一種節(jié)能型尿素生產(chǎn)系統(tǒng)及其生產(chǎn)工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于尿素制備領(lǐng)域，具體為一種節(jié)能型尿素生產(chǎn)系統(tǒng)及其生產(chǎn)工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 尿素【C0(NH2)2】別名為碳酷二胺、碳酷胺、脈，在自然界中主要存在于人類和動物 排泄的尿液中。其用途廣泛，不僅是一種用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高效氮肥，而且是工業(yè)中常用的化 工原料。
[0003] 1773年，化學(xué)家魯埃勒（Rouelle)在蒸發(fā)尿液時第一次發(fā)現(xiàn)了尿素。1798年被福 克洛（化化Cray)及萬庫林（Va叫udin)確定為是一種新物質(zhì)，并命名為尿素。1828年，魏 勒扣vohler)在實(shí)驗室加熱氯酸錠時制得尿素，其反應(yīng)為；N1 {4CN0 =N肥Cm2。1886年， 己塞洛夫炬assroff)第一個試驗成功現(xiàn)代工業(yè)所采用的氨和二氧化碳直接合成尿素的方 法。
[0004] 1922年德國首先用氨與二氧化碳合成尿素進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)，采用熱混合氣壓縮循 環(huán)工藝。1932年，杜邦公司采用直接合成法制取尿素氨水，1935年開始生產(chǎn)固體尿素，未反 應(yīng)物W氨基甲酸錠水溶液的形式返回合成塔。該是尿素水溶液全循環(huán)法工藝的維形。
[0005] 我國于1957年在上?；ぱ芯吭哼M(jìn)行尿素生產(chǎn)的理論研究和試驗工作。1958年 在南京永寧廠建成日產(chǎn)1化尿素的半循環(huán)法中試車間并投入運(yùn)行。1965年上?；ぱ芯吭?完成了甲錠水溶液全循環(huán)法中間試驗。1967年，我國自行設(shè)計、自行制造的年產(chǎn)11萬噸尿 素全循環(huán)法工業(yè)裝置在石家莊化肥廠建成投產(chǎn)。20世紀(jì)70年代W來，我國從國外引進(jìn)幾十 套年產(chǎn)50-60萬噸尿素大型裝置，從根本上改變了中國化肥生產(chǎn)格局，使我國尿素生產(chǎn)能 力位居世界前列。
[0006] 水溶液全循環(huán)法工藝現(xiàn)有技術(shù)中，根據(jù)國內(nèi)外相關(guān)專利文獻(xiàn)資料中，對所列范圍 的國內(nèi)文獻(xiàn)進(jìn)行了檢索，現(xiàn)將相關(guān)文獻(xiàn)主要內(nèi)容簡述如下：
[0007] (a)尿素合成塔。一種全液相等溫型尿素合成塔，它包括塔體，塔體底部設(shè)液氨進(jìn) 口、二氧化碳進(jìn)口和一甲液進(jìn)口，塔體頂端設(shè)出料口，其特點(diǎn)是在塔體內(nèi)部設(shè)液體霧化反應(yīng) 器，液體霧化反應(yīng)器與液氨進(jìn)口、二氧化碳進(jìn)口和一甲液進(jìn)口相通，在塔體內(nèi)中上部的內(nèi)側(cè) 壁上設(shè)高效塔盤，在高效塔盤上設(shè)換熱管道，換熱管道與液體霧化反應(yīng)器相通，是一種二氧 化碳的轉(zhuǎn)化率高、能耗小、效率高、不易腐蝕的尿素合成塔。
