03一月2023尿素生產(chǎn)技術19十二月2022尿素生產(chǎn)技術1全循環(huán)法熱氣全循環(huán)法礦物油全循環(huán)法尾氣分離全循環(huán)法水溶液全循環(huán)法(1)不循環(huán)法；(2)半循環(huán)法(部分循環(huán)法、高效半循環(huán))；(3)全循環(huán)法發(fā)展：改良C、D法，二氧化碳汽提法，氨汽提法及聯(lián)尿法等。全循環(huán)法熱氣全循環(huán)法礦物油全循環(huán)法尾氣分離全循環(huán)法水溶液全循2水溶液全循環(huán)法的流程圖尿素合成塔尿素造粒塔尿液蒸發(fā)器低壓分解塔中壓分解塔尾氣吸收塔過剩氨冷凝器低壓吸收塔中壓吸收塔惰氣洗滌解吸塔尿素成品CO2水排放冷凝液低壓分解氣中壓分解氣吸收液回流液氨放空水溶液全循環(huán)法尿素生產(chǎn)原則流程水溶液全循環(huán)法的流程圖尿素尿素尿液低壓中壓尾氣過剩氨低壓中壓3分解塔底來﹙74-75%尿液）尿素蒸發(fā)造粒系統(tǒng)工藝流程圖粗料返回系統(tǒng)○○○○○閃蒸槽一段蒸發(fā)加熱器二段蒸發(fā)加熱器分離器LsLs分離器冷凝器冷凝器造粒塔斗提升機電振篩成品去包裝LsLsA1A2140℃99.7%105℃分解塔底來﹙74-75%尿液）尿素蒸發(fā)造粒系統(tǒng)工藝流程圖粗料4水溶液全循環(huán)法的工藝流程圖水溶液全循環(huán)法的工藝流程圖5主要設備--

合成塔520世紀50年代以前：雙套筒式。外殼碳鋼承受壓力，內有兩個不銹鋼套筒，內筒不受壓力。液氨從外殼與外筒及外筒與內筒之間的兩個環(huán)隙，再進入內筒，與CO2反應，這樣外筒不與腐蝕介質接觸。

