三种尿素合成工艺及技术特点比较
几种尿素生产工艺的介绍
几种尿素生产工艺的介绍
尿素是一种重要的化学品，广泛应用于农业、化工和医药行业等领域。
它是由二氧化碳和氨制得的无色结晶固体，是一种重要的氮肥和原料。
目前，常用的尿素生产工艺有以下几种：
1. 阿姆莱尔工艺：
阿姆莱尔工艺是目前最常用的尿素生产工艺之一。
该工艺采用高温高压的反应条件，将二氧化碳和氨反应生成尿素。
该工艺具有反应速度快、产率高的优点，并且可以使用多种原料进行尿素生产。
2. 巴斯夫工艺：
巴斯夫工艺是另一种常用的尿素生产工艺。
该工艺采用低温低压的反应条件，通过二氧化碳和氨的催化反应生成尿素。
相比于阿姆莱尔工艺，巴斯夫工艺具有能耗低、生产成本较低的优点。
3. 胺法工艺：
胺法工艺是利用甲胺和尿素成核剂合成尿素的工艺。
该工艺主要有蒸氨法和溶液法两种方式。
通过溶液法，先通过甲胺和尿素成核剂反应生成尿素溶液，再经过结晶和干燥工艺得到尿素产品。
胺法工艺主要适用于小规模尿素生产企业。
4. 杜邦工艺：
杜邦工艺是一种较新的尿素生产工艺，主要采用液相催化反应。
该工艺通过二氧化碳和氨的反应生成碳酸氨，然后经过分解反应生成尿素。
杜邦工艺具有能耗低、生产效率高的优点，但需要较高的催化剂。
总的来说，尿素的生产工艺多样化，根据不同的实际情况和需求，可以选择合适的工艺进行尿素生产。
以上介绍的几种工艺只是其中的一部分，随着科技的发展和研究的深入，尿素生产工艺还将不断创新和完善。
《各种尿素工艺概述》课件
尿素运输方式
尿素的运输方式包括汽车、火车和船 舶等，根据运输距离和数量选择合适 的运输方式。
04
尿素生产工艺的优化与改 进
尿素合成工艺的优化与改进
总结词
提高尿素合成效率，降低能耗和减少环境污染
详细描述
采用新型催化剂，提高尿素合成的反应速度和转化率；优化反应温度和压力，降 低能耗；改进工艺流程，减少副反应和废弃物排放，降低环境污染。
国际尿素生产工艺的实际应用案例
欧洲化肥研究所（IFDC）
01
在尼日利亚采用水溶液全循环法尿素工艺，实现了尿素生产的
本土化，提高了当地农业生产水平。
美国孟山都公司
02
在巴西采用高压合成塔水溶液全循环法尿素工艺，产品品质优
良，满足了当地农业需求。
印度巴塞尔公司
03
在印度采用管式反应器尿素工艺，实现了尿素生产的高效、环
1950年代
随着技术的进步，尿素合 成塔和高压循环系统的改 进，尿素生产进入大规模 工业化阶段。
1980年代至今
尿素生产工艺持续优化， 提高能效、降低能耗、减 少排放成为主要发展方向 。
尿素生产工艺的种类
高压合成工艺
在高压条件下进行尿素合 成反应，工艺流程简单， 但能耗较高。
低压合成工艺
在较低压力下进行合成反 应，能耗较低，但工艺流 程较为复杂。
尿素生产工艺的未来展望
新型尿素生产技术的研发
随着科技的不断进步，未来将会有更多新型的尿素生产技术被研发出来，以提高生产效率 和降低生产成本。
环保标准的进一步提高
随着环保意识的不断提高，未来尿素生产的环保标准将会进一步提高，以减少对环境的污 染和破坏。
智能化、自动化技术的广泛应用
尿素生产工艺及技术特点
尿素生产工艺及技术特点3.1 概述当代尿素生产，不论是采用哪种流程，基本由六个工艺单元，即原料供应、尿素的高压合成、含尿素溶液的分离过程、未反应氨和二氧化碳的回收、尿素溶液的浓缩、造粒与产品输送和工艺冷凝液处理，其基本过程如图3-1所示。
原料CO2和NH3被加压送到高压合成圈，反应生成尿素，二氧化碳转化率在50%~75%范围，此过程被称为合成工序；分离过程与未反应物回收单元承担着把未转化为尿素的氨和二氧化碳从溶液中分离出来，并回收返回合成工序，因此这两个单元被统称为循环工序；最后在真空蒸发和造粒设备中把70%~75%的尿素溶液经浓缩加工为固体产品，称为最终加工工序。
图3-1 尿素生产基本流程尽管尿素生产的基本过程相似，但在具体的流程、工艺条件、设备结构等方面，不同工艺存在一定的差异。
迄今世界各地的尿素工厂，绝大多数都是由几家工程设计公司所开发设计的，已形成几种典型的工艺流程，典型的有荷兰斯太米卡邦（Stamicarbon）公司的水溶液全循环CO2气提法、意大利斯那姆（Snamprogetti）公司的氨气提法和蒙特爱迪生集团公司的等压双循环工艺（IDR）、日本三井东亚—东洋工程公司的全循环改良“C”法和改良“D”法及ACES 法、美国尿素技术公司UTI的热循环法尿素工艺（HR）等。