[000引 化）分解加熱。在中壓循環(huán)段，中壓分解器采用帶有填料層的分離器與降膜式列 管加熱器組合在一起的結(jié)構(gòu)，上部是精饋段及列管液體分布器，下部是降膜式列管加熱器 (該加熱器殼呈分為上、下兩段），溶液中的甲錠在此被加熱分解為002、畑3,所需的熱量，上 段由低壓蒸汽供給，下段由汽提塔來的中壓蒸汽冷凝液供給，在中壓分解器的下部引入高 壓洗漆器來的富氧尾氣W純化中壓系統(tǒng)設(shè)備，同時在中壓分解器的降膜式列管中起汽提作 用，中壓分解器的操作參數(shù)為：壓力1. 6-1. 8MPa(g)，分解溫度155-160°c;
[0009] (C)中壓氨回收。一種尿素水溶液全循環(huán)法生產(chǎn)中壓氨回收系統(tǒng)的新工藝，該種水 溶液全循環(huán)法生產(chǎn)尿素中壓系統(tǒng)的工藝改造，增加蒸發(fā)冷凝器、液氨累、氨儲槽、及與之配 套的管道、閥n、電器儀表設(shè)施，同時降低氨冷器A的標(biāo)高、配套與之相適應(yīng)的尿素循環(huán)水 累，它取消氨冷器B\c，把蒸發(fā)冷凝器使用的冷卻水改為脫鹽水。
[0010] (d)低壓分解回收。在低壓循環(huán)段，低壓分解器上部為填料段及列管液體分布器， 下部是降膜式列管加熱段，自低壓分解器及解吸塔來的氣體在低壓冷凝器、碳錠液貶槽、碳 錠液累、低壓吸收塔、低壓吸收循環(huán)累、低壓吸收循環(huán)冷卻器及其相連接的管道組成的低壓 回收系統(tǒng)中被回收，該系統(tǒng)的操作壓力為0. 1-0. 3MPa(g)。
[0011] (e) -段蒸發(fā)。一種濃縮尿素溶液的蒸發(fā)裝置，在所述二分塔和一段蒸發(fā)器之間設(shè) 置有真空濃縮器，從二分塔出來的尿液管與真空濃縮器上部進(jìn)口相連接，真空濃縮器下部 的液相出口通過管道與尿液槽的進(jìn)口相連接或直接與一段蒸發(fā)器的進(jìn)口相連接，而所述一 段蒸發(fā)器的頂部氣相出口通過管道與真空濃縮器頂部的氣相出口的管道相回合而一起流 向一段蒸發(fā)冷凝器，而一段蒸發(fā)器下部的液相出口通過管道通向二段蒸發(fā)器。本設(shè)計采用 分離和加熱于一體，采用先分離再加熱的方式，從而減少熱能消耗；而且下部加熱段所產(chǎn)生 的熱氣體對上部分離段的尿液又可W起到氣提作用，出該降膜式真空濃縮器的尿液濃度與 改造前相比從71%V提高到82%V，降低了后續(xù)蒸發(fā)器的負(fù)荷，從而減少了 1. 275MI^a高品 位蒸汽的用量。
[0012] (f)尾氣凈氨。汽提循環(huán)法尿素生產(chǎn)工藝中，在低壓循環(huán)段，低壓分解器上部為填 料段及列管液體分布器，下部是降膜式列管加熱段，自低壓分解器及解吸塔來的氣體在低 壓冷凝器、碳錠液貶槽、碳錠液累、低壓吸收塔、低壓吸收循環(huán)累、低壓吸收循環(huán)冷卻器及其 相連接的管道組成的低壓回收系統(tǒng)中被回收，該系統(tǒng)的操作壓力為0. 1-0. 3MPa。
[0013] (g)尿素廢水處理。一種低壓水解解吸處理尿素工藝?yán)淠盒鹿に?，采用低壓水?解吸，冷凝液送至水解解吸塔進(jìn)行水解解吸，其特征在于水解解吸塔由回流冷凝段、預(yù)水解 解吸段、水解解吸段=部分組成，處理后的廢液（工藝?yán)淠海┖焙湍蛩馗餍∮?卵m，不 但回收了尿素、降低了原料的消耗，而且消除了排出廢液對環(huán)境的污染。
[0014] 但是上述現(xiàn)有技術(shù)中的水溶液全循環(huán)法生產(chǎn)工藝仍舊存在W下技術(shù)缺陷；第一， 現(xiàn)有水溶液全循環(huán)工藝通用尿素合成塔普遍存在'物料混合不均、反應(yīng)熱分布不均、尿素合 成率偏低'等缺陷。但是，若要設(shè)計尿素合成高壓圈，設(shè)備設(shè)計和制造的技術(shù)難度都很高，投 資亦不菲，該就使得難W將尿素合成轉(zhuǎn)化率提高到73 %左右。
