尿素课程设计---尿素的合成工艺[15页].doc
课程设计
题目尿素的合成工艺
学院化学化工学院
专业化学工程与工艺
班级
学生
学号
指导教师化学工程系课程指导小组
二〇一一年十二月二十五日
学院化学化工学院专业化学工程与工艺
学生学号
设计题目尿素的合成工艺
一、课程设计的内容
介绍了用于尿素合成的水溶液全循环法、二氧化碳汽提法、氨汽提法的工艺及其流程特点、适用范围，并从几方面对其进行了比较和分析。
二、课程设计的要求
1.查阅国内外的相关文献不得少于5篇，完成课程设计任务。
2.独立完成给定的设计任务后编写出符合要求的课程设计说明书，要求工艺设计合理，将
研究、开发的技术及过程开发的成果与过程建设、经济核算衔接起来；绘制出必要的设计图纸。
3. 综合应用化学工程和相关学科的理论知识与技能，分析和解决实际问题。
4. 完成课程设计的撰写。
三、文献查询方向及范围
1．利用学校的清华同方数据库、万方学位论文全文数据库、ScienceDirect、ACS(美国化学学会)数据库查询尿素合成工艺等中英文文献与硕博论文。
2．主要参考文献
[1] 科技情报开发与经济2010；文章编号1005-6033（2010）11-0215-03.
[2] 汪冬兵，国内尿素高压设备的主要问题及原因分析[J].大氮肥.2003年01期.
[3] 冯桂晓，尿素合成塔和一吸塔技改小结[J]. 小氮肥, 2007年01期.
[4] 张凤英，氨汽提尿素工艺的初步剖析[J]. 化肥工业, 1992年06期.
[5] YANG Shuijing,YU Xieqing,SUN Jutang,Catalytic synthesus of cyclohexanone
1,2-propanediol ketal with H4SiO40/Pan[J].RARE METALS,2004,23(4):300～305.
目录
1 前言.......................................................... - 1 -
1.1 尿素-发现............................................... - 1 -
1.2 尿素-简介............................................... - 1 -
1.3 尿素-物化性质........................................... - 1 -
1.4尿素-生产................................................ - 2 -
1.5 尿素-用途............................................... - 2 -
2.三种尿素合成工艺的特点........................................ - 3 -
2.1尿素的基本性质........................................... - 3 -
2.2尿素合成的基本原理....................................... - 3 -
2.3 水溶液全循环法.......................................... - 4 -
2.4二氧化碳汽提法........................................... - 4 -
2.5氨汽提法................................................. - 5 -
3.几种尿素合成工艺的比较........................................ - 6 -
