水溶液全循环法与ACES21法尿素生产工艺对比
简述水溶液全循环法尿素合成的工艺流程
简述水溶液全循环法尿素合成的工艺流程水溶液全循环法尿素合成的工艺流程包括溶解、氨水和二氧化碳的吸收、分解、尿素结晶等步骤。
The process of urea synthesis by water solution full circulation method includes steps such as dissolution, absorption of ammonia and carbon dioxide, decomposition, and urea crystallization.首先，将氨气吸收剂和重碳酸盐悬浮液混合，并进行氨水和二氧化碳的吸收，生成碳酸氢铵。
First, the ammonia absorbent and heavy carbonate suspension are mixed, and ammonia and carbon dioxide are absorbed to produce ammonium bicarbonate.然后，将碳酸氢铵加热分解，产生氨气和二氧化碳。
Then, the ammonium bicarbonate is heated and decomposed to produce ammonia and carbon dioxide.接着，将生成的氨气和二氧化碳循环利用在吸收步骤中。
Next, the generated ammonia and carbon dioxide are circulated and used in the absorption step.将氨气和二氧化碳重新溶解于水中，形成新的吸收液，用于再次吸收氨气和二氧化碳。
Ammonia and carbon dioxide are re-dissolved in water to form a new absorption solution, which is used to absorb ammonia and carbon dioxide again.最后，利用结晶器将尿素从溶液中结晶出来，形成尿素固体产品。
用自主创新的节能减排技术改造传统水溶液全循环法尿素装置(续前)
１ ３ ． ２ ～１ ４ ． ５
１ ５ ． ６ ～１ ６ ． ２ ｌ ６ ． ６ ～１ ８ １ ７ ． ３ ～１ ８ ． ２
月 份
二 月 份 三 月 份
由表 １可 以看 出 ，通 过 提 高 系 统 人 口 Ｃ Ｏ、 Ｃ Ｏ 含 量 ，提 高 系 统 压 力 ，提 高 炉 温 ， 甲醇 产 量 明显提 高 ；出 口微 量 也 能保 证 在 指标 范 围 内 ；
［ ２ ］ 冯 元 琦 主 编 ．甲 醇 生 产 操 作 问 答 （第 一 版 ） ［ Ｍ］ ． 北京 ：
化 学 工 业 出 版 社 ，２ ０ ０ ０ ．
［ ３ ］ 廖 巧 丽 ，米 镇 涛 主 编 ．化 学 工 艺 学 （ 第一 版） ［ Ｍ］ ．北京 ：
化 学 工 业 出 版 社 ，２ ０ ０ Ｌ
５ 结 束 语
通 过一 系列 地优 化 ，我 公 司低压 醇烃 化 甲醇 联产 合 成氨 系统 渐趋 稳定 运 行 ，虽然 甲醇产量 明 显提 高 ，但 是并 不 能达 到设 计值 ，表 明原 设计 的 甲醇 合 成塔 偏小 ；要 使 甲醇 产量 进一 步 提高 ，可 以考虑 再增 加一 台 甲醇 合成 塔 与现有 的合成 塔 并 联 操作 。醇烃化 系 统 出 口微 量也 能控 制 在氨 合成