但不论是哪种工艺流程，生产过程中主要原料NH3和CO2的消耗基本上是相同的，其流程的先进与否主要表现在公用工程即水、电、汽的消耗上。
尿素生产流程的改进过程，实质就是公用工程消耗降低的过程。
目前国内建有尿素装置200多套，规模分为大型(48万吨/年以上)、中型(11万吨/年以上)、小型 (4万吨/年以上)。
中、小型尿素装置均采用国内的水溶液全循环技术，大型装置多采用国外引进工艺技术。
在国内的大型尿素装置工艺技术中，多数采用CO 2气提工艺和氨气提工艺。
目前设计的采用CO 2气提工艺和氨气提工艺的尿素装置，其尿素氨耗基本接近于理论水平，公用工程消耗更低，相对于传统的设计，其投资更低。
尿素生产工艺设计
尿素生产工艺设计尿素是一种重要的化肥，广泛应用于农业生产中，有着巨大的市场需求。
因此，设计一个高效的尿素生产工艺对于提高生产效率和降低生产成本非常重要。
下面将从原料选择、生产工艺流程、设备选型以及工艺参数控制等方面进行详细的设计。
一、原料选择尿素的主要原料为天然气和氨气，因此在工艺设计中需要选择高纯度的天然气和氨气作为原料。
同时，还需要选择适合的助剂用来提高尿素的质量和生产效率。
二、生产工艺流程尿素的生产工艺主要包括氨合成、尿素合成和尿素精制三个步骤。
1.氨合成氨合成是将天然气进行催化合成生成氨气的过程。
该过程通常采用床透气式催化合成反应器。
天然气经过净化处理后，与过热蒸汽在反应器中通过催化剂的作用进行反应生成氨气。
反应过程中需要控制反应温度和压力以及催化剂的使用量。
2.尿素合成尿素合成是将氨气与二氧化碳进行反应生成尿素的过程。
该过程通常采用尿素合成反应器。
反应器中的氨气和二氧化碳在一定的温度和压力下通过催化剂的作用进行反应生成尿素。
反应过程中需要控制反应温度、压力和催化剂的使用量以及氨气和二氧化碳的供给比例。
3.尿素精制尿素精制是将合成的尿素进行脱水、结晶和干燥等处理，提高尿素的纯度和产品的质量。
该过程需要通过脱水塔、结晶塔和干燥器等设备进行操作。
脱水塔用来去除尿素中的水分，结晶塔用来将脱水后的尿素进行结晶，干燥器用来将结晶的尿素进行干燥处理。
三、设备选型在尿素生产工艺中，需要选用合适的反应器、分离塔和干燥器等设备。
反应器和分离塔通常采用不锈钢材料，具有耐腐蚀性和耐高温的特点。
干燥器通常采用旋转式干燥器或流化床干燥器，具有较好的干燥效果和操作性能。
四、工艺参数控制在尿素生产工艺中，需要对反应温度、压力、催化剂的使用量以及原料供给比例等工艺参数进行控制。
通过合理地控制工艺参数，可以提高尿素的合成速度和产品质量。
综上所述，设计一个高效的尿素生产工艺需要从原料选择、生产工艺流程、设备选型以及工艺参数控制等方面进行综合考虑。
尿素生产工艺流程简介
尿素生产工艺流程简介尿素生产是一种重要的化学工艺，被广泛应用于农业、环保和化工等领域。
下面是一篇700字的尿素生产工艺流程简介。
尿素的生产工艺流程通常分为合成氨、合成尿素和后处理三个步骤。
下面我将对每个步骤进行简要介绍。
第一步是合成氨。
合成氨的工艺主要有两种，即氨合成工艺和氨与二氧化碳合成尿素工艺。
常用的氨合成工艺是经过催化剂作用将氮气和氢气反应生成氨气。
该过程需要高温和高压，常用的催化剂是铁系催化剂。
氨与二氧化碳合成尿素工艺是通过将合成氨与二氧化碳在高压下经过催化剂作用反应生成尿素。
第二步是合成尿素。
合成尿素是通过将合成氨和二氧化碳在高压下经过催化剂作用反应生成尿素。
该反应需要一定的温度和压力条件，常见的催化剂是铁催化剂。
在反应器中，通过循环加氨、循环加碳、解除温降、恒压缩氨和恒压加尿素等操作，可以使合成尿素反应的条件保持在最佳状况，提高反应速率和产率。
第三步是后处理。
后处理主要包括结晶分离和尿素质量提升两个过程。
结晶分离是将合成产生的尿素液体经过蒸发、冷凝和结晶等操作，去除其中的杂质，使尿素纯度达到要求。
尿素质量提升是通过蒸汽加热、压力升高、结晶分离和溶液冷却等操作，使尿素结晶的纯度和颗粒度达到要求。
尿素生产过程中还有一些辅助工艺，如进料输送、催化剂通道、废水处理和废气处理等。
进料输送是指将原料通过输送带、皮带输送机和螺旋输送机等装置转移到反应器中。
催化剂通道是指将催化剂从储存罐中转移到反应器中。
废水处理是指将生产过程中产生的废水进行处理，以达到环境保护的要求。
废气处理是指将生产过程中产生的废气进行净化，避免对环境造成污染。
综上所述，尿素的生产工艺流程包括合成氨、合成尿素和后处理三个步骤，其中合成氨和合成尿素是尿素生产的核心步骤，后处理是保证尿素质量的关键环节。