3.1转化率和氨碳比........................................... - 6 -
3.2工艺布置................................................. - 6 -
3.3能耗..................................................... - 6 -
3.4加氧量................................................... - 6 -
3.5设备及材料的腐蚀......................................... - 7 -
3.6燃爆可能性............................................... - 7 -
3.7操作弹性................................................. - 7 -
4.关于改进后的尿素合成方法...................................... - 7 -
4.1东洋工程公司工艺......................................... - 7 -
4.1.1合成............................................... - 7 -
4.1.2净化............................................... - 8 -
4.1.3浓缩，造粒......................................... - 8 -
4.1.4回收............................................... - 8 -
4.1.5工艺冷凝液的处理................................... - 9 -
4.2卡萨利尿素工艺........................................... - 9 -
4.3尿素合成工艺流程图...................................... - 10 -结论........................................................... - 11 -参考文献....................................................... - 12 -
1前言
1.1尿素-发现
1773年，伊莱尔·罗埃尔（Hilaire Rouelle）发现尿素。1828年，弗里德里希·维勒首次使用无机物质氰酸钾与硫酸铵人工合成了尿素。本来他打算合成氰酸铵，却得到了尿素。从此，活力论的错误证明了，有机化学实际上开辟了。活力论认为无机物与有机物有根本性差异，无机物所以无法变成有机物。哺乳动物、两栖动物和一些鱼的尿中含有尿素；鸟和爬行动物排放的是尿酸，因为其氮代谢过程使用的水量比较少。
1.2尿素-简介
别名：碳酰二胺、碳酰胺、脲
分子式：CO(NH2)2，因为在人尿中含有这种物质，所以取名尿素。尿素含氮(N)46％，是固体氮肥中含氮量最高的。
尿素在人的蛋白质分解最终产物中占有相当大的比例。尿素外观为白色晶体或粉末。是动物蛋白质代谢后的产物，通常用作植物的氮肥。尿素是哺乳类动物排出体内含氮代谢物的形式。。尿素也是很重要的肥料。
1.3尿素-物化性质
分子式：CO(NH2)2，分子量60.06，无色或白色针状或棒状结晶体，工业或农业品为白色略带微红色固体颗粒无臭无味。密度1．335g/cm3。熔点132．7℃。溶于水、醇，不溶于乙醚、氯仿。呈微碱性。可与酸作用生成盐。有水解作用。在高温下可进行缩合反应，生成缩二脲、缩三脲和三聚氰酸。加热至160℃分解，产生氨气同时变为氰酸。尿素在酸、碱、酶作用下（酸、碱需加热）能水解生成氨和二氧化碳。对热不稳定，加热至150~160℃将脱氨成缩二脲。若迅速加热将脱氨而三聚成六元环化合物三聚氰酸。
