[发明专利]一种尿素生产低温、高效、节能低压分解工艺

说明书

本发明涉及尿素生产过程中解吸水解气相和解吸净水热量在尿素低压分解中的进一步利用领域，具体为一种尿素生产低温、高效、节能低压分解工艺。该工艺包括上段填料质热交换、低压分解加热、解吸水解气质热交换、下段填料二氧化碳气提、分离等五个工艺步骤。本申请将反应混合物在低压分解加热器中被加热至130℃～135℃，溶液中的大部分氨基甲酸铵分解成NH₃和CO₂、游离氨被蒸出；低压分解加热器加热分解所得气液混合物经二氧化碳气提后，溶液中剩余的氨基甲酸铵分解成NH₃和CO₂、游离氨被气提出，出低压分解塔的溶液中NH₃含量低于0.6wt％。本发明的尿素低压分解工艺设备投资较低、氨基甲酸铵分解率和总氨蒸出率较高，蒸汽消耗低。

技术领域

本发明涉及尿素生产过程中产生的低压分解气的进一步利用领域，具体为一种尿素生产低压分解热利用，三段加热、一段气提的低压分解工艺。

背景技术

工业生产尿素的反应分两步进行，第一步由氨和二氧化碳反应生成中间产物氨基甲酸铵(简称甲铵)，其反应式为：

2NH₃(液)+CO₂(气)＝NH₄COONH₂(液)+Q₁

第二步由甲铵脱水生成尿素，其反应式为：

NH₄COONH₂(液)＝CO(NH₂)₂(液)+H₂O(液)-Q₂

第一步反应是一个可逆的强放热反应，生成氨基甲酸铵的反应速度比较快，容易达到化学平衡，且达到化学平衡后二氧化碳转化为氨基甲酸铵的程度很高。第二步反应是一个可逆的微吸热反应，需要在液相中进行，反应速度慢，需要较长时间才能达到化学平衡，并且合成塔内存在逆向返混，即使达到化学平衡也不能使全部氨基甲酸铵都脱水转化为尿素。

出尿素合成塔的反应产物是一含有尿素、氨基甲酸铵、水和游离氨组成的溶液，未转化的二氧化碳以氨基甲酸铵的形式存在，未转化的氨以氨基甲酸铵或游离氨的形式存在。该反应产物经降压后进入分解加热系统，使氨基甲酸铵受热分解成气氨和二氧化碳气体，气液分离后，气氨和二氧化碳气体从尿素溶液中分离出来，出高压或中压分解加热系统的溶液中还含有5％氨基甲酸铵、游离氨需要在低压下进一步分解后较纯的尿素溶液才能进入蒸发系统加工后得到符合商品规格的粒状产品。

现有尿素生产低压分解工艺中，尿素低压分解系统是尿素生产的重要工序。尿素低压分解塔是尿素低压分解的主要设备之一，其功能是将前工段来的尿素甲铵液中的CO₂和NH₃分离出来使尿液进一步浓缩，分离出的CO₂和NH₃、H₂O由塔顶去低压吸收再利用，浓缩后尿液由塔底去下一个浓缩工段。

现有的尿素低压分解塔为一圆筒形设备，只有一段分解填料组成，塔上部气液分离空间，塔中部为填料分解段，塔下部气液分离段。进入的低压分解塔上部气液分离空间尿素甲铵液经液体分布器均匀分布在中部填料上，尿素甲铵溶液与呈气泡状气体接触进行质热交换，尿素甲铵溶液中的二氧化碳与氨分解分离后由塔顶排出去低压吸收再利用。出填料段尿素甲铵液经锥形组件收集去低压分解加热器，出低压分解加热器的尿液进入塔下部气液分离段，气体经锥形组件进入填料进行质热交换，尿液由塔底部去下一个工段继续浓缩。

现有的低压分解塔，因只设计了一段填料段对尿素甲铵液中的CO₂和NH₃分解分离，存在着NH₃分解不完全、气液夹带、分解温度较高等问题(出低压分解塔底部的尿液中NH₃的含量约为1.0％，分解温度145℃左右)，低压分解蒸汽消耗较高，回收工段负荷较重。