專利名稱：水溶液全循環(huán)尿素節(jié)能生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及尿素產(chǎn)生工藝，尤其涉及水溶液全循環(huán)尿素節(jié)能生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的尿素生產(chǎn)工藝主要有傳統(tǒng)的水溶液全循環(huán)生產(chǎn)工藝以及汽提法尿素生產(chǎn)工藝，前者存在消耗高、尾氣易燃爆和排出廢液含氨和尿素超標(biāo)等問(wèn)題，后者在汽提效率低時(shí)分解回收系統(tǒng)負(fù)荷增加，氨及二氧化碳消耗加大，且操作彈性差、操作要求苛刻。并且，上述的兩種工藝，高壓合成系統(tǒng)設(shè)備臺(tái)數(shù)多，系統(tǒng)較為復(fù)雜，操作可控性差，熱能回收利用欠佳,投資成本也較高
發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服現(xiàn)有的尿素生產(chǎn)工藝中存在的系統(tǒng)較為復(fù)雜，操作可控性差，熱能回收利用欠佳，物料消耗高，投資成本較高等缺陷而提供一種工藝流程簡(jiǎn)單，操作可控性好，物料消耗低，熱能回收利用好，投資成本低，污染少的水溶液全循環(huán)尿素節(jié)能生產(chǎn)工藝。本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)水溶液全循環(huán)尿素節(jié)能生產(chǎn)工藝，包括如下工序高壓合成工序來(lái)自氨庫(kù)的原料液氨，經(jīng)液氨泵加壓到20 23MPa后送往液氨預(yù)熱器加熱到70°C后分為兩路，一路和來(lái)自CO2壓縮機(jī)20 23MPa的CO2 —起進(jìn)入合成塔塔頂分布器；另一路通過(guò)尿素合成塔底部進(jìn)入，在塔內(nèi)完成等溫高壓合成反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物從塔的頂部出來(lái)；循環(huán)回收工序從合成塔出來(lái)的反應(yīng)混合物先后經(jīng)過(guò)中壓分解吸收和低壓分解吸收后，尿素濃度達(dá)到67%左右，溫度為140°C，然后送入蒸發(fā)系統(tǒng)；尿素尾氣通過(guò)高效安全的尾氣凈氨處理后放空；蒸發(fā)工序從低壓循環(huán)系統(tǒng)來(lái)的尿素溶液送入逆流降膜式預(yù)濃縮器，以中壓分解氣作熱源進(jìn)行預(yù)濃縮，將尿液濃度從67%提高到85% ;用膨脹蒸汽和蒸汽冷凝液作熱源對(duì)85%尿液進(jìn)行加熱再濃縮，而后送至尿素造粒塔進(jìn)行造粒；解吸、水解工序碳銨液由解吸泵送至解吸水解系統(tǒng)，采用蒸汽加熱氣體，使塔底排出的解吸凈水中尿素及氨含量彡5ppm。優(yōu)選的，所述高壓合成工序中進(jìn)入合成塔塔頂分布器的一路為占總量80%的NH3和103°C甲銨液，所述進(jìn)入尿素合成塔底部的另一路為占總量20%的NH3。優(yōu)選的，所述高壓合成工序中的尿素合成塔為液相逆流換熱式等溫合成塔。優(yōu)選的，所述循環(huán)回收工序中所述尾氣凈氨處理采用的是臥式浸沒(méi)式尾氣吸收器，處理后的氨含量小于I %。優(yōu)選的，所述循環(huán)回收工序中所述中壓分解吸收壓力為I. 7MPa，所述低壓分解吸收壓力為O. 3MPa。
優(yōu)選的，所述蒸發(fā)工序中對(duì)85%尿液進(jìn)行的加熱再濃縮是兩段式加熱再濃縮，先使尿液濃度從85%提高到95%，完成對(duì)尿素的一段蒸發(fā)，出一段蒸發(fā)器的尿液再經(jīng)過(guò)二段蒸發(fā)加熱器，濃縮至99. 6%左右。優(yōu)選的，所述解吸、水解工序中解吸水解塔底出來(lái)的188°C解吸凈水、解吸水解塔頂出來(lái)的160°C的解吸氣分級(jí)利用于尿素分解工序。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下I、循環(huán)回收工序中采用中壓分解吸收和低壓分解吸收，即使在汽提效率低時(shí)分解回收系統(tǒng)負(fù)荷也不會(huì)增加，不會(huì)導(dǎo)致物料消耗增加。2、解吸水解塔底出來(lái)的解吸凈水、解吸水解塔頂出來(lái)的解吸氣分級(jí)利用于尿素分解工序，利于節(jié)省蒸汽、維持系統(tǒng)水平衡。 3、合成塔采用液相逆流換熱式等溫合成塔，優(yōu)化合成反應(yīng)，提高了二氧化碳的轉(zhuǎn)化率，從而也提高了設(shè)備的整體生產(chǎn)能力，降低了后續(xù)工序的負(fù)荷及物料的消耗。4、尾氣凈氨處理采用的是臥式浸沒(méi)式尾氣吸收器，處理后的氨含量小于1%，更大程度的降低了尾氣排放對(duì)大氣造成的污染。


