被送入低壓(ya)氨(an)基(ji)甲酸(suan)銨(an)(an)冷(leng)凝(ning)器，冷(leng)凝(ning)下來(lai)(lai)的(de)氨(an)基(ji)甲酸(suan)銨(an)(an)經氣(qi)液分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)后(hou)(hou)(hou)(hou)循(xun)環使用。而分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)離(li)器出(chu)來(lai)(lai)的(de)混(hun)合氣(qi)體(ti)（含氨(an)、二(er)氧化(hua)碳(tan)、氧氣(qi)等(deng)）進(jin)入低壓(ya)洗滌(di)器，除不(bu)凝(ning)氣(qi)外，其他氣(qi)體(ti)被吸(xi)收并循(xun)環使用。
4. 尿液蒸發與造粒(li)
通(tong)過加熱(re)蒸發(fa)掉凝(ning)液中的(de)大(da)部(bu)分水，最后獲(huo)得商業用(yong)(yong)固體(ti)尿素顆粒(li)。凝(ning)液儲槽中的(de)尿液用(yong)(yong)泵送到(dao)兩段真空蒸發(fa)器，利用(yong)(yong)蒸汽(qi)對(dui)其進行(xing)蒸發(fa)，得到(dao)濃度為99.7％的(de)濃縮(suo)尿液或尿素熔體(ti)。尿素熔體(ti)被送到(dao)尿素造粒(li)塔頂部(bu)噴頭進行(xing)造粒(li)，從塔底出(chu)來的(de)尿素顆粒(li)進行(xing)包(bao)裝儲存。
5. 吸收與解吸
利(li)用(yong)氨(an)(an)水對高壓或低壓洗滌器出來的氣體(ti)(ti)（含氨(an)(an)、二(er)氧化(hua)(hua)碳(tan)、氧氣、氮氣、氫氣等）進(jin)行(xing)(xing)有用(yong)成(cheng)分（氨(an)(an)和二(er)氧化(hua)(hua)碳(tan)）的吸(xi)收，并重復利(li)用(yong)。吸(xi)收是在吸(xi)收塔內(nei)進(jin)行(xing)(xing)的。解吸(xi)是對上游的各冷凝器過(guo)來的液體(ti)(ti)（含少量的尿素(su)、氨(an)(an)、二(er)氧化(hua)(hua)碳(tan)等）通過(guo)氨(an)(an)水吸(xi)收然后再利(li)用(yong)蒸汽加熱(re)進(jin)行(xing)(xing)解吸(xi)的方(fang)法對有用(yong)成(cheng)分（尿素(su)、氨(an)(an)和二(er)氧化(hua)(hua)碳(tan)）進(jin)行(xing)(xing)回收。回收溶液被送回低壓氨(an)(an)基甲(jia)酸銨冷凝器重復利(li)用(yong)。
三(san)、介質(zhi)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(gang)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、尿素裝置的配(pei)管設計
主要是對塔、罐、泵、壓縮機等設(she)備的配管設(she)計(ji)。