尿素易溶于水，在20℃时100毫升水中可溶解105克，水溶液呈中性反应。尿素产品有两种。结晶尿素呈白色针状或棱柱状晶形，吸湿性强。粒状尿素为粒径1～2毫米的半透明粒子，外观光洁，吸湿性有明显改善。
尿素是生理中性肥料，在土壤中不残留任何有害物质，长期施用没有不良影响。但在造粒中温度过高会产生少量缩二脲，又称双缩脲，对作物有抑制作用。尿素在转化前是分子态的，不能被土壤吸附，应防止随水流失；转化后形成的氨也易挥发，所以尿素也要深施覆土。
尿素是人工合成的第一个有机物，广泛存在于自然界中，如新鲜人粪中含尿素0.4％。尿素产量约占我国目前氮肥总产量的40％，是仅次于碳铵的主要氮肥品种之一。尿素作为氮肥始于20世纪初。20世纪50年代以后，由于尿素含氮量高(45％～46％)，用途广泛和工业流程的不断改进，世界各国发展很快。我国从20世纪60年代开始建立中型尿素厂。1986～1992年，我国尿素产量均在900万吨以上。目前占氮肥总产量的40％。工业上用液氨和二氧化碳为原料，在高温高压条件下直接合成尿素，化学反应如下：
2NH3+CO2→NH2COONH4→CO(NH2)2+N2O
1.4尿素-生产
商业尿素是通过氨与二氧化碳的反应生产的，成品尿素可以为药片状、颗粒状、片状、晶体或者溶液。90%以上的生产的尿素被用作肥料。
商用尿素的原料是氨与二氧化碳。后者在以焦炭或烃（如天然气和石油）为原料生产氨的过程中，会大量产生。尿素因此直接从这些原料中就产生了。尿素生产是一个平衡的化学反应，其反应物不完全成为反应结果。生产过程、设定的反应条件、如何处理未转化的反应物，皆可能不同。未反应的反应物可用以生产其它产品，（如硝酸铵或硫酸铵），也可回收再投入反应。
工业生产尿素的生产原料：天然气、煤炭、石油是生产化肥的三大原料，通常被称为气头、煤头、油头三类，近年来，由于石油和煤炭价格的升幅远大于天然气，故按成本优势排列为气头、煤头、油头。
尿素生产有两个主要反应。前者放热，后者吸热。但整个过程仍是放热的。
2NH3+CO2→NH2COONH4
NH2COONH4 → CO(NH2)2+ H2O
1.5尿素-用途
①尿素是固体氮肥中含氮量最高的肥料，理化性质较稳定，施后对土壤性质没有影响，可施用于任何土壤和作物，可做根外施肥使用。同时尿素也是树脂、塑料、炸药、医药、食品等工业的重要原料。
③尿素不仅是一种常用的速效氮肥，除作追肥以外，还有其它多种用途。
2三种尿素合成工艺的特点
2.1尿素的基本性质
尿素的化学命名为碳酸铵，分子式是CO(NH 2)2.尿素是无色，无嗅，无味的
针状或棱柱状结晶，工业产品为白色，含氮量为46.6%，分子量为60.04。
熔点：132.7℃
重度：20℃-40℃,1,335g/cm 3（固体），1.4g/cm 3（粒状）。
比重变化量：每1℃ 0.000208
假比重：0.52-0.64 g/cm 3,0.7-0.75 g/cm 3（粒状）
溶解度：易溶于水和液氨中，稍溶于甲醇、苯中，不溶于三氯甲烷、醚类中。 温度在30℃以上，尿素在液氨中溶解度较水中的溶解度大。
2.2尿素合成的基本原理
用氨和CO 2合成尿素的反应，通常认为是按以下两个步骤，在合成塔内连续
进行：
第一步：氨与CO 2作用生成氨基甲酸铵
2NH 3+CO 2=NH 4COONH 2+Q 1
第二步：氨基甲酸铵脱水生成尿素
NH 4COONH 2=CO(NH 2)2+H 2O-Q 2
这两个反应都是可逆反应，反应（1）是放热反应，在常温下实际上可以进行到底，在100Kg/m 3、150℃时，反应进行的很快、很完全，为瞬时反应，而反应（2）是吸热反应，进行的比较缓慢，且不完全，这就使其成为合成尿素的控制反应。