缺點：容積利用率低，且不銹鋼耗量大。目前：襯里的高壓容器。外筒為多層卷焊受壓容器，內部襯有一層耐腐蝕的不銹鋼板，隔離尿素甲銨腐蝕介質，外殼保溫，防止熱量外散。優(yōu)點：容積利用率高，耐腐蝕材料用量少，操作方便主要設備--合成塔520世紀50年代以前：雙套筒式。外殼碳6三股物料從合成塔底部進入，呈氣液兩相混合物的形式自下而上，邊反應邊流動，不斷生成尿素，尿素濃度不斷上升。反應后的熔融物從塔頂排出。襯里式尿素合成塔最初采用空塔，不設內件，塔的高徑比較大。高徑比小的襯里合成塔，通常設混合器或篩板等內件，以減少返混的影響。主要設備--合成塔5三股物料從合成塔底部進入，呈氣液兩相混合物的形式自下而上，邊7為解決高負荷生產(chǎn)下出現(xiàn)的中壓分解負荷重，一吸塔熱負荷高等“瓶頸”問題，使裝置高產(chǎn)，低耗和平穩(wěn)運行，增設了預分離器6，進一步提高了裝置的生產(chǎn)能力。主要設備--預分離器6流程：合成塔出口液進預分離器自然減壓進行氣液預分離，它的液相進一段分解塔7。氣體送入一段蒸發(fā)器19下部。為解決高負荷生產(chǎn)下出現(xiàn)的中壓分解負荷重，一吸塔熱負荷高等“瓶8一段分解塔出口氣體也引入預分離器。預分離器有改造為預精餾塔的，內裝填料，氣液逆流接觸，可降低出口氣體的溫度和水分。氣體送入一段蒸發(fā)器19下部，充分利用了預分離器出口氣體的冷凝熱，部分氣體冷凝并放出熱量，供尿液蒸發(fā)用。主要設備--預分離器6一段分解塔出口氣體也引入預分離器。主要設備--預分離器69分兩段。下段為鼓泡段，上段為精洗段。在鼓泡段，氣液混合物利用低壓循環(huán)來的稀甲銨液吸收，在此將氣體中絕大多數(shù)CO2和幾乎全部水蒸氣及部分氨氣吸收下來轉入液相。在精洗段，未被吸收的氣體在塔內上升，與由液氨緩沖槽2來的回流液氨和清洗液與其配成的濃氨水逆流接觸，使氣體中CO2和水蒸氣完全得到吸收，純的氣態(tài)氨進入氨冷凝器12，冷凝下來的液氨流入液氨緩沖槽2一段吸收器起著精餾作用，塔頂?shù)玫郊僋H3氣，塔底是甲銨液。主要設備--一段吸收塔10分兩段。下段為鼓泡段，上段為精洗段。主要設備--一段吸收塔110在一段吸收塔中，若液氨中混有少量的CO2，則會生成氨基甲酸銨結晶而堵塞設備和管道，因此一段吸收塔要保證CO2被完全吸收。在原料返回時，氨以純氨和甲銨液形式，CO2以甲銨液形式返回，甲銨液肯定會帶一定量的水，水是反應不希望的。所以應減少CO2返回量---盡量提高CO2的轉化率。主要設備--一段吸收塔10在一段吸收塔中，若液氨中混有少量的CO2，則會生成氨基甲酸銨11典型操作條件合成塔：原料液氨、CO2及循環(huán)甲銨液自下而上進入合成塔。壓力：20-22MPa，溫度：185-190℃，氨碳比：4-4.5，水碳比：0.6-0.7，氧含量：0.5-0.8%，停留時間：1h，出口CO2轉化率為：62-64%。分解塔：出口液通過三級分解：中壓（1.8-2.5MPa，160℃）、低壓（0.2-0.5MPa,150℃）、閃蒸（0.05MPa，75%）蒸發(fā)：一段（0.033MPa，95%），二段（0.0033MPa，99.7%）典型操作條件合成塔：原料液氨、CO2及循環(huán)甲銨液自下而上進入12工藝流程簡述造氣爐產(chǎn)生的半水煤氣脫碳后，其中大部分的二氧化碳由脫碳液吸收、解吸后，經(jīng)油水分離器，除去二氧化碳氣體中攜帶的脫碳液，進入二氧化碳壓縮機系統(tǒng)，由壓縮機出來的二氧化碳氣體進入尿素合成塔。從合成氨車間氨庫來的液氨進入氨儲罐，經(jīng)過氨升壓泵加壓進入高壓液氨泵，經(jīng)過預熱后進入甲胺噴射器作為推動液，將來自甲胺分離器的甲胺溶液增壓后混合一起進入尿素合成塔。

工藝流程簡述造氣爐產(chǎn)生的半水煤氣脫碳后，其中大部分的二氧化碳13尿素合成塔內，NH3/CO2的摩爾比和H2O/CO2的摩爾比控制在一定的范圍內進行反應。合成后的氣液混合物進入預分離器，一段分解，進行氣液分離，將分離氣相后的尿液送入二段分解，進一步將混合物中的氣相除去。凈化后的尿液依次進入閃蒸器、一段蒸發(fā)、二段蒸發(fā)濃縮，最后得到尿素熔融物，用泵輸送到尿素造粒塔噴灑器，經(jīng)在空氣中沉降冷卻固化成粒狀尿素，并通過尿素塔底刮料機用運輸皮帶送往儲存包裝車間。尿素合成塔內，NH3/CO2的摩爾比和H2O/CO2的14吸收工段：從一段分解、二段分解出來的氣相含有未反應的氨和二氧化碳，分別進入一段吸收和二段吸收，氨和二氧化碳被后面閃蒸、一段蒸發(fā)、二段蒸發(fā)工段冷凝下來的冷凝水吸收混合形成水溶液，用泵送入尿素合成塔；一段吸收后剩余的氣體進入惰洗器稀釋后，與二段吸收的殘余氣體混合進入尾氣吸收塔，與一段蒸發(fā)、二段蒸發(fā)工段氣相冷凝除去水后殘余的氣體混合后放空。吸收工段：從一段分解、二段分解出來的氣相含有未反應的氨和二氧15水溶液全循環(huán)法的缺點①能量利用率低；合成系統(tǒng)總反應是放熱的，但因加入大量過剩氨以調節(jié)反應溫度，反應熱沒有加以利用；另外，一段、二段甲銨冷凝器均需用水冷卻，不但冷凝熱得不到利用，反而需要消耗大量的冷卻水。②一段甲銨泵腐蝕嚴重，制造、操作、維修都較麻煩；③流程過于復雜：三段分解，三段吸收。

