[精选]尿素装置工艺流程介绍.pptx
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1、尿素装置工艺流程介绍尿素装置工艺流程介绍三、工艺技术路线及流程三、工艺技术路线及流程一、装置简介一、装置简介二、生产方法及反响机理二、生产方法及反响机理目目 录录 尿素装置是尿素装置是二十世纪七十年代二十世纪七十年代从荷兰从荷兰斯塔米卡帮斯塔米卡帮公公司引进的司引进的COCO2 2气提法尿素生产工艺,于气提法尿素生产工艺,于19761976年建成投产。年建成投产。其其以合成氨车间来的以合成氨车间来的液液NHNH3 3和和COCO2 2为原料为原料,原原设计日产尿设计日产尿素素16201620吨。吨。20052005年,通过引进荷兰年,通过引进荷兰StamicarbonStamicarbon公司
2、的公司的并联中压技术对装置进行并联中压技术对装置进行50%50%扩能改造,扩能改造,改造后改造后装置的装置的生产能力由原生产能力由原16201620t t/d d提高至提高至23002300t t/d d。扩能改造工程。扩能改造工程中新增一套并联中压系统,中新增一套并联中压系统,COCO2 2增压机增压机K-103K-103、高压氨高压氨泵泵P-104P-104、高压甲铵泵高压甲铵泵P-501P-501,及新蒸发系统及新蒸发系统由于产由于产品质量问题,停用,品质量问题,停用,改造后的装置于改造后的装置于20052005年年1111月一月一次投料开车成功。次投料开车成功。一、装置简介C C-3-
3、30505401J/JS401J/JS2 20 01L1L S-3 S-31111P-P-3 30 04 4P-P-7 70 03 3 P-P-411411S-41S-412 24 402F02F4 401F01F4 402C02C4 401C01C702L702L701L701L705-L2705-L2703C703C702C702C705-L3705-L3705C705CE E-7-71313E E-7-71212E E-7-71414J-7J-71212J-7J-71313J-7J-71414J-7J-715153 30 03J3J705-L1705-L1 V-V-307307701-C
4、701-CE E-7117112 20 02C2C706-C706-C702E702EE E-107107E E-106A106AE E-106B106BR R-101101102-C102-CP P-104104E E-3-31313P-P-501501C C-3-32222E E-503503301J/JS301J/JSE E-804804P-P-309309P P-702-702P P-7 70 06 6S-S-3 31414P-P-7 70 07 7302J/JS302J/JS701-F701-FP-P-7 70 05 5102-J102-J104J/JS104J/JSC C-8038
5、03C C-801801C C-804804P-P-8 80 01 1P-P-8 80 02 2V V-801801P-P-8 80 04 4C C-802802V V-5015012 201C01CE E-803803E E-801801303-C303-CE E-322322E E-310A/B310A/B303-F303-FE E-802802S-4S-41111LIC302LIC302LIC203LIC203LIC2101LIC2101LIC3201LIC3201LIC3202LIC3202LIC3301LIC3301LIC302LIC302S S-3-32222E E-312312E
6、 E-709709V-V-7 70 04 4FIC3307FIC3307LIC3304LIC3304FIC3308FIC3308LIC3302LIC33023 30 02EA2EA3 30 02C2CFIC1201FIC120171%71%P P-7 70 04 4PIC309PIC309HIC72HIC720 01 1FIC7102FIC7102HIC81HIC810 01 1HV2HV20 02 2PIC3102PIC3102PIC3101PIC3101LIC3102LIC3102HIC3201HIC3201203-C203-C3 30101-F-F201-D201-DLIC3203LIC
