[发明专利]生产尿素的工艺

说明书

本发明属氨加工工艺类，具体地属于以氨、CO₂为原料生产尿素的工艺类。

目前世界上用氨和二氧化碳生产尿素的工艺很多，最具有代表性的可分为全循环法和气提法两大类。全循环法又以水溶液全循环法和热循环法最为著名，气提法分为CO₂气提法，NH₃气提法，IDR法和ACES法四种。ACES工艺是日本三井东压公司和东洋工程公司在CO₂气提法基础上加以改进，于1982年开发出来的。ACES工艺流程图如图2所示，具体工艺为：液氧经升压，预热后由泵3打入合成塔4。CO₂经压缩机1压缩后，大部分进入气提塔6作气提剂，小部分进低压分解塔50，作低压气提剂。从第一、二甲铵冷凝器5、5′底部流出的甲铵进入合成塔4底部与进入底部的液氨发生反应生成尿素，再从塔底流出至气提塔6。尿素溶液在塔内自上而下与气提气逆流接触，进入气提塔6下部的降膜式换热器。从合成塔顶部出来的气体送往高压洗涤器46，经洗涤吸收后进入第一甲铵冷凝器5作吸收剂，未凝气体进入中压分解塔47，进一步回收CO₂、NH₃。

从气提塔塔顶出来的混合气体经第一、二甲铵冷凝器5、5′吸收冷凝成浓甲铵液返回合成塔4，放出的热量用于付产蒸汽和加热从气提塔6底部出来的尿素溶液。尿素溶液加热后送往中压分解塔47，在塔内进一步加热，甲铵进一步分解成NH₃、CO₂。气体由泵48送往中压吸收器49予以回收。尿素溶液进一步减压送至低压分解塔50，在塔内通过加热分解未反应物，使尿素溶液中的残余氨、CO₂分别降至重量百分0.7％、0.4％以下。尿素溶液再从塔底流出送至预浓缩器52，再经蒸发加热器53浓缩成熔融尿素，在蒸发分离器54分离后由泵43打往造粒塔45造粒。

离开中压分解塔47的气相进入中压吸收器49，由来自低压循环系统的氨水吸收形成甲铵溶液，经高压甲铵泵48加压后送往高压洗涤器46，离开低压分解塔50的气相进入低压吸收器51，经工艺冷凝液吸收后形成氨水，由氨水泵16送往中压吸收器49。蒸发气相在表面冷凝器中55冷凝，未凝气体由喷射器22抽出，冷凝器得的工艺冷凝液收集在氨水槽39中，经解吸泵40送至解吸换热器57，换热后送入解吸——水解系统57，

ACES工艺高压设备采用高框架(约70m)布置，施工安装和操作维护不够方便。另外在该工艺中采用两台甲铵冷凝器，其中一台付产0.50MPa蒸汽，另一台管壳两侧均为工艺介质，工艺条件苛刻，操作难度大；该工艺所采用二段组合式气提塔，即筛板段+列管加热段，虽比其它工艺有所改进，但仍不十分理想。采用高压洗涤器存在不安全因素。能耗大，生产每吨尿素蒸汽消耗0.58吨。

本发明的目的旨在设计一种新的节能型尿素生产工艺，以克服以上几种工艺存在的不足。采用本工艺，能耗低，气提分解率高，操作安全，设备投资少。