專利名稱：水溶液全循環尿素節能生產工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及尿素產生工藝，尤其涉及水溶液全循環尿素節能生產工藝。
背景技術：
現有的尿素生產工藝主要有傳統的水溶液全循環生產工藝以及汽提法尿素生產工藝，前者存在消耗高、尾氣易燃爆和排出廢液含氨和尿素超標等問題，后者在汽提效率低時分解回收系統負荷增加，氨及二氧化碳消耗加大，且操作彈性差、操作要求苛刻。并且，上述的兩種工藝，高壓合成系統設備臺數多，系統較為復雜，操作可控性差，熱能回收利用欠佳,投資成本也較高
發明內容
本發明的目的就是為了克服現有的尿素生產工藝中存在的系統較為復雜，操作可控性差，熱能回收利用欠佳，物料消耗高，投資成本較高等缺陷而提供一種工藝流程簡單，操作可控性好，物料消耗低，熱能回收利用好，投資成本低，污染少的水溶液全循環尿素節能生產工藝。本發明的目的可以通過以下技術方案來實現水溶液全循環尿素節能生產工藝，包括如下工序高壓合成工序來自氨庫的原料液氨，經液氨泵加壓到20 23MPa后送往液氨預熱器加熱到70°C后分為兩路，一路和來自CO2壓縮機20 23MPa的CO2 —起進入合成塔塔頂分布器；另一路通過尿素合成塔底部進入，在塔內完成等溫高壓合成反應，反應產物從塔的頂部出來；循環回收工序從合成塔出來的反應混合物先后經過中壓分解吸收和低壓分解吸收后，尿素濃度達到67%左右，溫度為140°C，然后送入蒸發系統；尿素尾氣通過高效安全的尾氣凈氨處理后放空；蒸發工序從低壓循環系統來的尿素溶液送入逆流降膜式預濃縮器，以中壓分解氣作熱源進行預濃縮，將尿液濃度從67%提高到85% ;用膨脹蒸汽和蒸汽冷凝液作熱源對85%尿液進行加熱再濃縮，而后送至尿素造粒塔進行造粒；解吸、水解工序碳銨液由解吸泵送至解吸水解系統，采用蒸汽加熱氣體，使塔底排出的解吸凈水中尿素及氨含量彡5ppm。優選的，所述高壓合成工序中進入合成塔塔頂分布器的一路為占總量80%的NH3和103°C甲銨液，所述進入尿素合成塔底部的另一路為占總量20%的NH3。優選的，所述高壓合成工序中的尿素合成塔為液相逆流換熱式等溫合成塔。優選的，所述循環回收工序中所述尾氣凈氨處理采用的是臥式浸沒式尾氣吸收器，處理后的氨含量小于I %。優選的，所述循環回收工序中所述中壓分解吸收壓力為I. 7MPa，所述低壓分解吸收壓力為O. 3MPa。
優選的，所述蒸發工序中對85%尿液進行的加熱再濃縮是兩段式加熱再濃縮，先使尿液濃度從85%提高到95%，完成對尿素的一段蒸發，出一段蒸發器的尿液再經過二段蒸發加熱器，濃縮至99. 6%左右。優選的，所述解吸、水解工序中解吸水解塔底出來的188°C解吸凈水、解吸水解塔頂出來的160°C的解吸氣分級利用于尿素分解工序。與現有技術相比，本發明的有益效果如下I、循環回收工序中采用中壓分解吸收和低壓分解吸收，即使在汽提效率低時分解回收系統負荷也不會增加，不會導致物料消耗增加。2、解吸水解塔底出來的解吸凈水、解吸水解塔頂出來的解吸氣分級利用于尿素分解工序，利于節省蒸汽、維持系統水平衡。 3、合成塔采用液相逆流換熱式等溫合成塔，優化合成反應，提高了二氧化碳的轉化率，從而也提高了設備的整體生產能力，降低了后續工序的負荷及物料的消耗。4、尾氣凈氨處理采用的是臥式浸沒式尾氣吸收器，處理后的氨含量小于1%，更大程度的降低了尾氣排放對大氣造成的污染。
圖I為本發明水溶液全循環尿素節能生產工藝流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。實施例如圖I所示的水溶液全循環尿素節能生產工藝，主要設備包括液相逆流換熱式尿素合成塔、尿素中壓吸收塔、臥式浸沒式尾氣吸收器、蒸發式冷凝器和解吸水解塔，其工序如下I)高壓合成工序來自氨庫的原料液氨，經液氨泵加壓到20 23MPa后送往液氨預熱器，被加熱到70°C分為兩路，一路約為總量80%的順3、103°C甲銨液和來自CO2壓縮機20 23MPa的CO2一起進入合成塔塔頂分布器；另一路約20%的NH3通過尿素合成塔底部進入，在塔內完成等溫高壓合成反應，反應產物從塔的頂部出來。工業生產尿素的反應分兩步進行，第一步由氨和二氧化碳反應生成中間產物氨基甲酸銨(簡稱甲銨)，其反應式為2NH3 (液)+CO2 (氣)=NH4COONH2 (液)+Q1第二步由甲銨脫水生成尿素，其反應式為NH4COONH2 (液)=CO (NH2) 2 (液)+H2O (液)-Q2第一步反應是一個可逆的強放熱反應，生成氨基甲酸銨的反應速度比較快，容易達到化學平衡，且達到化學平衡后二氧化碳轉化為氨基甲酸銨的程度很高。第二步反應是一個可逆的微吸熱反應，需要在液相中進行，反應速度慢，需要較長時間才能達到化學平衡，即使達到化學平衡也不能使全部氨基甲酸銨都脫水轉化為尿素。2)循環回收工序