实验证明，尿素不能在气相中直接形成，固体的氨基甲酸铵加热时尿素的生成速度比较慢，而在液相中反应才较快。所以，尿素的生产过程要求在液相中进行，即氨基甲酸铵必须呈液态存在。温度要高于熔点145-155℃，因此，决定了尿素的合成要在高温下进行。
氨基甲酸铵是个不稳定化合物，加热时很容易分解，在常温下60C 就可以完全分解，制取尿素时为了使氨基甲酸铵呈液态，采用了较高温度，所以必需采用高压。由上可知，合成尿素的反应的基本特点是高温、高压下的液相反应，并且是可逆放热反应。
2.3 水溶液全循环法
该法主要应用在五、六十年代建的中、小氮肥企业，由于水溶液全循环法能耗、物耗高，放空损失大，规模小，已属淘汰的工艺，因此新建装置都不使用该生产工艺。
水溶液全循环法是我国目前大多数中小型尿素装置（4万t/a～20万t/a）生产所采用的方法，它的特点是合成塔内转化率高，未反应物采用三段减压分解，动力消耗较大，尾气压力、温度均较低，爆炸危险性小，其生产工艺比较成熟，操作可靠方便，机泵和非标设备均为国产化[2]。
2.4二氧化碳汽提法
该法由荷兰Stamicarbon公司研发，在二十世纪七十年代中国共引进十三套，如云天化、赤天化、泸天化等。该法以二氧化碳气体为汽提气，在合成圈等压（14.0MPa）的压力下，对甲铵进行分解、汽提，避免过多的甲铵进入低压段，再分解后吸收，重新输送返回合成圈，增加能耗。由于等压汽提的存在，减少进入低压段的甲铵量，因此无中压系统，低压段的设备也较少。同时，由于框架的存在，使得工艺介质以位差流动，减少了动力消耗。进入二十一世纪，利用脱[wiki]氢[/wiki]等技术对老的装置进行节能增产改造。如云天化、大庆石化化肥厂及乌石化化肥厂等，使这些老厂又焕发了活力。同时，Stamicarbon公司利用脱氢装置和池式反应器技术，提出了2000+的超优技术，并结合与三特维克共同开发拥有自己专利的新材质——Safurex，进一步降低氧含量，增加设备的耐腐蚀性，使得工艺消耗、能耗更低，产量规模也越来越大。国内海南富岛二期装置采用池式冷凝器技术已稳定运行几年，最近重庆建峰、新疆、内蒙鄂尔多斯等新建项目与Stamicarbon签定使用二氧化碳汽提工艺[3]。
从20世纪70年代开始，我国引进十几套二氧化碳汽提法尿素生产装置，大多为大型装置，特点是设备少，工艺流程短，合成压力低，动力消耗低；但是操作条件相对苛刻，腐蚀比较严重，尾气存在燃爆危险，操作弹性小改进型的CO2汽提法，原料气新增加了脱硫和脱氢装置，杜绝了工艺过程中燃爆的危险性，在高压洗涤器后设低压吸收塔吸收不凝气中的氨，减少了尿素装置的消耗，减轻了腐蚀，降低了爆炸危险，但一次性投资较大。
二氧化碳汽提法工艺流程由以下工序组成：高压圈主要包括尿素合成塔、高压洗涤器、高压喷射器、汽提塔和甲铵冷凝器，后工序仅设置了低压分解吸收系统，并且设置了处理工艺冷凝液的工序，尿液经过真空蒸发后送入造粒工序，其特点是在最佳氨碳比的条件下，使合成压力降到最低。与此同时，在合成压力下，
采用进行CO2汽提和冷凝，产生的冷凝液用来副产蒸汽为低压分解和一段蒸发做加热用，并作为蒸汽喷射器的动力蒸汽以及为系统保温。CO2汽提法工艺与氨汽提工艺相比，CO2汽提压力较低，CO2汽提效率高，因此该工艺流程只需低压分解而不需中压分解也能满足尿素装置生产的要求。汽提法工艺技术改进后，采用高压下原料气体的脱氢技术，杜绝了工艺过程的燃爆危险性，在高压洗涤器后设吸收塔吸收高压工序未凝气，减少了尿素装置的消耗，采用该工艺技术的尿素装置，工艺流程短，设备少，生产稳定，消耗低。近年来，在我国新建的尿素装置和大型尿素装置的改造中，大都采用了新型的汽提法新工艺。
2.5氨汽提法
