CN104557615A - 一种合成尿素溶液的系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种合成尿素溶液的系统，包括：二氧化碳储罐、二氧化碳液滴分离器、二氧化碳五段压缩机、除油脱硫槽、中压二氧化碳加热器、脱氢反应器、中压二氧化碳冷却器、气液分离器、高压冷凝器、液氨过滤器、液氨缓冲槽、高压氨泵、高压喷射器、尿素合成塔、溢流管、高压洗涤器、高压洗涤器循环水冷却器。本生产装置动力消耗减少，高温高压下分离的甲铵，其冷凝时的热量得到有效的利用，总能耗降低，另外操作弹性大，运转率高，爆炸危险性小，安装检修方便，工艺冷凝液可二次利用，无污染；尿素溶液合成过程中，二氧化碳和氨的转化率高，并且剩余未反应的二氧化碳和氨能够循环充分利用，原料利用率接近100％。

Description

一种合成尿素溶液的系统

技术领域

本发明涉及一种合成尿素溶液的装置系统，属于化工领域。

背景技术

尿素是一种基础的化工产品，我国是农业大国，尿素用量巨大，尿素的产能关系到国家农业食品安全。目前大中型尿素装置采用的生产工艺有：水溶液全循环法、中压联尿法、二氧化碳汽提法、氨气提法。

水溶液全循环法：此法是我国大多数中小型尿素厂生产所采用的方法，生产工艺成熟，操作方便可靠，机泵和非标设备均国产化，其特点是合成塔内转化率较高，未反应物采用二段减压分解，动力消耗较大，尾气压力、温度均较低，爆炸的危险性小。

二氧化碳汽提法：自70年代开始，我国先后引进十几套二氧化碳汽提法尿素生产装置，多为大型装置，其特点是工艺流程短，合成压力低，动力消耗少，但操作条件苛刻，腐蚀较为严重，尾气有燃爆危险，操作弹性小。改进型CO₂汽提法，原料气增设了脱硫脱氢装置，减轻了腐蚀，降低了爆炸危险，同时，一次性投资也较大。

中压联尿法：此法适用于以天然气为原料的合成氨厂，其特点是热利用好，分解率高，取消了低压分解，简化了流程，由于甲铵温度较高，HO₂/CO₂较低。甲铵泵的腐蚀较严重，泵的材料要求苛刻。

可见上述主流尿素生产工艺及其装置均存在明显缺点和局限性。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种合成尿素溶液的系统，具体包括：二氧化碳储罐、二氧化碳液滴分离器、二氧化碳五段压缩机、除油脱硫槽、中压二氧化碳加热器、脱氢反应器、中压二氧化碳冷却器、气液分离器、高压冷凝器、液氨过滤器、液氨缓冲槽、高压氨泵、高压喷射器、尿素合成塔、溢流管、高压洗涤器、高压洗涤器循环水冷却器等；其中二氧化碳储罐通过管道与一个带有水封的二氧化碳液滴分离器2连接，二氧化碳液滴分离器的气体出口通过管道与二氧化碳五段压缩机的第一段压缩机气体入口连接，第三段压缩机出口通过管道与除油脱硫槽连接，除油脱硫槽的二氧化碳出口通过管道与中压二氧化碳加热器入口连接，中压二氧化碳加热器出口通过管道与脱氢反应器的入口连接，脱氢反应器的出口通过管道与中压二氧化碳冷却器的入口连接，中压二氧化碳冷却器出口通过管道与气液分离器的入口连接，气液分离器的气体出口通过管道与二氧化碳压缩机第四段入口连接，二氧化碳压缩机第五段出口与高压冷凝器的顶部原料入口连接；液氨过滤器通过管道与液氨缓冲槽的入口连接，液氨缓冲槽的出口通过流量计后进入高压氨泵，高压氨泵的出口与高压喷射器的入口连接，高压喷射器的喷口连接高压冷凝器的顶部原料入口；高压冷凝器底部的混合物料通过溢流管进入尿素合成塔底部入口，合成塔内设有十一块筛板，合成塔液位保持在溢流管漏斗上面至少1米，尿素溶液从尿素合成塔底部流出；尿素合成塔上部的未反应物出口连接高压洗涤器的入口，高压洗涤器的下部设有冷却器，高压洗涤器底部的液氨出口通过管道连接氨库，二氧化碳出口通过管道连接二氧化碳储罐。

尿素合成塔的内径是2600mm，塔内容积142.6m³。

本发明的优点在于：

(1)本套系统由于氨的自汽提作用，使甲铵分解率增高，从而减少了中、低压分解回收的负荷，动力消耗随之减少，高温高压下分离的甲铵，其冷凝时的热量得到有效的利用，总能耗降低，另外操作弹性大，运转率高，爆炸危险性小，安装检修方便，工艺冷凝液可二次利用，无污染；

