尿素工艺流程简述(副本)演示教学

尿素工艺流程简述1、尿素的合成

CO

2压缩机五段出口CO

2

气体压力约20.69MPa（绝），温度约125℃，进入尿素

合成塔的量决定系统生产负荷。

从一吸塔来的氨基甲酸铵溶液温度约90℃左右，经一甲泵加压至约20.69MPa

（绝）进入尿素合成塔，一般维持进料H

2O/CO

2

（摩尔比）0.65～0.70。从氨泵

来的液氨经预热器预热至40～70℃进入尿素合成塔，液氨用量根据生产负荷决

定，塔顶温度控制在186～190℃，进料NH

3/CO

2

分子比控制3.8～4.2。

尿塔压力由塔顶减压阀PIC204（自调阀）自动控制，一般维持19.6MPa（表）物料在塔内停留时间为40分钟，CO

2

转化率≥65%。

为防止尿塔停车时管路堵塞，设置高压冲洗泵，将蒸汽冷凝液加压到19.6～25.0MPa送到合成塔进出口物料管线进行冲洗置换。

2、中压分解

出合成塔气液混合物减压至1.77MPa（绝）进入预分离器，合成液中的氨大部分被分离闪蒸出来，通过气相管道进入一吸外冷却器，液相进入预蒸馏塔上部，在此分离出闪蒸气后溶液自流至中部蒸馏段，与一分加热器来的热气逆流接触，进行传质、传热，使液相中的部分甲铵与过剩氨分解、蒸出进入气相，同时，气相中的水蒸汽部分冷凝降低了出塔气相带水量。

出预蒸馏塔中部的液体进入一分加热器，经饱和蒸汽加热后，出一分加热器温度控制在155～160℃，保证氨基甲酸铵的分解率达到88%，总氨蒸出率达到90%，加热后物料进入预蒸馏塔下部的分离段进行气液分离，分离段液位由LICA302

摇控控制，物料减压后送至二分塔。

在一分加热器液相入口用空压机补加空气，防止一段分解系统设备管道的腐蚀，加入空气量由流量计指示（约2m3/TUr）通过旁路放空阀调节流量。

3、二段分解（低压分解）

出预蒸馏塔的液体经LRC302减压至0.29～0.39MPa（绝），进入二分塔上部进行闪蒸，液体在填料精馏段与塔下分离段来的气体进行传质、传热，以降低出塔气体温度和提高进二分塔加热器的液体温度。

出二分塔加热物料温度为135～145℃，该温度由TRC303自动控制，物料被加热后进入二分塔分离段进行气液分离，二分塔液位由LIC303自动控制。

出二分塔液体经减压阀后进入闪蒸槽，出闪蒸槽的气相与一段蒸发气相汇合后去尿素回收塔，再进入一蒸冷凝器通过闪蒸槽气相管线上的阀门控制闪蒸槽的操作压力为340～400mmHg（绝），温度95～100℃，在闪蒸槽液相中残余的氨和二氧化碳大部分逸入气相，尿液则进入一段蒸发器。

5、一段吸收

来自预蒸馏塔的一段分解气与二甲泵送来的二甲液，在一段蒸发器热能回收段混合，产生部分冷凝，放出的热量用于加热尿素溶液，出热能回收段的气液混合物与预分离器气相混合后进入一吸外冷却器底部，被循环脱盐水冷却，气体进一步冷凝，出一吸冷却器的气液混合物进入一吸塔鼓泡段，气体经鼓泡段吸收后，未吸收的部分进入精洗段，被来自惰洗器的浓氨水及来自液氨缓冲槽的回流氨进一步精洗回收，保证一吸塔出口气相温度小于50℃，含CO

2

小于100PPm（体积比）的气氨进入两个串联的氨冷器，首先进入第一个氨冷器（A），部分气氨在此冷凝下来流往液氨缓冲槽，出氨冷器（A）的气体经惰洗器的防爆空间后进入氨冷凝器（B），在此冷凝的液氨也流往液氨缓冲槽，未冷凝的气体进入惰洗器，气体中氨被氨水泵送来的氨水吸收，出惰洗器的气体由PIC301（中压压力自调阀）送入尾吸塔。

一吸冷却器所需脱盐水由循环水泵加压后，进入一吸外冷却器顶部与气液混合物逆向进行热交换，吸收热量后，经脱盐水冷却器用循环冷却水冷却后，回到循环水泵进口，构成冷却脱盐水循环系统。