氨汽提法工艺是上世纪七十年代末、八十年代初由意大利Snam公司研发的一种以氨为汽提介质的生产工艺。在八十年代和九十年代，在国内建有许多生产装置，如中原濮阳、九江石化化肥厂、内蒙和海南富岛一期等。氨汽提法工艺也属较成熟的一种生产工艺，在世界范围内所建装置也仅次于Stamicarbon的二氧化碳汽提法装置。氨汽提法与二氧化碳汽提法一样采用在合成圈等压汽提技术来降低下工段的负荷，降低能耗。但由于氨的过量，无法在低压段全部回收，因此氨汽提法工艺增加有中压段，使得氨汽提法工艺装置流程加长。同时由于氨汽提法工艺的合成系统操作压力高，汽提塔操作温度高，因此腐蚀较严重，针对这种情况，Snam现在把汽提塔换热管材质改为双金属管，采用25-22-2衬锆或钛材衬锆，锆管厚0.7～1mm，但投资相对增加。
氨汽提法在我国还没有实现国产化，目前国内装置均为国外进口。它的特点是氨的自提作用，甲铵分解率增高，因此减少了中、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，而且运转率高，操作弹性大，安装检修方便，爆炸危险性小，工艺冷凝液可以进行二次利用，没有污染。
氨汽提法工艺工序组成：高压圈包括尿素合成塔、甲铵喷射器、甲铵冷凝器、甲铵分离器和汽提塔；中压分解吸收系统设置了中压分解分离器和中压分解加热器，而中压吸收系统则设置中压吸收塔尾气吸收器中压吸收塔外冷器和氨冷器；低压分解吸收系统包含段冷凝器和分解器；真空蒸发系统包括了冷凝和段真空，并设置了处理工艺冷凝液工序，经过真空蒸发后的尿液送入造粒工序，此工艺在高压回路中，用甲铵喷射器循环甲铵液，高压回路改为水平布置。与二氧化碳汽提法尿素工艺相比，氨汽提尿素工艺蒸汽消耗较低，但电耗略高，总能耗两者较接近。氨汽提尿素工艺尿素合成塔中采用了高的氨碳比和较高的合成压力及温度。另外，采用钛材或双金属管作为汽提塔的管材料，所需防腐空气量少，高压
系统无爆炸危险，在热能回收上，用了一些措施回收热量，比如用中压分解气冷凝热预热原料氨，用解吸塔底部出口废液预热高压碳铵液，用汽提塔的蒸汽冷凝液作为中压分解的热源等等。对于该技术的工艺，我国建厂较多，积累了较丰富的设计、设备制造和生产的经验。
3几种尿素合成工艺的比较
3.1转化率和氨碳比
在尿素合成塔中，CO2汽提工艺的合成转化率比氨汽提工艺低，但正是因为氨汽提工艺的氨碳比较高，使其操作压力和温度都比CO2汽提工艺高，所以，氨汽提塔必须使用特殊材质，同时，因为氨汽提工艺氨碳比较高，该工艺需增加中压分解和工段，使工艺流程复杂设备台数多，给操作管理带来许多不便，易造成事故和停车水溶热全循环尿素法装置，合成转化率较高，尿素装置的后工序负荷较大，但是并没有在高压圈内设置回收热能措施，所以，水溶液全循环尿素工艺消耗高。
3.2工艺布置
CO2汽提工艺因为高压圈的等压操作，物料为重力流动，其高压框架高达，但是占地面积较小；而氨汽提工艺和水溶液全循环工艺则只需平面布置，优点是操作和检修方便，缺点是占地面积较大。
3.3能耗
系统正常运转时，CO2汽提工艺和氨汽提工艺的冷却水消耗、蒸汽消耗和氨耗相差不大；但是对于电耗，因为CO2汽提工艺的循环量比较小，合成操作压力较低，电耗比氨汽提工艺低。以上3种工艺由于高压圈转化率高，它们的甲铵冷凝器副产蒸汽可以用在尿素装置的蒸发和低压分解工序，所以，CO2汽提工艺的蒸汽消耗要比水溶液全循环尿素装置低得多。
3.4加氧量
改进型CO2汽提工艺加入系统的氧的体积分数δ到0.6%就能保证尿素装置的正常运行；虽然氨汽提工艺的加氧的体积分数δ只有0.35%-0.45%但是从实践看，CO2氨汽提塔腐蚀严重，塔底必须增加一台空压机来补充加氧量小带来的不足，而水溶液全循环尿素工艺中的加氧的体积分数δ是0.5%。
3.5设备及材料的腐蚀