在整个生产过程中，还需要对原料和产品进行输送、催化剂进行通道，以及处理产生的废水和废气等辅助工艺。
这些工艺的运行与控制直接关系到尿素生产的效率和质量。
尿素的生产工艺
尿素的生产工艺尿素是一种重要的氮肥和化学原料，其生产工艺主要包括合成氨和尿素合成两个步骤。
合成氨过程一般采用哈贝法或氨气的氧化法。
哈贝法是一种传统的工艺，主要由天然气蒸汽重整和催化转化、高压电解和催化转化等步骤组成。
首先，天然气与水蒸汽在催化剂的存在下进行重整反应，生成合成气体。
然后，合成气体通过催化转化反应生成氨气。
最后，氨气经过高压电解反应，生成纯氨气。
气体中的水分、硫化物和其他杂质则通过各种净化步骤被去除。
另一种常用的合成氨方法是氨气的氧化法。
这种方法主要通过将氨气与氧气反应生成一氧化氮（NO），然后在催化剂的存在下与空气中的氧气反应生成二氧化氮（NO₂），再经过水的吸收去除杂质。
最后，将二氧化氮还原成氨气和水，利用吸收溶液进行洗涤和净化，得到纯度较高的合成氨。
尿素合成主要采用尿素脲法或碳酸氨法。
尿素脲法是目前主流的生产工艺，其原料是合成氨和二氧化碳。
首先，将合成氨和二氧化碳按一定的比例混合，然后经过高温和高压的催化反应生成尿素。
反应过程中需要控制反应温度、压力和催化剂的使用，以提高反应效率和产量。
随后，尿素溶液通过分馏塔进行精馏，得到纯净的尿素。
碳酸氨法是另一种常用的尿素合成方法。
该方法将合成氨与液态二氧化碳反应生成尿素。
在反应过程中，合成氨和液态二氧化碳以一定的比例混合，然后通过高温和高压的催化反应生成尿素。
最后，通过冷却和净化过程，得到纯度较高的尿素。
尿素的生产工艺需要控制反应条件、催化剂的选择和使用，以及合理的工艺流程等因素。
随着技术的发展，尿素生产工艺不断改进和优化，以提高生产效率、降低能耗和环境污染。
同时，通过循环利用废水和废气，实现资源的节约和环境保护。
尿素调制方法
尿素调制方法尿素是一种重要的化学物质，广泛应用于化肥生产、动物饲料添加剂以及其他工业领域。
尿素的调制方法有多种，下面将详细介绍一种主要的制备尿素的方法。
尿素的制备方法主要有合成法和提取法。
合成法是通过化学反应将尿素合成出来，而提取法则是从天然物质中提取尿素。
合成尿素的方法是最常用的制备尿素的方法之一，其中最为常见的是通过哈伯－波希耶反应将氨和二氧化碳合成尿素。
该反应以高温高压下进行，需要使用催化剂和合适的条件。
首先，将氨气和二氧化碳气体分别加热压缩，使其达到一定的反应条件。
然后，将两种气体混合在一起，并通过催化剂的作用，使气体产生化学反应。
在反应过程中，氨与二氧化碳经过一系列反应步骤，逐渐转化为尿素。
最后，通过冷却和蒸发的过程，将尿素从反应混合物中分离出来。
尿素的合成反应中，催化剂起着非常重要的作用。
目前，常用的尿素合成催化剂有铁分子团和钴分子团。
这些催化剂能够提高尿素合成反应的速率和产率，使得尿素的合成更加高效。
除了合成法，提取法也是一种制备尿素的方法。
提取法是将尿素从天然物质中提取出来，其中最常用的方法是从尿液中提取。
尿液中含有约1%的尿素，通过蒸发浓缩、结晶等方法可以将尿素分离出来。
首先，将尿液进行蒸发浓缩，使其浓度增加。
然后，通过降温结晶的方式，将尿液中的尿素结晶出来。
最后，经过过滤和干燥等处理，可以得到纯净的尿素。
虽然提取法可以从尿液中提取尿素，但是该方法的效率比较低，且成本较高。
因此，在工业生产中，更多采用合成法来制备尿素。
尿素的制备方法中，合成法是最常用的方法。
通过合成法制备尿素，可以高效地转化氨和二氧化碳为尿素，且催化剂能够提高尿素合成反应的效率。
通过不断优化合成方法和改进催化剂，尿素的产量和质量也得到了提高。
此外，尿素的制备方法还有其他一些，如微生物发酵法、电解法等。
这些方法也都有各自的优缺点，适用于不同的生产情况和需求。
总之，尿素是一种重要的化学物质，广泛应用于各个领域。
目前，合成法是最主要的尿素制备方法，通过化学反应将氨和二氧化碳合成尿素。
国内尿素合成工艺研究
科技专论国内尿素合成工艺研究山西潞安煤基合成油有限公司(山西长治) 崔保命【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℃，NH 3/CO 2分子比为4.0，CO 2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CO 2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。