一吸塔底部液相温度在90～95℃，由回流氨及一吸冷却器等配合调节控制，一甲液加压到20.69MPa后送入尿素合成塔，一吸塔液位主要通过改变二甲泵转速

调节，即进一吸塔二甲液量来控制（结合尿塔的H

2O/CO

2

摩尔比，配合二甲泵和

一甲泵的转速来调节）。

6．二段吸收

二分塔顶部出口气体与来自解吸塔的气体混合后进入二循一冷却器，在一冷中被蒸发冷凝液泵送来的二段蒸发冷凝液吸收生成二甲液并由二甲泵送入一段蒸发热能利用段，二循一冷凝器液位通过改变加水量进行控制，未被吸收的气体由二循一冷凝器顶部出来进入二循二冷凝器底部，被蒸发冷凝液泵送来的蒸发冷凝液吸收，生成的氨水由氨水泵送往惰洗器，二循二冷凝器液位也是通过改变加水量进行控制，二循二冷凝器尾气经（低压压力调节阀）PIC302送往尾吸塔，二段循环吸收剂所用的蒸发冷凝液，是由二段蒸发冷凝液排往二表槽贮存。

7．尾气吸收

二循二冷出气与惰洗器减压后的尾气分别进入尾吸塔底部，来自一表槽的蒸发冷凝液经尾吸泵送往尾吸冷却器冷却到40℃后进入尾吸塔顶部，经填料层吸收尾气后，尾吸塔排出液体流至碳铵液槽，气体经放空管放空。

碳铵液贮槽来的碳铵液，由解吸泵经自调阀由流量计计量后，进入解吸换热器与从解吸塔底来的解吸废液（温度约143℃）换热后，进入解吸塔上部喷淋至填料层和从解吸塔底部上升的气体传质、传热进行解吸，气体进入解吸冷凝器，用一吸冷却器来的脱盐水冷却，控制解吸冷气相出口温度≤112℃，冷却下来的液体进入解吸塔顶部作顶部回流，控制解吸塔顶部温度≤120℃，解吸冷却器的气相通过自调阀控制其压力在0.3MPa左右后送入二循一冷气相进口，出解吸冷凝器的脱盐水经电导仪，由自调阀调节其流量后送至锅炉房，解吸废液经解吸换热器换热后外送，解吸塔液位由LC701控制。

解吸塔热量由解吸塔底部加入1.3MPa（绝）蒸汽直接加热，蒸汽加入量根据解

≤0.07%。

吸塔工艺状况由TIC701控制，保证解吸废液NH

3

合成氨

氨是重要的无机化工产品之一，在国民经济中占有重要地位。除液氨可直接作为肥料外，农业上使用的氮肥，例如尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵以及各种含氮复合肥，都是以氨为原料的。合成氨是大宗化工产品之一，世界每年合成氨产量已达到1亿吨以上，其中约有80%的氨用来生产化学肥料，20%作为其它化工产品的原料。

德国化学家哈伯1909年提出了工业氨合成方法，即“循环法”，这是目前工业普遍采用的直接合成法。反应过程中为解决氢气和氮气合成转化率低的问题，将氨产品从合成反应后的气体中分离出来，未反应气和新鲜氢氮气混合重新参与合成反应。合成氨反应式如下：

N2+3H2≒2NH3

合成氨的主要原料可分为固体原料、液体原料和气体原料。经过近百年的发展，合成氨技术趋于成熟，形成了一大批各有特色的工艺流程，但都是由三个基本部分组成，即原料气制备过程、净化过程以及氨合成过程。

1.合成氨的工艺流程

(1)原料气制备将煤和天然气等原料制成含氢和氮的粗原料气。对于固体原料煤和焦炭，通常采用气化的方法制取合成气；渣油可采用非催化部分氧化的方法获得合成气；对气态烃类和石脑油，工业中利用二段蒸汽转化法制取合成气。(2)净化对粗原料气进行净化处理，除去氢气和氮气以外的杂质，主要包括变换过程、脱硫脱碳过程以及气体精制过程。

① 一氧化碳变换过程

在合成氨生产中，各种方法制取的原料气都含有CO，其体积分数一般为12%~40%。合成氨需要的两种组分是H2和N2，因此需要除去合成气中的CO。变换反应如下：CO+H2OH→2+CO2 =-41.2kJ/mol 0298HΔ

由于CO变换过程是强放热过程，必须分段进行以利于回收反应热，并控制变换段出口残余CO含量。第一步是高温变换，使大部分CO转变为CO2和H2；第二步是低温变换，将CO含量降至0.3%左右。因此，CO变换反应既是原料气制造的继续，又是净化的过程，为后续脱碳过程创造条件。

② 脱硫脱碳过程