CO2汽提工艺中高压圈设备和水解塔最易产生腐蚀，而氨汽提工艺除了高压圈设备和水解塔外，易发生腐蚀的还有中压分解系统的设备。CO2汽提工艺的尿塔使用寿命一般在19年～25年，CO2汽提塔的使用寿命在17年～21年，而氨汽提工艺的汽提塔使用寿命在15年左右。水溶液全循环工艺除尿素合成塔外，中压分解系统的设备也易发生腐蚀。
3.6燃爆可能性
改进型CO2汽提工艺由于设置了CO2脱氢工序，尿素装置的尾气中不再含有氢，这样就消除了尿素装置产生爆炸的可能性；而水溶液全循环工艺与氨汽提工艺中低压尾气的组分类似，有可能发生爆炸。
3.7操作弹性
CO2汽提工艺的操作弹性负荷可在60％上运行，在该生产负荷下，开停车时间短，稳定工艺装置的时间短，氨汽提工艺和水溶液全循环尿素工艺的操作弹性可在40％负荷上运行，这使得尿素装置的开车平稳，但需要较长的时间，工艺操作回路多，在气温高的生产工况下，中压系统操作不稳定，易引起停车。
4关于改进后的尿素合成方法
4.1东洋工程公司工艺
该法是将水溶液循环法与二氧化碳气提技术相结合。其特点是较高氨／二氧化碳比，转化率较高；气提塔上部设置塔板，下部为液膜换热器，气提效率高；高压甲铵冷凝器的热量用于回收副产蒸汽，热利用率较高。其工艺流程说明如下。
4.1.1合成
由界外送来液氨经高压氨泵加压后经氨预热器送入尿素合成塔。由界外送来二氧化碳经二氧化碳压缩机压缩至18.2兆帕，送入气提塔，在二氧化碳压缩机的中段加入防腐用的空气。
来自回收工段的循环甲铵溶液由高压甲铵泵送到2号甲铵冷凝器和高压洗
涤器。
合成塔操作压力18.04兆帕，操作温度190℃，氨与二氧化碳分子比为4，二氧化碳转化率为％，合成反应生成物从中心管溢流从塔底排入气提塔。在气提塔上部，来自合成塔的合成尿素溶液与来自下部的二氧化碳气体接触，进行有效
的二氧化碳气提。在气提塔下部，合成尿素溶液中所含的氨基甲酸铵和过量的氨通过二氧化碳气提和在降膜式换热器中的蒸汽进行分解和分离出来。气提塔的操作压力为18.04兆帕，温度为177℃，塔顶气体送到1号和2号甲铵冷凝器中在甲铵冷凝器中，气提塔的塔顶气体被冷凝下来，并被来自回收工段的循环甲铵溶液吸收，在此冷凝热和吸收热用于1号甲铵冷凝器中产生0.59兆帕的蒸汽和在2号甲铵冷凝器中加热气提塔出口尿素溶液。甲铵冷凝器底部的气体和溶液都送到合成塔中。从合成塔顶部出来气体含有少量氨、二氧化碳，送到高压洗涤器进行回收。在洗涤器中，利用循环甲铵溶液回收氨和二氧化碳，然后送入l号甲铵冷凝器作吸收剂。从洗涤器顶部出来气体送人高压分解器，以进一步回收氨和二氧化碳。
4.1.2净化
从气提塔底出来尿素溶液先经2号甲铵冷凝器预热至155℃，然后送往高压分解器，由内部热交换器中的蒸汽冷凝液进一步加热，将氨基甲酸铵分解成气氨和二氧化碳，然后将气体送到高压吸收塔中。当大部分氨基甲酸铵在高压分解器中分离出来后，尿素溶液在降压到0.35兆帕情况下被送入低压分解器，溶液进一步提纯到残余氨和二氧化碳含量分别为0.5％和0.4％。
低压分解器分离出来的气体送到低压吸收塔，尿素溶液被送到闪蒸分离器进行最后阶段提纯，通过真空闪蒸将残余的氨和二氧化碳进一步分离出来。
在尿素溶液槽出口处的尿素溶液中含有大约70％的尿素和大约0.4％的氨，此尿素溶液被尿液泵送到浓缩工序。
4.1.3浓缩，造粒
尿素溶液首先送到真空浓缩器，浓缩至大约84％尿素。
尿素溶液在0.02兆帕真空下，由低压蒸汽加热至132℃，使出真空浓缩器的尿素浓度达95.5％。经过浓缩的尿素溶液被送到最终浓缩器，由低压蒸汽加热至138℃，在最终分离器，在0.3兆帕真空下，溶液浓缩至含尿素99.8％，由熔融尿素泵送往造粒塔顶部。通过造粒喷头向塔内喷洒造粒，落在塔底尿素经皮带送往仓库贮存或进行包装。
4.1.4回收
来自低压分解器的塔顶气体被送到低压吸收塔。在高压吸收塔中形成的甲铵溶液，经甲铵泵输送，其中一部分循环至2号甲铵冷凝器，另一部分经过合成工段的洗涤塔循环至1号甲铵冷凝器。
4.1.5工艺冷凝液的处理