反 应要 求 的指标 之 内 ，但 是 在压 缩机 排 污时发 现 有 类似 烃化 物 的乳状 物 ，可 能会 造成 氨合 成催 化 剂 中毒 ；要 解 决 这 一 隐 患 ，建 议 在 烃 化 分 离 器 后 、压缩 机 五段入 口前 增加 一 台氨 冷器 、一 台分 离 器 ，利 用 可利用 资 源 （ 液氨） 在低 温下 进一 步将 精 制 气 中的烃 化物 分 离 出来 ，从而 延长 氨合 成催 化 剂 的寿命 。
水溶液全循环法尿素
水溶液全循环法在尿素生产中，未反应物的分离与回收的方法很多，其中水溶液全循环法是很重要的一种方法。
水溶液全循环法采用两段减压加热分离与回收，即中压分解与回收和低压分解与回收，其中中压分解与回收的量约占未反应物总量的85％～90％，因此，中压分解与吸收的好坏将影响全系统的回收效率及经济技术指标。
在中压分解与回收系统中，中压吸收塔是系统的关键设备，中压分解气中的二氧化碳全部由该设备吸收返回合成塔，因此该设备操作的好坏，直接影响尿素消耗和整个系统的稳定运行。
下面就中压吸收塔的操作加以讨论，以达到优化操作的目的。
1 操作压力的控制氨与二氧化碳的吸收过程，不仅是一个气体溶解在液体中物理吸收过程，而且还伴有体积减小的化学反应，2NH3＋CO2—→NH2COONH4＋Q，因此，增加压力，不仅对物理吸收有利，还有利于甲铵生成反应的平衡；另外经中压吸收塔吸收后的气体送氨冷凝器冷凝，此时中压吸收塔的操作压力除了应满足吸收液平衡蒸汽压外，还应大于氨冷凝器中使氨冷凝的最低压力，后者主要取决于氨冷凝器中冷却水的温度，因为气氨约在40℃下冷凝，对应的饱和蒸汽压为1.585 MPa，加上惰性气体的存在，气氨冷凝条件要求中压吸收压力为1.7～1.8 MPa；由于中压吸收与中压分解组成了中压循环回收系统，所以在中压吸收压力选择上必须考虑中压分解条件，而压力大并不利于甲铵的分解，故在满足吸收和氨冷凝所必须的压力前提下，应选择较低的压力。
综合以上的因素，中压吸收操作压力选择在1.6～1.8 MPa左右。
2 操作温度的控制因为NH3与CO2在吸收塔中的溶解和生成甲铵的反应都放出热量，所以操作温度低对吸收有利，因系统操作压力已固定，溶液中的水碳比受系统水平衡条件的限制而不能任意改变，所以溶液中的温度就决定中压吸收系统的状态，而溶液中的温度又决定了溶液中的氨碳比，氨碳比高温度低，气液平衡时气相中二氧化碳含量低，吸收情况好。
如果中压吸收塔溶液温度维持100℃时，精洗中部温度将达到70℃左右，塔顶气相出口二氧化碳将会增高很多，中压吸收塔鼓泡段温度正常情况下一般控制在90～95℃左右。
国内尿素合成工艺研究
国内尿素合成工艺研究[摘要]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与分析。
【关键词】尿素合成；工艺水溶液全循环法；二氧化碳汽提法；氨汽提法；比较分析尿素是固体氮肥中含氮量最高的肥料，其发展速度已超过了其他氮肥品种。
我国尿素装置主要有水溶液全循环法、二氧化碳汽提法和氨汽提法三种生产工艺。
本文在此简要进行分析。
一、三种尿素合成工艺技术及优缺点1.水溶液全循环法1.1水溶液全循环法工艺特点及优缺点该法合成塔操作压力19.6MPa，温度188℃，NH3/CO2分子比为4.0，CO2转化率约64%。
出合成塔溶液经中、低压分解，二段蒸发造粒得尿素产品。
由于中压分解压力低，分解气的热量除在一段蒸发加热器下段回收少部分冷凝热外，其余大部分热量由于冷凝温度低，只有用冷却水移走。