[0015] 第二，產(chǎn)品的消耗較高。水溶液全循環(huán)法由于轉(zhuǎn)化率低，需要加熱分解的物料多 造成蒸汽消耗高，因而該工藝的蒸汽的消耗較高，一般每噸尿素蒸汽消耗在1100kg左右。 同時因分解的物料需回收，又增加了循環(huán)冷卻水的消耗，一般每噸尿素循環(huán)冷卻水消耗在 1麵3。
[0016] 第=，熱量的分級利用差。現(xiàn)有的水溶液全循環(huán)法工藝的蒸汽和系統(tǒng)熱量利用率 低，該些未利用的熱量又需要冷卻回收，該樣又造成了冷卻水量高。
[0017] 第四，裝置的安全性。尿素合成塔在生產(chǎn)過程中曾發(fā)生過爆炸，尿素惰性氣體洗漆 器、尾氣吸收塔都不同程度的發(fā)生過爆炸。
[0018] 目前國內(nèi)外尿素生產(chǎn)工藝有國外氨汽提法工藝、改良C法工藝、C〇2汽提工藝、國產(chǎn) 水溶液全循環(huán)工藝、改良水溶液全循環(huán)工藝、中壓聯(lián)尿工藝等。能耗最低的為國外氨汽提工 藝，其次為C〇2汽提工藝和改良C法。在國內(nèi)尿素生產(chǎn)工藝流程中，工藝和能耗較為先進(jìn)的 是改良水溶液全循環(huán)法，其次是水溶液全循環(huán)法，C〇2轉(zhuǎn)化率最高為68%V左右，中壓聯(lián)尿 工藝已被淘汰。在中國，水溶液全循環(huán)法生產(chǎn)能力占50 %，C〇2汽提工藝和改良C法占35 %，進(jìn)口氨汽提法占15%。雖然進(jìn)口工藝先進(jìn)，能耗也低，但投資高，令企業(yè)望而生畏。國內(nèi)的 改良型水溶液全循環(huán)法雖然能耗偏高，但投資較低，因此，開發(fā)一種投資省、能耗低，能達(dá)到 國際先進(jìn)水平的尿素生產(chǎn)工藝刻不容緩。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019] 本發(fā)明正是基于W上技術(shù)問題，提供一種可使傳統(tǒng)水溶液全循環(huán)工藝尿素生產(chǎn)中 二氧化碳轉(zhuǎn)化率提高5個百分點(diǎn)，達(dá)到73%V。與同期建設(shè)的C〇2汽提法裝置相比，可節(jié)省 投資30%W上，蒸汽消耗降至905千克/噸的一種節(jié)能型尿素生產(chǎn)系統(tǒng)。
[0020] 本申請的另外一個發(fā)明目的是提供一種可解決W上技術(shù)問題的節(jié)能型尿素生產(chǎn) 工藝。
[0021] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0022] 一種節(jié)能型尿素生產(chǎn)系統(tǒng)，包括C〇2壓縮機(jī)、甲錠累（即氨基甲酸錠累的簡稱）、液 氨累和尿素合成塔，C〇2壓縮機(jī)分別與甲錠累和液氨累連接，液氨累與尿素合成塔連接，在 所述尿素合成塔后依次串聯(lián)有降膜逆流中壓分解塔及加熱器、甲錠冷凝器、甲錠分離器、= 段中壓吸收塔及蒸發(fā)式氨冷回收器、液氨緩沖槽、惰性氣體洗漆器、尾氣凈氨精洗器、低壓 分解塔及加熱器、二甲液預(yù)熱器、邱式低壓吸收器、降膜式預(yù)蒸發(fā)器、一段蒸發(fā)器及一段蒸 發(fā)冷凝器、二段蒸發(fā)器及二段蒸發(fā)冷凝器、工藝廢水解吸水解塔；所述甲錠分離器通過甲錠 累與所述尿素合成塔連接連接，所述中壓吸收塔與蒸發(fā)式氨冷器連接，蒸發(fā)式氨冷器與液 氨累連接連接，