来自最终浓缩器表面冷凝器的冷凝液在工艺冷凝槽中收集后经吸收泵送入
洗涤塔，用于洗涤来自高压吸收塔的放空气体。来自第一和第二表面冷凝器的工艺冷凝液在工艺冷凝液贮槽贮存，然后经工艺冷凝液泵送至工艺冷凝液气提塔，通过蒸汽气提从冷凝液中将氨和二氧化碳汽提出来，塔顶气体送至低压分解器进行回收。来自工艺冷凝气提塔中间段的气提冷凝液用泵送到尿素水解器，在该水解器中尿素全部水解为氨和二氧化碳。来自尿素水解器的工艺冷凝液再次送到工艺冷凝液气提塔下部，其中的氨和二氧化碳气提出来。处理后的工艺冷凝液中尿素和氨含量均小于1×10—6，送出界区可用作锅炉给水。
4.2卡萨利尿素工艺
HEC尿素工艺是卡萨利公司专利技术，其特点是：
(1)设有两个尿素合成塔。第一塔为主合成塔，操作压力22～24兆帕，温度195℃，氨／二氧化碳＝3.6，水／二氧化碳＝0，二氧化碳转化率为75％。第二塔为辅助合成塔亦称副塔，操作压力16兆帕，温度190℃，氨／二氧化碳＝4.5，水／二氧化碳＝1.3，二氧化碳转化率61.0％。两塔平均转化率达71％较其他尿素工艺均高。
(2)中压、低压回收系统设备小。
(3)物料、动力消耗较少。采用该法对全循环法尿素装置进行技术改造可降低氨耗、汽耗，经济效益较好。蒸发话系统与其他工艺大致相同，兹将高压部分及回收部分工艺流程介绍如下：
来自界外二氧化碳经二氧化碳压缩机加压至25兆帕与高压液氨泵加压后的液氨混合后先进入甲铵冷凝器，氨和二氧化碳反应生成热用来副产低压蒸汽，出甲铵冷凝器反应混合物进入第一合成塔，从塔顶部出来进入高压分解器上部分离器，高压分解器是用2.45兆帕蒸汽加热产生气提作用。从分离器上部出来溶液进入第二合成塔，从中压吸收塔回收甲铵液经高压甲铵泵送入第二合成塔，从第二合成塔出来尿素溶液也送人高压分解器上部分离器，一塔、二塔的尿素溶液在高压分解器底部出来进入中压分解器，从中压分解器出来进入低压分解器，从底压分解器出来尿素溶液送往蒸发器，在真空下蒸发水分，尿素浓度达四％，然后用熔融尿素泵送往造粒塔造粒。从低压分离器上部分离器出来气体送人低压冷凝器，从低压冷凝器出来碳铵溶液经气液分离器出来用低压碳铵泵送人中压吸收塔底部。
从第二合成塔顶部出来气体送人中压分解器上部分离器，从上部分离器出来
气体先经一段蒸发器下加热器回收热量，然后送往中压吸收塔与塔上部喷淋下来液氨接触被吸收生成甲铵液／经高压甲铵泵送入第二合成塔。从中压吸收塔顶部出来气氨送入氨冷凝器，冷凝成液氨流人液氨贮槽，循环使用[8]。
4.3尿素合成工艺流程图
图2二氧化碳气提法尿素生产流程
1 合成塔
2 喷射泵
3 气提塔
4 高压甲胺冷凝器 5洗涤器 6精馏塔
7 闪蒸器 8吸收器 9贮罐 10解析塔 11 蒸发器 12 造粒塔
结论
综上所述，上面比较的3种工艺方案各有优劣，水溶液全循环法工艺较落后，消耗较高，对新建的尿素装置来说改进型二氧化碳汽提工艺与氨汽提工艺具有一定的优势从投资方面相比，改进型二氧化碳汽提工艺由于设备台数少，比氨汽提工艺节省投资15％左右，目前的化肥厂多采用改进型二氧化碳汽提工艺。
而且从目前来看：未来合成氨、尿素生产技术的主要发展趋势是大型化、低能耗、结构调整、清洁生产及长周期运行。
参考文献
[1] 科技情报开发与经济2010；文章编号1005-6033（2010）11-0215-03.
[2] 汪冬兵，国内尿素高压设备的主要问题及原因分析[J].大氮肥.2003年01期.
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1,2-propanediol ketal with H4SiO40/Pan[J].RARE METALS,2004,23(4):300～305.
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