因此该法蒸汽消耗高，每吨尿素耗蒸汽约1.7吨。
该法无高压分解回收流程，为此高压设备少，投资费用低，但公用工程总体水平消耗较高，且装置规模较小。
近年来，国内的中、小尿素装置进行了一系列技改，从降低蒸汽消耗方面做了大量努力，取得了一定的效果，使蒸汽消耗有所下降。
2. 二氧化碳汽提法2.1二氧化碳汽提法的工艺特点及优缺点二氧化碳汽提法的特点是在最佳氨碳比的条件下，使合成压力降到最低。
同时，在合成压力下进行CO2汽提和冷凝，产生的冷凝热可副产蒸汽作为蒸汽喷射器的动力蒸汽及系统保温。
2.2二氧化碳汽提法工艺优缺点汽提法工艺的出现，突破了传统水溶液全循环法的未反应物回收方式，使尿素生产的辅助能耗大幅度降低。
二氧化碳汽提法克服了传统水溶液全循环工艺的一些缺点，同时减少了设备，简化了流程。
另外，池式冷凝器与传统的降膜式冷凝器比较，合成塔容积减少了40%；因而减少了尿素装置框架的高度；同时增大了传热系数及传热温差，减少了传热面积；增大了操作弹性。
3.氨汽提法3.1工艺特点及优缺点氨汽提法根据不同的生产装置，其流程有一定的区别。
水溶液全循环法尿素工艺技术在中国的发展
前言中国尿素中间试验装置（3000 t/a）于1958年在南京化肥厂建成投产，因此至今年中国尿素工业化生产整整50年了。
试验是从水溶液半循环法开始的，吨尿尾气中氨量为650 kg左右，后发展到高效半循环，即一段分解气中氨回收利用程度有所提高，但尾气中仍有176 kg氨。
1960年我国引进前苏联10 kt/a不循环法尿素装置在太原化肥厂投产。
1962年南京永利宁厂半循环装置通过国家技术鉴定。
根据此工艺由化四院设计的2套40 kt/a半循环法装置先后在上海吴泾化工厂和浙江衢州化工厂投产。
1966年我国引进荷兰Stamicarbon公司的两套80 kt/a水溶液全循环工艺装置在泸州天然气化工厂投产，同时化四院利用上海化工研究院测试的水溶液全循环法工艺技术数据，并借鉴进口装置的设备结构，自行设计了80 kt/a和110 kt/a尿素装置(整个装置的设备也均由国内生产)，于1966年11月在石家庄化肥厂投入生产。
该厂因**干扰，试完车后就停车。
直至1970年1月，湖南湘江氮肥厂新建的45 kt/a合成氨配80 kt/a尿素装置投产，可以说这是国产化的第一套水溶液全循环法工艺装置，采用的是预分离工艺，衬里式合成塔（内径1.4 m）由上海锅炉厂试制，这也是国产第一台尿塔，一吸塔精洗段为浮阀塔，也是第一台。
笔者组织和指挥了中国第一套国产化尿素装置的投产，并不断地改进和完善，使装置运转正常化。
上世纪70年代开始至80年代初，我国建设80～110 kt/a中型规模的尿素装置有32个厂，38套（包括两套进口），称前38套。
这期间不断对中尿设计进行修改，前后共有四个版本。
第四版是较为完善的一个版本，如浙江衢化、江西氨厂等都使用此版本建设。
1986年我国尿素工业掀起了一个新的发展**，即众多的小氮肥厂进行改产尿素的技术改造，使小氮肥厂发生了质的变化，首先3套40 kt/a水溶液全循法小尿素试验装置在山东邹城、平度和河南辉县相继投产，特别是由笔者带队开车的辉县装置一次投产成功，给当时占我国合成氨产量50%的小氮肥厂由碳铵改产尿素展现了美好的前景。
水溶液全循环法生产尿素的工艺流程