圖I為本發(fā)明水溶液全循環(huán)尿素節(jié)能生產(chǎn)工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例如圖I所示的水溶液全循環(huán)尿素節(jié)能生產(chǎn)工藝，主要設(shè)備包括液相逆流換熱式尿素合成塔、尿素中壓吸收塔、臥式浸沒(méi)式尾氣吸收器、蒸發(fā)式冷凝器和解吸水解塔，其工序如下I)高壓合成工序來(lái)自氨庫(kù)的原料液氨，經(jīng)液氨泵加壓到20 23MPa后送往液氨預(yù)熱器，被加熱到70°C分為兩路，一路約為總量80%的順3、103°C甲銨液和來(lái)自CO2壓縮機(jī)20 23MPa的CO2一起進(jìn)入合成塔塔頂分布器；另一路約20%的NH3通過(guò)尿素合成塔底部進(jìn)入，在塔內(nèi)完成等溫高壓合成反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物從塔的頂部出來(lái)。工業(yè)生產(chǎn)尿素的反應(yīng)分兩步進(jìn)行，第一步由氨和二氧化碳反應(yīng)生成中間產(chǎn)物氨基甲酸銨(簡(jiǎn)稱甲銨)，其反應(yīng)式為2NH3 (液)+CO2 (氣)=NH4COONH2 (液)+Q1第二步由甲銨脫水生成尿素，其反應(yīng)式為NH4COONH2 (液)=CO (NH2) 2 (液)+H2O (液)-Q2第一步反應(yīng)是一個(gè)可逆的強(qiáng)放熱反應(yīng)，生成氨基甲酸銨的反應(yīng)速度比較快，容易達(dá)到化學(xué)平衡，且達(dá)到化學(xué)平衡后二氧化碳轉(zhuǎn)化為氨基甲酸銨的程度很高。第二步反應(yīng)是一個(gè)可逆的微吸熱反應(yīng)，需要在液相中進(jìn)行，反應(yīng)速度慢，需要較長(zhǎng)時(shí)間才能達(dá)到化學(xué)平衡，即使達(dá)到化學(xué)平衡也不能使全部氨基甲酸銨都脫水轉(zhuǎn)化為尿素。2)循環(huán)回收工序
從合成塔出來(lái)的反應(yīng)混合物先后經(jīng)過(guò)中壓分解吸收(壓力I. 7MPa)和低壓分解吸收(壓力O. 3MPa)后，尿素濃度達(dá)到67%左右，溫度為140°C，然后送入蒸發(fā)系統(tǒng)；尿素尾氣通過(guò)高效安全的尾氣凈氨處理后(氨含量小于1% )放空。3)蒸發(fā)工序從低壓循環(huán)系統(tǒng)來(lái)的尿素溶液送入逆流降膜式預(yù)濃縮器，以中壓分解氣作熱源進(jìn)行預(yù)濃縮，將尿液濃度從67%提高到85% ;用膨脹蒸汽和蒸汽冷凝液作熱源對(duì)85%尿液進(jìn)行兩段加熱進(jìn)行再濃縮，使尿液濃度從85%提高到95%，完成對(duì)尿素的一段蒸發(fā)。出一段蒸發(fā)器的尿液再經(jīng)過(guò)二段蒸發(fā)加熱器，濃縮至99. 6%左右，送至尿素造粒塔進(jìn)行造粒。4)解吸、水解工序上述實(shí)施例的水溶液全循環(huán)節(jié)能尿素生產(chǎn)技術(shù)適合新建尿素生產(chǎn)裝置和對(duì)現(xiàn)有水溶液全循環(huán)裝置進(jìn)行節(jié)能增產(chǎn)改造，改造工作量小，投資較低，生產(chǎn)能力有較大提高，并可大幅度降低原材料消耗、消除環(huán)境污染，經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益顯著。在國(guó)內(nèi)水溶液全循環(huán)尿素生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行節(jié)能增產(chǎn)改造，有廣闊的推廣前景。目前我國(guó)尿素產(chǎn)能約6500萬(wàn)t/a，其 中50%是水溶液全循環(huán)工藝，若其中的30%采用水溶液全循環(huán)節(jié)能尿素生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行改造，年可節(jié)能約70萬(wàn)tee。
權(quán)利要求
