一種尿素合成的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種尿素合成的方法，屬于化工領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]尿素是一種基礎(chǔ)的化工產(chǎn)品，我國是農(nóng)業(yè)大國，尿素用量巨大，尿素的產(chǎn)能關(guān)系到國家農(nóng)業(yè)食品安全。目前大中型尿素裝置采用的生產(chǎn)工藝有:水溶液全循環(huán)法、中壓聯(lián)尿法、二氧化碳汽提法、氨氣提法。
[0003]水溶液全循環(huán)法:此法是我國大多數(shù)中小型尿素廠生產(chǎn)所采用的方法，生產(chǎn)工藝成熟，操作方便可靠，機泵和非標(biāo)設(shè)備均國產(chǎn)化，其特點是合成塔內(nèi)轉(zhuǎn)化率較高，未反應(yīng)物采用二段減壓分解，動力消耗較大，尾氣壓力、溫度均較低，爆炸的危險性小。
[0004]二氧化碳汽提法:自70年代開始，我國先后引進(jìn)十幾套二氧化碳汽提法尿素生產(chǎn)裝置，多為大型裝置，其特點是工藝流程短，合成壓力低，動力消耗少，但操作條件苛刻，腐蝕較為嚴(yán)重，尾氣有燃爆危險，操作彈性小。改進(jìn)型CO2汽提法，原料氣增設(shè)了脫硫脫氫裝置，減輕了腐蝕，降低了爆炸危險，同時，一次性投資也較大。
[0005]中壓聯(lián)尿法:此法適用于以天然氣為原料的合成氨廠，其特點是熱利用好，分解率高，取消了低壓分解，簡化了流程，由于甲銨溫度較高，嘰/0)2較低。甲銨泵的腐蝕較嚴(yán)重，泵的材料要求苛刻。
[0006]可見上述主流尿素生產(chǎn)工藝均存在明顯缺點和局限性。
[0007]尿素造粒塔是尿素產(chǎn)品生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，它通過自然通風(fēng)使融熔尿素在下落過程中達(dá)到凝固成型和冷卻。所以在尿素造粒塔頂排放氣中就會夾帶有不可忽視的尿素粉塵，這些尿素粉塵大部分將降落在附近數(shù)公里內(nèi)的地面，不僅腐蝕物體，而且危害作物的生長，造成附近樹木枝葉枯萎，破壞廠區(qū)綠化和清潔文明生產(chǎn)，這種污染也損害附近人員的健康。
[0008]目前尿素粉塵回收技術(shù)主要有機械通風(fēng)造粒塔回收技術(shù)、自然通風(fēng)造粒塔回收技術(shù)、電除塵回收技術(shù)。粉塵回收要充分考慮多方面的因素，除技術(shù)因素外，還要考慮配套設(shè)施。但是對粉塵回收采用何種方法要受不同的塔型，不同的生產(chǎn)工藝的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種尿素合成的方法，具體步驟包括:(I)、從二氧化碳儲罐輸送來的二氧化碳先通過一個帶有水封的二氧化碳液滴分離器，將二氧化碳?xì)怏w中的水除去，然后進(jìn)入二氧化碳五段壓縮機，二氧化碳?xì)怏w經(jīng)過一、二、三段壓縮后，壓力為2.4MPa左右，溫度為40°C，進(jìn)入除油脫硫槽脫硫后，進(jìn)入中壓二氧化碳加熱器用蒸汽加熱，溫度升至150°C以上，進(jìn)入脫氫反應(yīng)器，在脫氫反應(yīng)器中二氧化碳?xì)怏w中的4和其他可燃性氣體被燃燒掉，然后二氧化碳?xì)怏w進(jìn)入中壓二氧化碳冷卻器，用冷卻水冷卻后進(jìn)入氣液分離器，分離后的二氧化碳?xì)怏w返回至二氧化碳壓縮機四段入口，再經(jīng)四、五段壓縮，最終絕對壓力14.6MPa ；
[0010](2)、原料液氨從合成氨車間氨庫送來，進(jìn)入液氨過濾器除去液氨中夾帶的固體雜質(zhì)和油類，然后進(jìn)入液氨緩沖槽，經(jīng)流量計量后進(jìn)入高壓氨泵，用高壓氨泵把液氨增壓到絕對壓力18.34MPa后送入高壓噴射器，高壓噴射器連接高壓冷凝器；
[0011](3)、經(jīng)過五段壓縮的二氧化碳送入高壓冷凝器頂部，從高壓噴射器來的液氨也送到高壓冷凝器的頂部，上述兩種物流在高壓冷凝器內(nèi)相混合，控制進(jìn)入流量使進(jìn)入高壓冷凝器的冊13/0)2摩爾比為3?3.5，高壓冷凝器設(shè)有垂直列管，高壓冷凝器頂部的溫度約為180?183°C，由高壓冷凝器底部來的甲銨液、氨和二氧化碳混合物通過溢流管流進(jìn)入尿素合成塔底部，合成塔液位保持在溢流管漏斗上面至少I米，合成塔內(nèi)設(shè)有十一塊篩板，尿素溶液從尿素合成塔底部流出；