水溶液全循环法生产尿素的工艺流程文档下载说明Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document 水溶液全循环法生产尿素的工艺流程can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you! In addition, this shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!水溶液全循环法是一种常用于生产尿素的工艺流程，它通过循环利用水溶液中的废热和副产物，实现了资源的高效利用和能量的节约。
下面是水溶液全循环法生产尿素的详细工艺流程。
1. 原料准备阶段。
在这个阶段，主要是准备尿素生产所需的原料。
原料包括氨气（NH3）和二氧化碳（CO2）。
氨气通常是通过氨合成反应从氮气和氢气中制备得到，而二氧化碳通常是从空气中或者工业过程中的烟气中提取得到。
水溶液全循环法生产尿素工艺
水溶液全循环法生产尿素工艺水溶液全循环法生产尿素工艺-标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII职业技术学院毕业论文（设计）(冶金化工系)题目水溶液全循环法生产尿素工艺专业应用化工技术班级姓名学号指导教师完成日期 2010年6月25日-2010年10月10日目录摘要 (1)第一章概述 (2)尿素的物理化学性质和用途 (2)尿素的物理性质 (2)尿素的化学性质 (2)尿素的用途 (2)尿素的生产方法简介 (3)水溶液全循环法 (4)汽提法 (4)水溶液全循环法和CO2汽提法两种方法的比较 (4)水溶液全循环尿素工艺的优、缺点 (5)C02汽提法尿素工艺的优、缺点 (6)尿素的发展前景与展望 (6)第二章水溶液全循环法生产尿素的原理 (9) 化学反应 (9)反应原理 (9)第三章水溶液全循环法的生产工艺流程 (11) 原料的准备 (11)氨 (11)二氧化碳 (11)尿素的工艺流程图 (11)原料的净化与输送 (13)二氧化碳脱硫与压缩原理 (13)液氨的净化与输送 (13)尿素的合成 (14)液氨和二氧化碳直接合成尿素 (14)合成尿素的理论基础 (14)中压分解与吸收 (14)低压分解与吸收 (15)尿素溶液的蒸发与造粒 (15)第四章物料衡算和热量衡算 (16)物料衡算 (16)数据采集 (16)基本物料衡算 (16)热量衡算 (17)数据采集 (17)基本热量衡算 (18)第五章生产尿素的工艺条件及主要设备 (19) 生产尿素的工艺条件 (19)温度 (19)氨碳比 (20)水碳比 (20)操作压力 (20)反应时间 (21)生产尿素的主要设备 (21)脱硫塔 (21)合成塔 (21)高压混合塔 (23)中压分解加热塔 (23)中压分解分离塔 (23)中压吸收塔 (24)氨冷凝器 (24)低压分解精馏塔 (25)低压吸收第一氨基甲酸铵冷凝器 (25)低压吸收第二氨基甲酸铵冷凝器 (25)致谢 (27)参考文献 (28)摘要受中国的基本国情决定，中国的农业发展在未来的很长一段时间里都将占据着主要的地位，化肥在农业中的地位是不可缺少的。
水溶液全循环法与ACES21法尿素生产工艺对比
６０ ０ ） １３ １ （ 川化股份有限公 司，四川 成都
［ 中图分类号］Ｔ １４ ［ Ｑ４ ． １ ４ 文献标识码］ Ｂ ［ 文章编号 】１０ ９３（０１０ ０１ — ４ ０４— ９２ ２１）６— ０ １ ０
川化股份有 限公司化肥厂现有 ２ 套尿素生产
温度／ ℃
Ｎ／ Ｃ
１３ ８ ３ ７ ～３ ８ ． ． ５ ７
ｃ２ ０ 转化率／ ％
合成塔出 口物料 组成（ ／ （ ｇ 量） ％ ｋ ）
Ｕｒ
２ ． ３ １ ７ ． ０ ３ ． ３ １００ ０ ） ９７ （ ８ ７ ） Ｏ １ （ １ ．４ ０
