[发明专利]一种节能型尿素生产系统及其生产工艺

说明书

技术领域

本发明属于尿素制备领域，具体为一种节能型尿素生产系统及其生产工艺。

背景技术

尿素【CO(NH₂)₂】别名为碳酰二胺、碳酰胺、脲，在自然界中主要存在于人类和动物排泄的尿液中。其用途广泛，不仅是一种用于农业生产的高效氮肥，而且是工业中常用的化工原料。

1773年，化学家鲁埃勒(Rouelle)在蒸发尿液时第一次发现了尿素。1798年被福克洛(FoUrcray)及万库林(Vauqudin)确定为是一种新物质，并命名为尿素。1828年，魏勒(Uvohler)在实验室加热氰酸铵时制得尿素，其反应为：Nl{4CN0＝NH2c∞m2。1886年，巴塞洛夫(Bassroff)第一个试验成功现代工业所采用的氨和二氧化碳直接合成尿素的方法。

1922年德国首先用氨与二氧化碳合成尿素进行工业化生产，采用热混合气压缩循环工艺。1932年，杜邦公司采用直接合成法制取尿素氨水，1935年开始生产固体尿素，未反应物以氨基甲酸铵水溶液的形式返回合成塔。这是尿素水溶液全循环法工艺的雏形。

我国于1957年在上海化工研究院进行尿素生产的理论研究和试验工作。1958年在南京永宁厂建成日产10t尿素的半循环法中试车间并投入运行。1965年上海化工研究院完成了甲铵水溶液全循环法中间试验。1967年，我国自行设计、自行制造的年产11万吨尿素全循环法工业装置在石家庄化肥厂建成投产。20世纪70年代以来，我国从国外引进几十套年产50—60万吨尿素大型装置，从根本上改变了中国化肥生产格局，使我国尿素生产能力位居世界前列。

水溶液全循环法工艺现有技术中，根据国内外相关专利文献资料中，对所列范围的国内文献进行了检索，现将相关文献主要内容简述如下：

(a)尿素合成塔。一种全液相等温型尿素合成塔，它包括塔体，塔体底部设液氨进口、二氧化碳进口和一甲液进口，塔体顶端设出料口，其特点是在塔体内部设液体雾化反应器，液体雾化反应器与液氨进口、二氧化碳进口和一甲液进口相通，在塔体内中上部的内侧壁上设高效塔盘，在高效塔盘上设换热管道，换热管道与液体雾化反应器相通，是一种二氧化碳的转化率高、能耗小、效率高、不易腐蚀的尿素合成塔。

(b)分解加热。在中压循环段，中压分解器采用带有填料层的分离器与降膜式列管加热器组合在一起的结构，上部是精馏段及列管液体分布器，下部是降膜式列管加热器(该加热器壳呈分为上、下两段)，溶液中的甲铵在此被加热分解为CO₂、NH₃，所需的热量，上段由低压蒸汽供给，下段由汽提塔来的中压蒸汽冷凝液供给，在中压分解器的下部引入高压洗涤器来的富氧尾气以钝化中压系统设备，同时在中压分解器的降膜式列管中起汽提作用，中压分解器的操作参数为：压力1.6-1.8MPa(g)，分解温度155-160℃；

(c)中压氨回收。一种尿素水溶液全循环法生产中压氨回收系统的新工艺，这种水溶液全循环法生产尿素中压系统的工艺改造，增加蒸发冷凝器、液氨泵、氨储槽、及与之配套的管道、阀门、电器仪表设施，同时降低氨冷器A的标高、配套与之相适应的尿素循环水泵，它取消氨冷器B/C，把蒸发冷凝器使用的冷却水改为脱盐水。

(d)低压分解回收。在低压循环段，低压分解器上部为填料段及列管液体分布器，下部是降膜式列管加热段，自低压分解器及解吸塔来的气体在低压冷凝器、碳铵液贮槽、碳铵液泵、低压吸收塔、低压吸收循环泵、低压吸收循环冷却器及其相连接的管道组成的低压回收系统中被回收，该系统的操作压力为0.1-0.3MPa(g)。

(e)一段蒸发。一种浓缩尿素溶液的蒸发装置，在所述二分塔和一段蒸发器之间设置有真空浓缩器，从二分塔出来的尿液管与真空浓缩器上部进口相连接，真空浓缩器下部的液相出口通过管道与尿液槽的进口相连接或直接与一段蒸发器的进口相连接，而所述一段蒸发器的顶部气相出口通过管道与真空浓缩器顶部的气相出口的管道相回合而一起流向一段蒸发冷凝器，而一段蒸发器下部的液相出口通过管道通向二段蒸发器。本设计采用分离和加热于一体，采用先分离再加热的方式，从而减少热能消耗；而且下部加热段所产生的热气体对上部分离段的尿液又可以起到气提作用，出该降膜式真空浓缩器的尿液浓度与改造前相比从71％v提高到82％v，降低了后续蒸发器的负荷，从而减少了1.275MPa高品位蒸汽的用量。