水溶液全循環(huán)法的缺點①能量利用率低；16改良C法（日本）改良C法，是傳統(tǒng)水溶液全循環(huán)法的改進，生產(chǎn)低縮二脲含量尿素產(chǎn)品，也生產(chǎn)常規(guī)尿素產(chǎn)品。改良C法（日本）改良C法，是傳統(tǒng)水溶液全循環(huán)法的改進，生產(chǎn)低17合成塔：

溫度：190-200℃，壓力：23-25MPa，氨碳比：4，水碳比：0.37，轉化率：72%。合成塔為高徑比18的空塔，用鈦襯里，耐高溫腐蝕。分解塔：高壓分解（1.7-1.9MPa，165℃：其熱量由塔外的熱虹吸式再沸器和塔內的列管式降膜加熱器保持）；低壓分解（0.3-0.4MPa，130℃）；常壓分解（0.1-0.15MPa，92℃：塔底設有加熱器）。改良C法--操作條件合成塔：改良C法--操作條件18高壓分解：高壓分解塔3和再沸器2。高壓分解塔的上部設有幾層篩板，上升的熱氣體與下降的低溫液體逆流接觸，進行熱量和質量交換，使出口氣溫度降到125℃，即回收了熱量又降低了出氣中的水分。低壓分解：低壓分解塔5、加熱器4和再沸器6。塔底通入少量CO2氣，有助于NH3和CO2的氣提，并調整溶液中的氨碳比。常壓分解：在閃蒸分解塔7進行，并通入空氣進行氣提，促使NH3和CO2的徹底分離。高壓分解：高壓分解塔3和再沸器2。高壓分解塔的上部設有幾層篩19經(jīng)三次分解得到NH3和CO2含量極低，尿素含量為74%的溶液，送真空結晶器8，在減壓下進行絕熱蒸發(fā)結晶。結晶尿素經(jīng)離心分離機10分離和熱風干燥，送造粒塔13頂上熔融槽，再次熔融后噴灑造粒。各段分解氣在相應吸收塔內冷凝吸收，并依次逐段循環(huán)返回。經(jīng)三次分解得到NH3和CO2含量極低，尿素含量為74%的溶液20吸收部分：高壓分解塔---浸沒式高壓吸收塔冷卻器14---高壓吸收塔15---吸收劑為來自低壓吸收系統(tǒng)的稀甲銨液和來自氨回收吸收塔17的氨水。---在氨冷凝器16中冷凝---進入氨貯槽18---合成塔。不凝氣體放空吸收部分：21改良C法的特點優(yōu)點：（1）采用較高的合成壓力和溫度，并取較高的氨碳比和較低的水碳比，轉化率高，降低了分解循環(huán)吸收負荷。（2）采用結晶重熔方法，可制得縮二脲低0.35%的產(chǎn)品。缺點：熱回收利用不高，總能耗優(yōu)于傳統(tǒng)水溶液全循環(huán)法，但不及各種氣提法流程。改良C法的特點優(yōu)點：22熱循環(huán)法（HR）（美國）第一次分解分離第二次分解分離熱循環(huán)法（HR）（美國）第一次分解分離第二次分解分離23新一代尿素工藝中唯一不采用氣提技術的生產(chǎn)工藝熱循環(huán)法（HR）（美國）合成塔—等溫反應器：內部換熱式的反應器。原料自塔頂進入設于塔內的盤管，進行合成甲銨的反應，并放出熱量傳到盤管以外。盤管的下端形成開口的罩式分布器，反應物自此流出，又與一部分液氨混合，再自下而上流動，進行甲銨脫水的吸熱反應。盤管內外熱量匹配，有利于管內甲銨的生成和管外尿素的生成，達到塔頂，CO2的轉化率達74%特點：充分利用反應熱使大部分工藝物流與工藝物流換熱，而不借助于蒸汽作為中間介質。