1.水溶液全循環(huán)尿素節(jié)能生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述水溶液全循環(huán)尿素節(jié)能生產(chǎn)工藝包括如下工序 高壓合成工序來(lái)自氨庫(kù)的原料液氨，經(jīng)液氨泵加壓到20 23MPa后送往液氨預(yù)熱器加熱到70°C后分為兩路，一路和來(lái)自CO2壓縮機(jī)20 23MPa的CO2 —起進(jìn)入合成塔塔頂分布器；另一路通過(guò)尿素合成塔底部進(jìn)入，在塔內(nèi)完成等溫高壓合成反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物從塔的頂部出來(lái)； 循環(huán)回收工序從合成塔出來(lái)的反應(yīng)混合物先后經(jīng)過(guò)中壓分解吸收和低壓分解吸收后，尿素濃度達(dá)到67%左右，溫度為140°C，然后送入蒸發(fā)系統(tǒng)；尿素尾氣通過(guò)高效安全的尾氣凈氨處理后放空； 蒸發(fā)工序從低壓循環(huán)系統(tǒng)來(lái)的尿素溶液送入逆流降膜式預(yù)濃縮器，以中壓分解氣作熱源進(jìn)行預(yù)濃縮，將尿液濃度從67%提高到85% ;用膨脹蒸汽和蒸汽冷凝液作熱源對(duì)85%尿液進(jìn)行加熱再濃縮，而后送至尿素造粒塔進(jìn)行造粒； 解吸、水解工序碳銨液由解吸泵送至解吸水解系統(tǒng)，采用蒸汽加熱氣體，使塔底排出的解吸凈水中尿素及氨含量彡5ppm。
2.如權(quán)利要求I所述的水溶液全循環(huán)尿素節(jié)能生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述高壓合成工序中進(jìn)入合成塔塔頂分布器的一路為占總量80%的NH3和103°C甲銨液，所述進(jìn)入尿素合成塔底部的另一路為占總量20 %的NH3。
3.如權(quán)利要求2所述的水溶液全循環(huán)尿素節(jié)能生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述高壓合成工序中的尿素合成塔為液相逆流換熱式等溫合成塔。
4.如權(quán)利要求I所述的水溶液全循環(huán)尿素節(jié)能生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述循環(huán)回收工序中所述尾氣凈氨處理采用的是臥式浸沒(méi)式尾氣吸收器，處理后的氨含量小于I %。
5.如權(quán)利要求4所述的水溶液全循環(huán)尿素節(jié)能生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述循環(huán)回收工序中所述中壓分解吸收壓力為I. 7MPa，所述低壓分解吸收壓力為O. 3MPa。
6.如權(quán)利要求I所述的水溶液全循環(huán)尿素節(jié)能生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述蒸發(fā)工序中對(duì)85%尿液進(jìn)行的加熱再濃縮是兩段式加熱再濃縮，先使尿液濃度從85%提高到95%，完成對(duì)尿素的一段蒸發(fā)，出一段蒸發(fā)器的尿液再經(jīng)過(guò)二段蒸發(fā)加熱器，濃縮至99. 6%左右。
7.如權(quán)利要求I所述的水溶液全循環(huán)尿素節(jié)能生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述解吸、水解工序中解吸水解塔底出來(lái)的188°C解吸凈水、解吸水解塔頂出來(lái)的160°C的解吸氣分級(jí)利用于尿素分解工序。
全文摘要
本發(fā)明涉及水溶液全循環(huán)尿素節(jié)能生產(chǎn)工藝，包括如下工序高壓合成工序來(lái)自氨庫(kù)的原料液氨，經(jīng)液氨泵送往液氨預(yù)熱器加熱后分為兩路，一路進(jìn)入合成塔塔頂分布器，另一路進(jìn)入尿素合成塔內(nèi)完成等溫高壓合成反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物從塔頂部出來(lái)；循環(huán)回收工序出來(lái)的反應(yīng)混合物經(jīng)過(guò)中壓和低壓分解吸收后送入蒸發(fā)系統(tǒng)，尾氣凈氨處理后放空；蒸發(fā)工序從低壓循環(huán)系統(tǒng)來(lái)的尿素溶液進(jìn)行預(yù)濃縮，用膨脹蒸汽和蒸汽冷凝液對(duì)預(yù)濃縮后的尿液進(jìn)行加熱再濃縮后送至尿素造粒塔；解吸、水解工序碳銨液泵送至解吸水解系統(tǒng)，塔底排出的解吸凈水中尿素及氨含量≤5ppm。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本工藝流程簡(jiǎn)單，操作可控性好，物料消耗低，熱能回收利用好，投資成本低，污染少。
文檔編號(hào)C07C275/00GK102816091SQ20111015615
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2011年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月10日
發(fā)明者王光榮, 孫超 申請(qǐng)人:安徽省科捷再生能源利用有限公司