7、3203FIC2102FIC2102E E-4-41111E E-4-41212FIC3201FIC3201S-501S-501C-501C-501301-E301-E302-F302-F301CA/CB301CA/CBHV201HV201C-502C-502From-904JFrom-904J1 1、尿素生产的方法、尿素生产的方法 尿素生产的化学反响主要分两步尿素生产的化学反响主要分两步:第一步是液态第一步是液态NHNH3 3和和COCO2 2反响生成氨基甲酸铵甲铵反响生成氨基甲酸铵甲铵 :2NH2NH3 3液液+CO+CO2 2 气气 NH NH4 4COONHCOONH2 2液液+119
8、.2+119.2千焦千焦/摩尔摩尔 1-11-1 第二步是甲铵在液相条件下脱水反响生成碳酰二胺第二步是甲铵在液相条件下脱水反响生成碳酰二胺尿素:尿素:NHNH4 4COONHCOONH2 2液液 CO CONHNH2 22 2+H+H2 2O O液液-15.5-15.5千焦千焦/摩尔摩尔 1-21-2 式式1-11-1为甲铵的生成反响,是强放热、体积缩小的可逆反响。为甲铵的生成反响,是强放热、体积缩小的可逆反响。式式1-21-2也称为尿素的生成反响,必须在液相下才能进行,是也称为尿素的生成反响,必须在液相下才能进行,是一个吸热的可逆反响。该反响进行得很缓慢,需要很长时间才一个吸热的可逆反响。该
9、反响进行得很缓慢,需要很长时间才能到达平衡。因此,在实际生产中,并不是所有的甲铵都能转能到达平衡。因此,在实际生产中,并不是所有的甲铵都能转化为尿素,而是只有一局部,转化率为化为尿素,而是只有一局部,转化率为55-55-6060%。二、生二、生产方法及反响机理方法及反响机理2 2、反响机理、反响机理1 1甲铵的生成反响甲铵的生成反响 甲铵的生成反响是一个体积缩小的强放热反响。根据甲铵的生成反响是一个体积缩小的强放热反响。根据化学反响的平衡原理,为使反响尽快地到达平衡,必须及化学反响的平衡原理,为使反响尽快地到达平衡,必须及时地移走反响生成的热,并且提高反响压力对加快反响速时地移走反响生成的热,
10、并且提高反响压力对加快反响速度有利。在实际工业生产中,根据高压甲铵泵的出口压力度有利。在实际工业生产中,根据高压甲铵泵的出口压力确定反响压力为确定反响压力为13.5-14.5MPa13.5-14.5MPa,反响温度为,反响温度为140-150140-150,由,由于反响放热,出液温度升高,与蒸汽冷凝液换热,于反响放热,出液温度升高,与蒸汽冷凝液换热,冷凝后冷凝后的温度为的温度为166.6166.6。在这种条件下,实际上约有。在这种条件下,实际上约有78-80%78-80%的的NHNH3 3和和COCO2 2被冷凝成液体。被冷凝成液体。二、生产方法及反响机理 2 2尿素的生成反响尿素的生成反响
11、尿素的生成反响是一个必须在液相中进行的、吸热尿素的生成反响是一个必须在液相中进行的、吸热的可逆反响。根据化学反响的平衡原理,在反响进行的的可逆反响。根据化学反响的平衡原理,在反响进行的过程中必须持续地供给热量,而且该反响进行地非常缓过程中必须持续地供给热量,而且该反响进行地非常缓慢,不容易到达平衡。在实际的工业生产中,尿素生成慢,不容易到达平衡。在实际的工业生产中,尿素生成反响的反响热是由未反响的反响的反响热是由未反响的NHNH3 3和和COCO2 2在合成塔内继续冷在合成塔内继续冷凝所放出的热量供给的,且反响温度越高越好。根据设凝所放出的热量供给的,且反响温度越高越好。根据设备材质的耐用温度
12、不超过备材质的耐用温度不超过190190,确定操作温度为,确定操作温度为180-180-185185。根据尿素生成过程的平衡压力图,考虑到原料。根据尿素生成过程的平衡压力图,考虑到原料中中4 4%体积体积的空气及惰气,最终确定反响压力为的空气及惰气,最终确定反响压力为13.6MPa13.6MPa。生产方法及反响机理3 3 3 3、低压分解与循环吸收系统、低压分解与循环吸收系统、低压分解与循环吸收系统、低压分解与循环吸收系统 2 2 2 2、高压系统、高压系统、高压系统、高压系统 4 4 4 4、0.7MPa0.7MPa0.7MPa0.7MPa吸收系统吸收系统吸收系统吸收系统 5 5 5 5、并