新一代尿素工藝中唯一不采用氣提技術的生產(chǎn)工藝熱循環(huán)法（HR）24合成塔操作條件：壓力：20MPa，溫度：190℃，氨碳比：4-4.2，水碳比：0.86，CO2轉化率：74%熱循環(huán)法（HR）（美國）合成塔原料：原料CO2有60%進入合成塔，其余40%進入中壓系統(tǒng)。原料液氨在泵出口處加入少量的鈍化空氣，經(jīng)預熱后70%自塔頂進入盤管，其余30%從合成塔低引入，以保持全塔的熱平衡。合成塔操作條件：壓力：20MPa，溫度：190℃，氨碳比：425尿素流程：塔出料減壓至2.6MPa進入液體分布器6，進行閃蒸，再減壓至2.3MPa進入第一分解器7，第一加熱器8和第一分離器9。壓力減壓至0.2MPa，進入第二分解器和第二分離器11；然后送去濃縮，造粒?；厥樟鞒蹋旱诙蛛x器出來的氣體進入第二冷凝器回收氨，惰性氣體排入大氣。出液經(jīng)回流冷卻器5放出一部分熱量，至第一分解器殼側，與第一分離器來的氣體混合。由水解解吸系統(tǒng)回收的NH3和CO2送回合成塔，廢液達到標準后排放。熱循環(huán)法（HR）（美國）尿素流程：塔出料減壓至2.6MPa進入液體分布器6，進行閃蒸26優(yōu)點：①熱循環(huán)法尿素工藝采用等溫合成塔，CO2轉化率高，減少了循環(huán)甲銨量和下游設備尺寸。②原料中有40%CO2直接進入中壓系統(tǒng)節(jié)省壓縮功耗。③采用工藝物料間互相換熱，不借助于蒸汽，能充分利用熱量。熱循環(huán)法（HR）（美國）優(yōu)點：熱循環(huán)法（HR）（美國）2728三種傳統(tǒng)水溶液全循環(huán)法的工藝比較水循環(huán)方法工藝條件 傳統(tǒng)水溶液循環(huán)改良C法熱循環(huán)法壓力（MPa）２０～２２２３～２５２０溫度（℃）185-1901９０-２００１９０氨碳比4-4.54４-４．２水碳比0.6-0.70.３７0.８6停留時間（h）1－－CO2轉化率（%）62-64７２７４28三種傳統(tǒng)水溶液全循環(huán)法的工藝比較水循環(huán)方法壓力（MPa）28293.3汽提法一、二氧化碳氣提法二、氨氣氣提法三、ACES法四、等壓雙氣提法

293.3汽提法一、二氧化碳氣提法29氣提法是20世紀60年代以來尿素生產(chǎn)工藝最重要的改進，氣提法也是水溶液全循環(huán)流程，但采用了氣提技術，使尿素合成塔出來的反應液中大部分未轉化的NH3和CO2在與合成同等壓力下從尿液分出，并重新返回合成塔。優(yōu)點：能耗及生產(chǎn)費用明顯降低，流程簡化。目前，尿素廠幾乎都采用CO2氣提或NH3氣提劑以及它們的變型。氣提法概述氣提法是20世紀60年代以來尿素生產(chǎn)工藝最重要的改進，氣提法30一、二氧化碳氣提法主要工段：①CO2壓縮工段②液氨的升壓③合成與氣提（四個高壓設備：合成塔、氣提塔、高壓冷凝器、高壓洗滌器）核心部分④循環(huán)工段⑤蒸發(fā)與造粒⑥解吸一、二氧化碳氣提法主要工段：3132二氧化碳氣提法工藝流程