ＣＯ２ ＮＨ３
１． ６ ５５ １ ） ５ ３ （７ ． ２
ｌ．４ ４ ３８ ） ２９ （ ３ ．４
３ ． ３ １３ ８９ ） ３ ． ８ １２ ６７ ） ６ ８ （ ７ ． ５ ８３ （ ８ ．３
汽提塔出 口液相物料 组成（ ／ （ ｇ 量） ％ ｋ ）
图 ｌ 水溶 液全循 环 法合成 塔流程
ＣＯ２ ＮＨ３
ｌ． ９ ３６ ７ ） ３ ７ （ １． ８
循 环利 用 。
Ｃ： Ｏ 压缩机设计指标
入 口压力 ／ ａ ＭＰ
０ １ ．１ ５ １． ５７ ＯＯ ． ３一Ｏ． ６ Ｏ９ ２ ０—２１
出 口压力／ ａ ＭＰ
合成塔设计指标
压 力／ Ｐ Ｍａ
１． ５ ２
１． ９６ １３ ｌ８ ８ ８ ３ ８ ４． ． ２ ６ ２—６ ７
表 １ ２套装置压缩 、合成工序主要数据对比
项 目 Ａ Ｅ ２ Ｃ Ｓ１ 水溶液全循环
式液 氨泵分 别将 Ｃ ： Ｏ 原料 气和液 氨加 压至 ２ １ Ｍａ Ｐ 送人合成塔 ，合 成塔反应液直 接进入 中压
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关键词
尿素生产工艺 ； Ｃ Ｓ １法 ； Ａ Ｅ２ 水溶液全循环法 ； 比较
川化股 份 有限公 司化 肥厂 现有 ２套 尿素生 产
和过量的 Ｎ ， Ｈ 吸收生 成 甲铵液返 回合成塔循环
利用。
装置 ， 其中一尿装置采用传统水溶液全循环法工 艺， 主要包 括合 成 、 段分 解 、 段 吸收 、 段蒸 发 两 三 两
川 化
２ １ 年 第 ３期 ０１
来 统
来 自二
图２ Ａ Ｅ Ｃ Ｓ工艺高压圈流程
２ 套装置压缩、 合成工序主要数据对比见表 ｌ 。
表 １ ２套装置压缩 、 合成 工序 主要数据对比
注： 物料量 以吨尿素计 ， 下同。
在水溶液全循环法尿素装置 中， 成采用高 合 Ｎ Ｃ 在合成塔 内实现了高 Ｃ ： ／， Ｏ 转化率 ， 但大量的 未反应物在后续系统中分解 、 回收 ， 使后续系统的
至中压吸收塔， 大部分被循环冷却水 移走 以达 到
系统热量平衡 ， 大部 分反应热未 能进行有效地 回 收利用。在 Ａ Ｅ ２ 尿素装置 中， 成在较低操 Ｃ Ｓ１ 合
负荷比较高； 合成塔 中多余 的反应热 由过量氨带
Hale Waihona Puke 作压力和较低的 Ｎ Ｃ下进行 ，Ｏ 转化率不是 很 ／ Ｃ：
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１ １ 压 缩和合 成 工序 ．
液相送 至净化工段。尿素合 成塔改造后增加 了
ｌ 块高效塔 盘， ２ 以获得较高 的 Ｃ Ｏ 转化率 ； Ｏ Ｃ： 汽提塔通过降膜管上的液体分布器和塔底的 Ｃ Ｏ 气体分布器的特殊设计 ， 以获得较高的汽提效率。 在高压圈内实现 了尿素合 成、 部分未反应物 的分 解和回收 ， 余热的回收和利用 ， 以及惰性气体的洗
川 化
７
高， 但通过 与 合 成 等 压 的 条 件 下 采 用 Ｃ 汽 提 ， Ｏ
系统 的 Ｎ 和 Ｃ 比水 溶液 全循环 法 少得 多 ， Ｈ Ｏ 减 轻 了后续 系统 的负荷 。 １２ 中低 压分 解和 吸收 工序 ．
将大部分未反应的 Ｃ Ｏ 和过量 Ｎ ， Ｈ 汽提出来 ， 在 甲铵冷凝器内继续进行合成尿素的反应 ， 合成塔
２ １ 年 第 ３期 ０１
川 化
５
水 溶液 全 循 环 法 与 Ａ Ｅ ２ Ｃ Ｓ １法尿 素 生产 工 艺 对 比
￣／ － －黄
摘