從合成塔出來的反應混合物先后經過中壓分解吸收(壓力I. 7MPa)和低壓分解吸收(壓力O. 3MPa)后，尿素濃度達到67%左右，溫度為140°C，然后送入蒸發系統；尿素尾氣通過高效安全的尾氣凈氨處理后(氨含量小于1% )放空。3)蒸發工序從低壓循環系統來的尿素溶液送入逆流降膜式預濃縮器，以中壓分解氣作熱源進行預濃縮，將尿液濃度從67%提高到85% ;用膨脹蒸汽和蒸汽冷凝液作熱源對85%尿液進行兩段加熱進行再濃縮，使尿液濃度從85%提高到95%，完成對尿素的一段蒸發。出一段蒸發器的尿液再經過二段蒸發加熱器，濃縮至99. 6%左右，送至尿素造粒塔進行造粒。4)解吸、水解工序上述實施例的水溶液全循環節能尿素生產技術適合新建尿素生產裝置和對現有水溶液全循環裝置進行節能增產改造，改造工作量小，投資較低，生產能力有較大提高，并可大幅度降低原材料消耗、消除環境污染，經濟效益和環保效益顯著。在國內水溶液全循環尿素生產企業進行節能增產改造，有廣闊的推廣前景。目前我國尿素產能約6500萬t/a，其 中50%是水溶液全循環工藝，若其中的30%采用水溶液全循環節能尿素生產技術進行改造，年可節能約70萬tee。
權利要求
1.水溶液全循環尿素節能生產工藝，其特征在于，所述水溶液全循環尿素節能生產工藝包括如下工序 高壓合成工序來自氨庫的原料液氨，經液氨泵加壓到20 23MPa后送往液氨預熱器加熱到70°C后分為兩路，一路和來自CO2壓縮機20 23MPa的CO2 —起進入合成塔塔頂分布器；另一路通過尿素合成塔底部進入，在塔內完成等溫高壓合成反應，反應產物從塔的頂部出來； 循環回收工序從合成塔出來的反應混合物先后經過中壓分解吸收和低壓分解吸收后，尿素濃度達到67%左右，溫度為140°C，然后送入蒸發系統；尿素尾氣通過高效安全的尾氣凈氨處理后放空； 蒸發工序從低壓循環系統來的尿素溶液送入逆流降膜式預濃縮器，以中壓分解氣作熱源進行預濃縮，將尿液濃度從67%提高到85% ;用膨脹蒸汽和蒸汽冷凝液作熱源對85%尿液進行加熱再濃縮，而后送至尿素造粒塔進行造粒； 解吸、水解工序碳銨液由解吸泵送至解吸水解系統，采用蒸汽加熱氣體，使塔底排出的解吸凈水中尿素及氨含量彡5ppm。
2.如權利要求I所述的水溶液全循環尿素節能生產工藝，其特征在于，所述高壓合成工序中進入合成塔塔頂分布器的一路為占總量80%的NH3和103°C甲銨液，所述進入尿素合成塔底部的另一路為占總量20 %的NH3。
3.如權利要求2所述的水溶液全循環尿素節能生產工藝，其特征在于，所述高壓合成工序中的尿素合成塔為液相逆流換熱式等溫合成塔。
4.如權利要求I所述的水溶液全循環尿素節能生產工藝，其特征在于，所述循環回收工序中所述尾氣凈氨處理采用的是臥式浸沒式尾氣吸收器，處理后的氨含量小于I %。
5.如權利要求4所述的水溶液全循環尿素節能生產工藝，其特征在于，所述循環回收工序中所述中壓分解吸收壓力為I. 7MPa，所述低壓分解吸收壓力為O. 3MPa。
6.如權利要求I所述的水溶液全循環尿素節能生產工藝，其特征在于，所述蒸發工序中對85%尿液進行的加熱再濃縮是兩段式加熱再濃縮，先使尿液濃度從85%提高到95%，完成對尿素的一段蒸發，出一段蒸發器的尿液再經過二段蒸發加熱器，濃縮至99. 6%左右。
7.如權利要求I所述的水溶液全循環尿素節能生產工藝，其特征在于，所述解吸、水解工序中解吸水解塔底出來的188°C解吸凈水、解吸水解塔頂出來的160°C的解吸氣分級利用于尿素分解工序。
全文摘要
本發明涉及水溶液全循環尿素節能生產工藝，包括如下工序高壓合成工序來自氨庫的原料液氨，經液氨泵送往液氨預熱器加熱后分為兩路，一路進入合成塔塔頂分布器，另一路進入尿素合成塔內完成等溫高壓合成反應，反應產物從塔頂部出來；循環回收工序出來的反應混合物經過中壓和低壓分解吸收后送入蒸發系統，尾氣凈氨處理后放空；蒸發工序從低壓循環系統來的尿素溶液進行預濃縮，用膨脹蒸汽和蒸汽冷凝液對預濃縮后的尿液進行加熱再濃縮后送至尿素造粒塔；解吸、水解工序碳銨液泵送至解吸水解系統，塔底排出的解吸凈水中尿素及氨含量≤5ppm。與現有技術相比，本工藝流程簡單，操作可控性好，物料消耗低，熱能回收利用好，投資成本低，污染少。
文檔編號C07C275/00GK102816091SQ20111015615
公開日2012年12月12日 申請日期2011年6月10日 優先權日2011年6月10日
發明者王光榮, 孫超 申請人:安徽省科捷再生能源利用有限公司