[发明专利]尿素工艺水循环系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种尿素生产系统和方法，尤其是涉及一种水溶液全循环法生产尿素的系统和方法。

背景技术

尿素(别名碳酰二胺、碳酰胺、脲)是由碳、氮、氧和氢组成的有机化合物，其化学式为CON₂H₄、(NH₂)₂CO或CN₂H₄O。尿素是第一种以人工合成无机物质而得到的有机化合物，外观是白色晶体或粉末，通常用作植物的氮肥。

在工业上通常用液氨和二氧化碳为原料，在高温高压条件下直接合成尿素，化学反应如下：

2NH₃+CO₂→NH₂COONH₄→CO(NH₂)₂+H₂O

我国尿素生产工艺大致可分为水溶液全循环法和CO₂气提法。CO₂气提法是将尿素工艺冷凝液直接回收至锅炉利用，但由于冷凝液中含有部分NH₃，对锅炉的腐蚀较大，影响设备安全运行，且蒸汽品味不能满足新产品的需要。水溶液全循环法是将生产过程中的工艺水在内部循环，参与到尿素合成过程中。因此，水溶液全循环法存在一个弊病就是由于生产的工艺水增加反应体系中的水含量，导致上述化学反应发生向左的逆反应，抑制尿素的合成。

因此，如何综合利用尿素工艺水的同时，提高CO₂的利用率，增加尿素的合成率，是当今研究的热点与难题之一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服现有水溶液全循环法尿素合成的反应体系中水含量高的难题，提供一种改进的尿素工艺水全循环系统和方法，降低一甲液中的H₂O/CO₂，使得尿素合成工艺中CO₂的转化率提高。

为了解决上述技术问题，本发明在现有的尿素工艺水全部循环系统中，使二循二冷器中的尿素工艺水不全部进入二循一冷器中吸收氨气和二氧化碳，而仅部分进入二循一冷器中吸收氨气和二氧化碳等进行常规循环操作，因此经过一吸塔中进行吸收氨气和二氧化碳后，所得一甲液H₂O/CO₂从0.65-0.7下降到0.55-0.60。本发明对于从二循二冷器中分出的没有像常规的进入二循一冷器中的尿素工艺水，进行解析、冷却后得到液氨。

本发明提供了一种尿素工艺水循环系统，该系统包括依次管道连接的二循二冷器1、二循一冷器2、一吸塔3，该系统还包括碳铵液槽4，其中二循二冷器出液口与碳铵液槽进液口连接。

前述的尿素工艺水循环系统，二循二冷器1出液口与二循一冷器2进液口的连接管道上设置有自调节阀1A；二循二冷器1出液口与碳铵液槽4进液口的连接管道上设置有自调节阀1B。

前述的尿素工艺水循环系统，该系统进一步包括依次管道连接的解析泵5、解析塔6、解析冷凝器7、氨冷器8以及液氨缓冲槽9，解析泵5设置在碳铵液槽4出液口与解析塔6进液口的连接管道上。

前述的尿素工艺水循环系统，该系统进一步包括解析处理器11、热水槽12、造气夹套13和除氧水箱14，解析处理器出液口与热水槽进液口连接，热水槽出液口与造气夹套、除氧水箱同时连接；解析处理器进液口连接解析塔出液口。

为了解决上述技术问题，本发明进一步提供了一种尿素工艺水循环方法，二循二冷器中的尿素工艺水通过其出液口一路进入二循一冷器，另一路进入碳铵液槽，其中二循二冷器出液口流出的尿素工艺水的NH₃含量在15-18％，CO₂含量在1-1.5％。

前述的尿素工艺水循环方法，控制进入二循一冷器的尿素工艺水流量在8-10m₃/h，控制进入碳铵液槽的尿素工艺水流量在2-4m₃/h。

前述的尿素工艺水循环方法，该方法进一步包括：在二循一冷器中，尿素工艺水吸收二段分解气；吸收二段分解气处理后的尿素工艺水进入一吸塔中，在一吸塔中吸收一段分解气。

前述的尿素工艺水循环方法，该方法进一步包括：将碳铵液槽中的尿素工艺水解析、冷却，得到液氨。

前述的尿素工艺水循环方法，尿素工艺水在解析塔中加热到至少140℃，解析出气氨，气氨进入解析冷却器中冷却，而后在氨冷器中冷却到40℃以下，然后将所得液氨送液氨缓冲槽存贮。