涛， 王世桃 ， 杨道金
要 通过对川化股 份有 限公司化 肥厂 Ａ Ｅ ２ 法 尿素装 置 和水溶 液全 循环 法尿 素装置 的对 ＣＳ１
比， 可以看出 Ａ Ｅ ２ Ｃ Ｓ １法尿素装置工艺相对合理 ， 装置运行周期 较长 ， 操作弹性较大 ， 热能 得到了有效地
１ 工艺流 程及 工艺参 数对 比
２ 套装置工艺流程的主要区别在于对未反应
物 的分 解和 回收 、 热能 回收 ， 溶液全 循环 法装 置 水 的所有 未反应 物直 接 进入 中低 压分解 、 回收系统 ， 合 成塔 中多余 的反 应 热被过 量 氨最终 带 至 中压 吸
图 １ 水 溶 液 全 循环 法 合成 塔 流 程
中多余反 应 热被过 量氨 带至 甲铵冷 凝器 中进 行 回 收 利用 ， 维持 系统 的热平 衡 ， 高压 圈 内实现 了未 在
２ 套尿素装置都采用两段降压分解、 吸收， 对 尿素 溶液 中 的未 反应 物进 行 分解 和 吸收 。２套装
置 中低压分 解 、 吸收 流程 分别 如 图 ３和 图 ４， 中 其 低 压分解 、 回收工段 的相关 数据 对 比如表 ２ 。
为离心式 ， 电机驱动 ； 液氨泵为往复式 。自压缩机 来 的大部分 Ｃ ： Ｏ 进人汽提塔 ， 余下的部分进入合
成 塔 。汽提 塔气 相 进 入 立 式浸 没 式 甲铵 冷凝 器 ，
提塔将大部分 未反应物 汽提 出来在高压 圈 内循 环， 合成圈多余 的反应热通过 甲铵冷凝器 内冷凝
液循 环 副产蒸 汽进 行 回收 。
涤等。
水溶液全循环法装 置合成塔流程如 图 １ 。４ 台４列对置平衡活塞式 Ｃ ： Ｏ 压缩机和 ３台往复式
液氨泵分别将 Ｃ Ｏ 原料气和液氨加压至 ２ Ｐ １Ｍ ａ 送入合成塔 ， 合成塔反应 液直接进入 中压分解 回
收系统进行逐级降压分解 回收， 将未反应的 Ｃ Ｏ
６
８
川 化
表２ ２套装置 中低压分 解、 回收工段 的相 关数 据对 比
２１ ０ 第 ３期 １年
在水 溶 液全 循 环 尿 素 装 置 中 ， 量 未 反 应 的 大 Ｃ 吨尿 素 ４ ３ ８ ｇ 和 大量过 剩 的 Ｎ 吨 尿 Ｏ（ ３ ．４ｋ ） Ｈ（
ＡＥ Ｃ Ｓ工艺 尿素装 置 高压 圈流程 如 图 ２ Ｏ 。Ｃ ： 压 缩 机 采 用 日本 三 菱 重 工制 造 的离 心 式 Ｃ 压 Ｏ 缩机组， 使用 ４ ０ＭＰ ． ａ蒸汽 轮机 透平 驱动 ； 甲铵泵
收塔 ， 大部分反应热被循环冷却水 移走而未 回收 利用。Ａ Ｅ ２ 工艺装置在合成圈中通过 Ｃ ： Ｃ Ｓ１ Ｏ 汽
和 自然通 风造 粒等工 序 ， 生产 能 力 为 １０ｋ ａ 二 ６ ｔ ； ／
尿装置原采用 日本东洋工程公司（ Ｅ ） Ｔ Ｃ 水溶液全
循环 改 良 Ｃ 法 工 艺 ，０ ３年 采 用 该 公 司 的 Ａ — ２０ Ｃ
Ｅ ２ 工艺进行增 产、 Ｓ１ 节能技术改造 ， 装置主要包 括合成 、 净化 、 回收 、 浓缩、 造粒、 工艺冷凝液处理 等工序 。改 造后设 计 的 生产 能力 为 ７０ｋ ａ ２ ｔ 。以 ／ 下从工艺流程 、 工艺参数、 消耗及 能耗等方面对 ２ 套 装 置进行 比较 。
反应 的 Ｎ ， Ｃ Ｈ 和 Ｏ 在合成圈内循环， 并充分 回收
反应 热 ； 经过 Ｃ 汽 提后 ， 入 中低 压 分解 、 Ｏ 进 回收
至 闪蒸槽
图 ３ 水 溶液 全 循 法 环 法 中 低 压 分解 丰】 收 流 程 【 回
至一段蒸发器
高
压
吸
收
塔
图４ Ａ Ｅ２ Ｃ Ｓ １工艺中低压分解和回收流程