(2)尿素溶液合成过程中，二氧化碳和氨的转化率高，并且剩余未反应的二氧化碳和氨能够循环充分利用，原料利用率接近100％，极大的降低了成本。

附图说明

图1是二氧化碳气体的压缩与净化装置示意图。

图2是氨的净化和输送装置示意图。

图3是尿素溶液合成系统示意图。

图中，1-二氧化碳储罐、2-二氧化碳液滴分离器、3-二氧化碳五段压缩机、31至35-一至五段压缩机、4-除油脱硫槽、5-中压二氧化碳加热器、6-脱氢反应器、7-中压二氧化碳冷却器、8-气液分离器、9-高压冷凝器、10-液氨过滤器、11-液氨缓冲槽、12-高压氨泵、13-高压喷射器、14-尿素合成塔、15-溢流管、16-高压洗涤器、17-高压洗涤器循环水冷却器。

具体实施方式

结合说明书附图1-3对本发明的装置系统进行具体介绍。

合成尿素溶液的系统，具体包括：二氧化碳储罐1、二氧化碳液滴分离器2、二氧化碳五段压缩机3、除油脱硫槽4、中压二氧化碳加热器5、脱氢反应器6、中压二氧化碳冷却器7、气液分离器8、高压冷凝器9、液氨过滤器10、液氨缓冲槽11、高压氨泵12、高压喷射器13、尿素合成塔14、溢流管15、高压洗涤器16、高压洗涤器循环水冷却器17；其中二氧化碳储罐1通过管道与一个带有水封的二氧化碳液滴分离器2连接，二氧化碳液滴分离器2的气体出口通过管道与二氧化碳五段压缩机3的第一段压缩机31气体入口连接，第三段压缩机33出口通过管道与除油脱硫槽4连接，除油脱硫槽4的二氧化碳出口通过管道与中压二氧化碳加热器5入口连接，中压二氧化碳加热器5出口通过管道与脱氢反应器6的入口连接，脱氢反应器6的出口通过管道与中压二氧化碳冷却器7的入口连接，中压二氧化碳冷却器7出口通过管道与气液分离器8的入口连接，气液分离器8的气体出口通过管道与二氧化碳压缩机第四段34入口连接，二氧化碳压缩机第五段35出口与高压冷凝器9的顶部原料入口连接；液氨过滤器10通过管道与液氨缓冲槽11的入口连接，液氨缓冲槽11的出口通过流量计后进入高压氨泵12，高压氨泵12的出口与高压喷射器13的入口连接，高压喷射器13的喷口连接高压冷凝器9的顶部原料入口；高压冷凝器9底部的混合物料通过溢流管15进入尿素合成塔14底部入口，尿素合成塔的内径是2600mm，塔内容积142.6m³，合成塔14内设有十一块筛板，合成塔液位保持在溢流管漏斗上面至少1米，尿素溶液从尿素合成塔14底部流出；尿素合成塔14上部的未反应物出口连接高压洗涤器16的入口，高压洗涤器16的下部设有冷却器17，高压洗涤器底部的液氨出口通过管道连接氨库，二氧化碳出口通过管道连接二氧化碳储罐1。

Claims (2)

1.一种合成尿素溶液的系统，其特征在于具体包括：二氧化碳储罐、二氧化碳液滴分离器、二氧化碳五段压缩机、除油脱硫槽、中压二氧化碳加热器、脱氢反应器、中压二氧化碳冷却器、气液分离器、高压冷凝器、液氨过滤器、液氨缓冲槽、高压氨泵、高压喷射器、尿素合成塔、溢流管、高压洗涤器、高压洗涤器循环水冷却器等；其中二氧化碳储罐通过管道与一个带有水封的二氧化碳液滴分离器2连接，二氧化碳液滴分离器的气体出口通过管道与二氧化碳五段压缩机的第一段压缩机气体入口连接，第三段压缩机出口通过管道与除油脱硫槽连接，除油脱硫槽的二氧化碳出口通过管道与中压二氧化碳加热器入口连接，中压二氧化碳加热器出口通过管道与脱氢反应器的入口连接，脱氢反应器的出口通过管道与中压二氧化碳冷却器的入口连接，中压二氧化碳冷却器出口通过管道与气液分离器的入口连接，气液分离器的气体出口通过管道与二氧化碳压缩机第四段入口连接，二氧化碳压缩机第五段出口与高压冷凝器的顶部原料入口连接；液氨过滤器通过管道与液氨缓冲槽的入口连接，液氨缓冲槽的出口通过流量计后进入高压氨泵，高压氨泵的出口与高压喷射器的入口连接，高压喷射器的喷口连接高压冷凝器的顶部原料入口；高压冷凝器底部的混合物料通过溢流管进入尿素合成塔底部入口，合成塔内设有十一块筛板，合成塔液位保持在溢流管漏斗上面至少1米，尿素溶液从尿素合成塔底部流出；尿素合成塔上部的未反应物出口连接高压洗涤器的入口，高压洗涤器的下部设有冷却器，高压洗涤器底部的液氨出口通过管道连接氨库，二氧化碳出口通过管道连接二氧化碳储罐。

2.使用权利要求1所述的合成尿素溶液的系统，其特征在于，尿素合成塔的内径是2600mm，塔内容积142.6m³。