[0012](4)、含有未轉(zhuǎn)化的NH#P CO2以及惰性氣體由合成塔送入高壓洗滌器，在高壓洗滌器中，NHjP CO 2得到充分的冷凝，在高壓洗滌器下部設(shè)有冷卻器，冷卻器采用調(diào)溫水來冷卻，用高壓洗滌器循環(huán)水泵將調(diào)溫水先后流過高壓洗滌器和高壓洗滌器循環(huán)水冷卻器，調(diào)溫水取走了高壓洗滌器中的冷凝熱，從而使調(diào)溫水的溫度由80°C被加熱到95°C，此熱量由高壓洗滌器循環(huán)水冷卻器移走，調(diào)溫水再次從95°C被冷卻到80°C，在這個密閉循環(huán)系統(tǒng)中溫度是用控制流過高壓洗滌器循環(huán)水冷卻器的流量而自動控制的，冷凝得到的液氨返回氨庫，二氧化碳返回二氧化碳儲罐；
[0013](5)、用尿素溶液泵將步驟(3)合成得到的尿素溶液送至一段蒸發(fā)加熱器，在
0.033MPa的絕對壓力下，尿素溶液被0.44MPa的低壓蒸汽加熱至溫度約130°C、質(zhì)量濃度被提高至約95%，流至二段蒸發(fā)加熱器，在0.0033MPa的絕對壓力下，尿素溶液被中壓蒸汽飽和器來的0.88MPa的蒸汽加熱至溫度約140°C、質(zhì)量濃度約99.5%的熔融態(tài)尿素，經(jīng)熔融尿素泵打至造粒塔的造粒噴頭造粒，成品尿素經(jīng)皮帶去包裝；
[0014](6)、造粒塔內(nèi)熱氣體自然上升，通過造粒間兩側(cè)風(fēng)道進(jìn)入塔頂粉塵回收裝置霧化吸收區(qū)間，進(jìn)行逆向接觸，再通過錯流捕水器去除夾帶的液體后排向大氣，經(jīng)回收后粉塵排放濃度< 5mg/m3。
[0015]步驟(I)中進(jìn)入二氧化碳液滴分離器的二氧化碳?xì)怏w中CO2體積濃度在95%以上，壓力為0.005MPa，溫度彡500C。
[0016]二氧化碳五段壓縮機是四列五缸對稱平衡型壓縮機。
[0017]原料液氨的溫度約為30 °C，絕對壓力約2.8MPa。
[0018]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0019](I)本生產(chǎn)工藝由于氨的自汽提作用，使甲銨分解率增高，從而減少了中、低壓分解回收的負(fù)荷，動力消耗隨之減少，高溫高壓下分離的甲銨，其冷凝時的熱量得到有效的利用，總能耗降低，另外操作彈性大，運轉(zhuǎn)率高，爆炸危險性小，安裝檢修方便，工藝?yán)淠嚎啥卫?，無污染；
[0020](2)尿素溶液合成過程中，二氧化碳和氨的轉(zhuǎn)化率高，并且剩余未反應(yīng)的二氧化碳和氨能夠循環(huán)充分利用，原料利用率接近100%，極大的降低了成本。
[0021](3)根據(jù)尿素粉塵回收技術(shù)和現(xiàn)場工作狀況，在塔頂回收尿素粉塵采用機械式除塵、電除塵等方式都是不現(xiàn)實的。尿素造粒塔的尾氣排放濃度約100?150mg/Nm3左右(相當(dāng)于每天損失尿素近1.8噸)。本發(fā)明選用循環(huán)噴淋洗滌技術(shù)，能滿足尿素造粒塔尾氣排放粉塵治理，即用工藝?yán)淠夯蚪馕鈴U水洗滌粉塵，經(jīng)過循環(huán)洗滌到一定濃度，去尿素系統(tǒng)回用，同時噴淋洗滌也能除去塔頂尾氣排出的nh3?？梢越鉀Q尿素造粒塔尾氣排放粉塵含量高的問題。經(jīng)處理后的尿素造粒塔尾氣排放粉塵< 5mg/Nm3，大幅提升了除塵效率。
[0022](4)裝置全部置于造粒塔上方，操作簡便與生產(chǎn)系統(tǒng)合為一體；采用先進(jìn)水幕器和順觸霧化吸收器；裝置采用原塔自然通風(fēng)，不外加強力通風(fēng)設(shè)施。
【附圖說明】
[0023]圖1是二氧化碳?xì)怏w的壓縮與凈化流程示意圖。
[0024]圖2是氨的凈化和輸送流程示意圖。
[0025]圖3是尿素合成流程示意圖。
[0026]1- 二氧化碳儲罐、2- 二氧化碳液滴分離器、3- 二氧化碳五段壓縮機、31至35- —至五段壓縮機、4-除油脫硫槽、5-中壓二氧化碳加熱器、6-脫氫反應(yīng)器、7-中壓二氧化碳冷卻器、8-氣液分離器、9-高壓冷凝器、10-液氨過濾器、11-液氨緩沖槽、12-高壓氨泵、13-高壓噴射器、14-尿素合成塔、15-溢流管、16-高壓洗滌器、17-高壓洗滌器循環(huán)水冷卻器、18-—段蒸發(fā)加熱器、19-二段蒸發(fā)加熱器、20-造粒塔、21-塔頂粉塵回收裝置。
【具體實施方式】
[0027]結(jié)合說明書