尿素装置工艺流程介绍课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,尿素装置工艺流程介绍,尿素装置工艺流程介绍,三、工艺技术路线及流程,一、装置简介,二、生产方法及反应机理,目 录,三、工艺技术路线及流程一、装置简介二、生产方法及反应机理目,尿素装置是二十世纪七十年代从荷兰斯塔米卡帮公司引进的CO,2,气提法尿素生产工艺，于1976年建成投产。其以合成氨车间来的液NH,3,和CO,2,为原料,原设计日产尿素1620吨。,2005年，通过引进荷兰Stamicarbon公司的并联中压技术对装置进行50%扩能改造，改造后装置的生产能力由原1620t/d提高至2300t/d。扩能改造项目中新增一套并联中压系统，CO,2,增压机K-103、高压氨泵P-104、高压甲铵泵P-501，及新蒸发系统（由于产品质量问题，停用），改造后的装置于2005年11月一次投料开车成功。,一、装置简介,尿素装置是二十世纪七十年代从荷兰斯塔,C,-3,05,401J/JS,2,0,1L,S-3,11,P-,3,0,4,P-,7,0,3,P-,411,S-41,2,4,02F,4,01F,4,02C,4,01C,702L,701L,705-L2,703C,702C,705-L3,705C,E,-7,13,E,-7,12,E,-7,14,J-7,12,J-7,13,J-7,14,J-7,15,3,0,3J,705-L1,V-,307,701-C,E,-,711,2,0,2,C,706-C,702E,E,-,107,E,-,106A,E,-,106B,R,-,101,102-C,P,-,104,E,-3,13,P-,501,C,-3,22,E,-,503,301,J/JS,E,-,804,P-,309,P,-702,P,-,7,0,6,S,-,3,14,P-,7,0,7,302J/JS,701-F,P-,7,0,5,102,-J,104J/JS,C,-,803,C,-,801,C,-,804,P-,8,0,1,P-,8,0,2,V,-,801,P-,8,0,4,C,-,802,V,-,501,2,01C,E,-,803,E,-,801,303-C,E,-,322,E,-,310A/B,303-F,E,-,802,S-4,11,L,IC,302,L,IC,203,L,IC,2101,L,IC,3201,L,IC,3202,L,IC,3301,L,IC,302,S,-3,22,E,-,312,E,-,709,V-,7,0,4,FIC330,7,LIC3,304,F,IC,3308,L,IC,3302,3,0,2EA,3,0,2C,F,IC,1201,71%,P,-,7,0,4,P,IC309,H,IC,72,0,1,FIC7102,H,IC,81,0,1,HV2,0,2,P,IC,3102,P,IC,3101,L,IC,3102,H,IC,3201,203-C,3,01,-F,201-D,L,IC,3203,F,IC,2102,E,-4,11,E,-4,12,F,IC,3201,S-501,C-501,301-E,302-F,301CA/CB,HV201,C-502,From-904J,C-305401J/JS201L S-311P-304P-,1,、尿素生产的方法,尿素生产的化学反应主要分两步：,第一步是液态NH,3,和CO,2,反应生成氨基甲酸铵（甲铵）：2NH,3,(液)+CO,2,(气)NH,4,COONH,2,(液)+119.2千焦/摩尔(1-1),第二步是甲铵在液相条件下脱水反应生成碳酰二胺（尿素）：NH,4,COONH,2,(液)CO(NH,2,),2,+H,2,O(液)-15.5千焦/摩尔 （1-2),式（1-1）为甲铵的生成反应，是强放热、体积缩小的可逆反应。,式（1-2）也称为尿素的生成反应，必须在液相下才能进行，是一个吸热的可逆反应。