13、联中压系统、并联中压系统、并联中压系统、并联中压系统 三、工艺技术路线及流程三、工艺技术路线及流程6 6 6 6、解吸水解系统、解吸水解系统、解吸水解系统、解吸水解系统 1 1 1 1、原料、原料、原料、原料NHNHNHNH3 3 3 3和和和和COCOCOCO2 2 2 2的压缩的压缩的压缩的压缩 7 7 7 7、蒸发造粒系统、蒸发造粒系统、蒸发造粒系统、蒸发造粒系统 1、原料NH3和CO2的压缩 原料液氨由合成车间送来,压力为原料液氨由合成车间送来,压力为2.2MPa,进入氨预热器,进入氨预热器101-C管侧加热到管侧加热到25左右。液氨经氨预热器左右。液氨经氨预热器101-C加热后分为两
14、加热后分为两路:一路进入高压氨泵路:一路进入高压氨泵104J/Js往复泵;另一路进入高压离心氨泵往复泵;另一路进入高压离心氨泵P104。液氨通过氨泵将压力提高到。液氨通过氨泵将压力提高到16Mpa。高压离心氨泵。高压离心氨泵P104出口流量由出口流量由FIC1201调节,回流量由调节,回流量由FIC1202调节返回到界区。调节返回到界区。氨预热器氨预热器101-C壳侧用闪蒸槽壳侧用闪蒸槽904-F底部来的低压蒸汽冷凝液底部来的低压蒸汽冷凝液作为加热介质,用调节阀作为加热介质,用调节阀TIC-152控制,出高压氨泵控制,出高压氨泵104J/Js或或P104的液氨进入氨加热器的液氨进入氨加热器10
15、2-C管侧加热后,经电磁阀管侧加热后,经电磁阀XV-2101、氨截止阀送入高压喷射泵氨截止阀送入高压喷射泵201-L,将高压甲铵洗涤器,将高压甲铵洗涤器203-C来的甲来的甲铵液增压后,送入铵液增压后,送入202-C的顶部。的顶部。氨加热器氨加热器102-C壳侧用闪蒸槽壳侧用闪蒸槽904-F顶部来的闪蒸蒸汽作为加顶部来的闪蒸蒸汽作为加热介质,用调节阀热介质,用调节阀TIC-109控制,蒸汽冷凝液进入冷凝液贮槽控制,蒸汽冷凝液进入冷凝液贮槽905-F回收。回收。1、原料NH3和CO2的压缩 1、原料NH3和CO2的压缩 原料二氧化碳由合成车间送来,经二氧化碳压缩机组原料二氧化碳由合成车间送来,经
16、二氧化碳压缩机组压缩后送入加热器压缩后送入加热器E106A、E106B加热,经脱氢反响器加热,经脱氢反响器R101脱氢、冷却器脱氢、冷却器E107冷却后分为两路:一路由电磁阀冷却后分为两路:一路由电磁阀XV-2102控制进入汽提塔控制进入汽提塔201-C底部;另一路由调节阀底部;另一路由调节阀FIC-3201控制进入中压控制进入中压CO2气提塔气提塔C502底部。脱氢后的底部。脱氢后的CO2中氢、氧含量由中氢、氧含量由AIC1202指示。指示。CO2加热器加热器E106A壳侧采用高压甲铵洗涤器壳侧采用高压甲铵洗涤器203C来的来的高压密闭水进行加热,由高压密闭水进行加热,由HIC1202控制加
17、热器控制加热器E106A出口出口CO2温度,出口进入一段蒸发加热器温度,出口进入一段蒸发加热器E411A壳侧;壳侧;CO2加加热器热器E106B采用采用2.4Mpa抽汽,由抽汽,由TIC1202控制控制CO2加热器加热器E106B出口进入脱氢反响器出口进入脱氢反响器R101的的CO2温度,加热后蒸汽温度,加热后蒸汽进入闪蒸槽进入闪蒸槽904F;CO2冷却器冷却器E107壳侧采用中压甲铵冷凝壳侧采用中压甲铵冷凝器器E503来的中压密闭水进行冷却,由来的中压密闭水进行冷却,由HIC1201控制冷却后控制冷却后的的CO2温度。温度。1、原料NH3和CO2的压缩 2 2、高压系统高压系统 高压系统主要
18、由高压系统主要由4 4台高压设备组成:高压汽提塔台高压设备组成:高压汽提塔201-C201-C,高压甲铵冷凝器,高压甲铵冷凝器202-C202-C,合成塔,合成塔201-D201-D,高压洗涤,高压洗涤器器203-C203-C。汽提塔汽提塔201-C201-C是直立管壳式加热器。离开是直立管壳式加热器。离开COCO2 2冷却器冷却器E107E107的的COCO2 2分两路,一路送往中压系统,另一路则进入高压分两路,一路送往中压系统,另一路则进入高压汽提塔汽提塔201-C201-C的底部。离开合成塔的底部。离开合成塔201-D201-D底部的大局部底部的大局部合成反响液在温度合成反响液在温度18
19、0-185180-185下进入汽提塔下进入汽提塔201-C201-C的上部,的上部,经装在上部的液体分布器均匀地流入列管内,并以膜状沿管壁经装在上部的液体分布器均匀地流入列管内,并以膜状沿管壁向下流动。向下流动。CO CO2 2则从汽提塔则从汽提塔201-C201-C底部进入,向上流入管底部进入,向上流入管束,将合成反响液中的束,将合成反响液中的NHNH3 3和和COCO2 2别离出来,并从汽提塔别离出来,并从汽提塔201-C201-C顶部离开,进入高压甲铵冷凝器顶部离开,进入高压甲铵冷凝器202-C202-C顶部。别离的程顶部。别离的程度由汽提效率决定,本装置汽提效率设计值为度由汽提效率决定