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三种尿素合成工艺及技术特点比较
摘要：尿素是氮肥中含氮量最高的肥料，还可以部分代替蛋白质饲料，也是树脂、塑料、炸药、医药、食品等工业的重要原料。
我国尿素装置采用的生产工艺主要有水溶液全循环法、二氧化碳汽提法和氨汽提法3种。
本文对它们的工艺及其适用范围进行比较和分析。
关键词：尿素合成水溶液全循环法二氧化碳汽提法氨汽提法
我国目前大多数中小型尿素装置采用的是水溶液全循环法，特点是合成塔内转化率高，未反应物三段减压分解，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。
不论采用哪种流程，基本由六个工艺单元，即原料供应、尿素的高压合成、含尿素溶液的分离过程、未反应氨和二氧化碳的回收、尿素溶液的浓缩、造粒与产品输送和工艺冷凝液处理，如图1-1所示。
尿素生产的基本过程相似，但在具体的流程、工艺条件、设备结构等方面，不同工艺存在一定的差异。
一、3种尿素合成工艺的特点
1.水溶液全循环法
水溶液全循环法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。
2.二氧化碳汽提法
二氧化碳汽提法由以下工序组成：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，并设置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，并作蒸汽喷射器的动力蒸汽及系统保温。
CO2汽提法工艺与氨汽提工艺相比，CO2汽提压力较低、效率高，因此只需低压分解而不需中压分解也能满足生产要求。
汽提法工艺改进后，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，在我国新建的装置和大型装置的改造中，大都采用新型的汽提法新工艺。
3.氨汽提法
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，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。
二、几种尿素合成工艺的比较
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，使工艺复杂设备多，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，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
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，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，但占地面积较大。
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。
4.加氧量
改进型CO2汽提工艺加入系统的氧的体积分数到0.6%就能保证正常运行；虽然氨汽提工艺的加氧的体积分数只有0.35~0.45%，但实践中，CO2氨汽提塔腐蚀严重，塔底须加空压机补充氧量带来的不足，而水溶液全循环尿素工艺中的加氧的体积分数是0.5%。
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，而氨汽提工艺除高压圈设备和水解塔外，中压分解系统的设备也易腐蚀。
CO2汽提工艺的尿塔寿命一般在19~25年，CO2汽提塔的使用寿命在17~21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。
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。
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。
三、结语
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。
参考文献：
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(02) .
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