该反应进行得很缓慢，需要很长时间才能达到平衡。因此，在实际生产中，并不是所有的甲铵都能转化为尿素，而是只有一部分，转化率为55-60%。,二、生产方法及反应机理,1、尿素生产的方法二、生产方法及反应机理,2、反应机理（1）甲铵的生成反应 甲铵的生成反应是一个体积缩小的强放热反应。根据化学反应的平衡原理，为使反应尽快地达到平衡，必须及时地移走反应生成的热，并且提高反应压力对加快反应速度有利。在实际工业生产中，根据高压甲铵泵的出口压力确定反应压力为13.5-14.5MPa，反应温度为140-150，由于反应放热，出液温度升高，与蒸汽冷凝液换热，冷凝后的温度为166.6。在这种条件下，实际上约有78-80%的NH,3,和CO,2,被冷凝成液体。,二、生产方法及反应机理,2、反应机理（1）甲铵的生成反应 甲铵的生成反应是,（2）尿素的生成反应,尿素的生成反应是一个必须在液相中进行的、吸热的可逆反应。根据化学反应的平衡原理，在反应进行的过程中必须持续地供给热量，而且该反应进行地非常缓慢，不容易达到平衡。在实际的工业生产中，尿素生成反应的反应热是由未反应的NH,3,和CO,2,在合成塔内继续冷凝所放出的热量供给的，且反应温度越高越好。根据设备材质的耐用温度不超过190，确定操作温度为180-185。根据尿素生成过程的平衡压力图，考虑到原料中4%体积的空气及惰气，最终确定反应压力为13.6MPa。,生产方法及反应机理,（2）尿素的生成反应生产方法及反应机理,3、低压分解与循环吸收系统,2、高压系统,4、0.7MPa吸收系统,5、并联中压系统,三、工艺技术路线及流程,6、解吸水解系统,1、原料NH,3,和CO,2,的压缩,7、蒸发造粒系统,3、低压分解与循环吸收系统 2、高压系统 4、0.7MPa吸,1、,原料NH,3,和CO,2,的压缩,1、原料NH3和CO2的压缩,原料液氨由合成车间送来，压力为2.2MPa，进入氨预热器101-C管侧加热到25左右。液氨经氨预热器101-C加热后分为两路：一路进入高压氨泵104J/Js往复泵；另一路进入高压离心氨泵P104。液氨通过氨泵将压力提高到16Mpa。高压离心氨泵P104出口流量由FIC1201调节，回流量由FIC1202调节返回到界区。,氨预热器101-C壳侧用闪蒸槽904-F底部来的低压蒸汽冷凝液作为加热介质，用调节阀TIC-152控制，出高压氨泵104J/Js或P104的液氨进入氨加热器102-C管侧加热后，经电磁阀XV-2101、氨截止阀送入高压喷射泵201-L，将高压甲铵洗涤器203-C来的甲铵液增压后，送入202-C的顶部。,氨加热器102-C壳侧用闪蒸槽904-F顶部来的闪蒸蒸汽作为加热介质，用调节阀TIC-109控制，蒸汽冷凝液进入冷凝液贮槽905-F回收。,1、,原料NH,3,和CO,2,的压缩,原料液氨由合成车间送来，压力为2.2MPa,1、,原料NH,3,和CO,2,的压缩,1、原料NH3和CO2的压缩,原料二氧化碳由合成车间送来，经二氧化碳压缩机组压缩后送入加热器E106A、E106B加热，经脱氢反应器R101脱氢、冷却器E107冷却后分为两路：一路由电磁阀XV-2102控制进入汽提塔201-C底部；另一路由调节阀FIC-3201控制进入中压CO,2,气提塔C502底部。脱氢后的CO,2,中氢、氧含量由AIC1202指示。,CO,2,加热器E106A壳侧采用高压甲铵洗涤器203C来的高压密闭水进行加热，由HIC1202控制加热器E106A出口CO,2,温度，出口进入一段蒸发加热器E411A壳侧；CO,2,加热器E106B采用2.4Mpa抽汽，由TIC1202控制CO,2,加热器E106B出口进入脱氢反应器R101的CO,2,温度，加热后蒸汽进入闪蒸槽904F；CO,2,冷却器E107壳侧采用中压甲铵冷凝器E503来的中压密闭水进行冷却，由HIC1201控制冷却后的CO,2,温度。