20、,本装置汽提效率设计值为80%80%。2 2、高压系统高压系统 高高压压甲甲铵铵冷冷凝凝器器202-C202-C是是立立式式管管壳壳式式热热交交换换器器。离离开开氨氨加加热热器器102-C102-C的的液液氨氨被被送送到到高高压压喷喷射射器器201-L201-L,并并作作为为喷喷射射器器的的动动力力,抽抽吸吸高高压压洗洗涤涤器器203-C203-C来来的的浓浓甲甲铵铵液液,混混合合后后与与来来自自高高压压甲甲铵铵泵泵P501P501或或301J/JS301J/JS的的局局部部甲甲铵铵液液一一道道,进进入入高高压压甲甲铵铵冷冷凝凝器器202-C202-C顶顶部部。来来自自汽汽提提塔塔201-C2
21、01-C顶顶部部的的气气体体也也由由高高压压甲甲铵铵冷冷凝凝器器202-C202-C顶顶部部进进入入。气气、液液混混合合后后沿沿高高压压甲甲铵铵冷冷凝凝器器202-C202-C的的列列管管内内壁壁往往下下流流,冷冷凝凝生生成成甲甲铵铵,且且放放出出冷冷凝凝热热和和生生成成热热。在在高高压压甲甲铵铵冷冷凝凝器器202-C202-C中中,液液NHNH3 3与与COCO2 2不不允允许许全全部部冷冷凝凝生生成成甲甲铵铵,大大约约只只有有78%78%左左右右的的气气、液液被被冷冷凝凝,剩剩余余局局部部仍仍然然以以气气体体存存在在,以以便便在在合合成成塔塔201-D201-D中中继继续续反反响响为为下下
22、一一步尿素合成反响提供热量。步尿素合成反响提供热量。2、高压系统 在在高高压压甲甲铵铵冷冷凝凝器器202-C202-C中中生生成成冷冷凝凝热热和和生生成成热热释释放放给给壳壳侧侧的的热热水水,用用于于生生产产副副产产品品低低压压蒸蒸汽汽,用用作作下下游游工工艺艺处处理理的的热热介介质质。为为了了得得到到低低压压饱饱和和蒸蒸汽汽,还还配配置置有有四四个个低低压压蒸蒸汽汽饱饱和和器器201-FA-D201-FA-D,简简称称汽汽包包,以以便便将将蒸蒸汽汽中中夹夹带带的的水水别别离离出出来来。其其过过程程是是:锅锅炉炉给给水水泵泵906J/JS906J/JS将将蒸蒸汽汽冷冷凝凝液液槽槽905-F90
23、5-F中中的的蒸蒸汽汽冷冷凝凝液液送送入入汽汽包包内内,并并利利用用液液位位调调节节的的作作用用维维持持汽汽包包内内的的水水位位。水水由由下下降降管管进进到到高高压压甲甲铵铵冷冷凝凝器器202-C202-C壳壳侧侧的的底底部部。在在传传热热的的作作用用下下管管内内外外温温差差可可达达2020以以上上,水水在在壳壳侧侧形形成成自自然然循环,饱和蒸汽则由汽包顶部送出。循环,饱和蒸汽则由汽包顶部送出。2、高压系统 合成塔合成塔201-D201-D是一个串联型的立式高压反响是一个串联型的立式高压反响器,它的内部空间被器,它的内部空间被1111块筛板分成相邻的块筛板分成相邻的1212个小室,个小室,每一
24、个小室的功能都相当于一个持续搅拌的罐式反每一个小室的功能都相当于一个持续搅拌的罐式反响器。因为合成塔响器。因为合成塔201-D201-D是一个高的鼓泡塔,从是一个高的鼓泡塔,从塔底引进的气体就起到一种搅拌剂的作用。为到达塔底引进的气体就起到一种搅拌剂的作用。为到达最优化的混合效果,在每个小室中安装一个通风管。最优化的混合效果,在每个小室中安装一个通风管。这样,就会产生较大的密度差,从而获得最优化的这样,就会产生较大的密度差,从而获得最优化的扰动效果,因此防止了死区的产生。这些扰动效果,因此防止了死区的产生。这些“虹吸喷虹吸喷射式筛板的设计方式可以防止产生沟流和返混现射式筛板的设计方式可以防止产
25、生沟流和返混现象,从而使反响器接近于理想的连续混合罐式反响象,从而使反响器接近于理想的连续混合罐式反响器。器。2、高压系统 来自高压甲铵冷凝器来自高压甲铵冷凝器202-C202-C的甲铵溶液与未冷凝的甲铵溶液与未冷凝的的NHNH3 3和和COCO2 2由底部进入,在合成塔由底部进入,在合成塔201-D201-D中通过气、中通过气、液混合发生吸热的尿素生成反响,反响所需要吸收的热液混合发生吸热的尿素生成反响,反响所需要吸收的热量来自于引进的未冷凝的量来自于引进的未冷凝的NHNH3 3和和COCO2 2继续发生的冷凝反响。继续发生的冷凝反响。在合成塔在合成塔201-D201-D中,甲铵转化为尿素的
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