,1、,原料NH,3,和CO,2,的压缩,原料二氧化碳由合成车间送来，经二氧化,2、高压系统,2、高压系统,高压系统主要由4台高压设备组成：高压汽提塔（201-C），高压甲铵冷凝器（202-C），合成塔（201-D），高压洗涤器（203-C）。,汽提塔（201-C）是直立管壳式加热器。离开CO,2,冷却器（E107）的CO,2,分两路，一路送往中压系统，另一路则进入高压汽提塔（201-C）的底部。离开合成塔（201-D）底部的大部分合成反应液在温度180-185下进入汽提塔（201-C）的上部，经装在上部的液体分布器均匀地流入列管内，并以膜状沿管壁向下流动。CO,2,则从汽提塔（201-C）底部进入，向上流入管束，将合成反应液中的NH,3,和CO,2,分离出来，并从汽提塔（201-C）顶部离开，进入高压甲铵冷凝器（202-C）顶部。分离的程度由汽提效率决定，本装置汽提效率设计值为80%。,2、高压系统,高压系统主要由4台高压设备组成：高压汽,高压甲铵冷凝器（202-C）是立式管壳式热交换器。离开氨加热器（102-C）的液氨被送到高压喷射器（201-L），并作为喷射器的动力，抽吸高压洗涤器（203-C）来的浓甲铵液，混合后与来自高压甲铵泵（P501或301J/JS）的部分甲铵液一道，进入高压甲铵冷凝器（202-C）顶部。来自汽提塔（201-C）顶部的气体也由高压甲铵冷凝器（202-C）顶部进入。气、液混合后沿高压甲铵冷凝器（202-C）的列管内壁往下流，冷凝生成甲铵,且放出冷凝热和生成热。在高压甲铵冷凝器（202-C）中，液NH,3,与CO,2,不允许全部冷凝生成甲铵，大约只有78%左右的气、液被冷凝，剩余部分仍然以气体存在，以便在合成塔（201-D）中继续反应为下一步尿素合成反应提供热量。,2、高压系统,高压甲铵冷凝器（202-C）是立式管,在高压甲铵冷凝器（202-C）中生成冷凝热和生成热释放给壳侧的热水，用于生产副产品低压蒸汽，用作下游工艺处理的热介质。为了得到低压饱和蒸汽，还配置有四个低压蒸汽饱和器（201-FA-D，简称汽包），以便将蒸汽中夹带的水分离出来。其过程是：锅炉给水泵（906J/JS）将蒸汽冷凝液槽（905-F）中的蒸汽冷凝液送入汽包内，并利用液位调节的作用维持汽包内的水位。水由下降管进到高压甲铵冷凝器（202-C）壳侧的底部。在传热的作用下（管内外温差可达20以上），水在壳侧形成自然循环，饱和蒸汽则由汽包顶部送出。,2、高压系统,在高压甲铵冷凝器（202-C）中生成冷凝热,合成塔（201-D）是一个串联型的立式高压反应器，它的内部空间被11块筛板分成相邻的12个小室，每一个小室的功能都相当于一个持续搅拌的罐式反应器。因为合成塔（201-D）是一个高的鼓泡塔，从塔底引进的气体就起到一种搅拌剂的作用。为达到最优化的混合效果，在每个小室中安装一个通风管。这样，就会产生较大的密度差，从而获得最优化的扰动效果，因此避免了死区的产生。这些“虹吸喷射”式筛板的设计方式可以避免产生沟流和返混现象，从而使反应器接近于理想的连续混合罐式反应器。,2、高压系统,合成塔（201-D）是一个串联型的立式高,来自高压甲铵冷凝器（202-C）的甲铵溶液与未冷凝的NH,3,和CO,2,由底部进入，在合成塔（201-D）中通过气、液混合发生吸热的尿素生成反应，反应所需要吸收的热量来自于引进的未冷凝的NH,3,和CO,2,继续发生的冷凝反应。在合成塔（201-D）中，甲铵转化为尿素的转化率为57-58%，生成的尿素溶液从合成塔（201-D）中部的溢流管离开，大部分送往汽提塔（201-C），其余部分经液位控制阀LIC-2101减压至2.0MPa左右后送往中压系统，合成塔（201-D）中未反应的气体（除了NH,3,和CO,2,外还有O,2,、N,2,、H,2,等惰性气体）则从塔顶离开，去高压洗涤器（203-C）进一步处理。,2、高压系统,来自高压甲铵冷凝器（202-C）的甲铵溶液,离开