該方法是現(xiàn)在世界上建廠最多，生產(chǎn)能力最大的尿素生產(chǎn)技術32二氧化碳氣提法工藝流程該方法是現(xiàn)在世界上建廠最多，生產(chǎn)能32操作條件合成塔1：氨碳比：2.8-2.9，水碳比：0.4-0.5，溫度：180-185℃，壓力：14MPa，CO2轉化率：57-58%。氣提塔14：氣提劑CO2，先配入4%空氣，壓縮、脫氫后進氣提塔；NH3和CO2的氣提率分別為85%和70%，出液溫度約160-170℃，出氣溫度180-185℃。減壓操作：低壓精餾塔0.25-0.35MPa，真空閃蒸槽0.45MPa，尿素溶液高于72%，NH3和CO2含量均低于1%。操作條件合成塔1：氨碳比：2.8-2.9，水碳比：0.4-033高壓循環(huán)圈：合成塔、CO2氣提塔、高壓甲銨冷凝器、高壓洗滌器。立面布置在高層框架中，利用液位差自流流動。原料液氨加壓至15-16MPa，再作為動力通過噴射器將來自高壓洗滌器的甲銨液一起送入高壓甲銨冷凝器。這種自流循環(huán)，節(jié)省了設備投資和動力消耗。高壓圈物料的流動方式高壓循環(huán)圈：合成塔、CO2氣提塔、高壓甲銨冷凝器、高壓洗滌器34循環(huán)工段：氣提塔出液經(jīng)兩次減壓操作，從低壓精餾塔出來的氣體送入低壓甲銨冷凝器，被冷凝，吸收，得到的較濃溶液用高壓甲銨泵打回高壓系統(tǒng)。蒸發(fā)與造粒工段：尿液經(jīng)尿液泵送入串聯(lián)的兩臺真空蒸發(fā)器，得到99.7%的尿素熔融物，送造粒塔造粒。解吸工段：真空蒸發(fā)系統(tǒng)的冷凝液和其他廢水在冷凝液處理系統(tǒng)進行解吸，水解處理，回收的NH3和CO2送回循環(huán)，凈化后的水作為鍋爐水或冷卻水的補充。主要工段循環(huán)工段：氣提塔出液經(jīng)兩次減壓操作，從低壓精餾塔出來的氣體送35溢流管：使合成反應液從塔底引出，不夾帶氣體?？杀ＷC氣提塔的進料穩(wěn)定主要設備—尿素合成塔1溢流管：使合成反應液從塔底引出，不夾帶氣體。可保證氣提塔的進36構造：塔高約33m，內徑2.8m，內襯8mm厚的316L不銹鋼板。塔內等距安放8塊多孔篩板，將反應器分為9個串聯(lián)的小室。氣體以高速通過小孔，液體從篩板與筒體的環(huán)隙通過，氣液在液相空間形成劇烈擾動以加速反應進行。塔內的塔板防止物料返混。甲銨脫水反應生成尿素，要求具有良好的耐腐蝕性主要設備—尿素合成塔1構造：塔高約33m，內徑2.8m，內襯8mm厚的316L3738主要設備---

汽提塔14氣提塔：直立多管降膜式列管熱交換器。

Cr25Ni22Mo2低碳不銹鋼，以抗高溫，強腐蝕的介質。38主要設備---汽提塔14氣提塔：直立多管降膜式列管熱交38保證液體均勻分布可采取的措施：在上管板裝液體分布器，從合成塔來的液體進入受液槽，然后流到上管板上，保持一定的液面。每根管上端裝一分配頭，其下部沿圓周方向均布3個小孔，合成液通過小孔平穩(wěn)地沿管內壁流下，形成液膜。主要設備---

汽提塔14液體均勻分布到每根加熱管十分重要，否則各管的進液量和氣液比偏離正常值，使氣提效率下降，甚至造成部分管壁沒有液膜并過熱，引起腐蝕。保證液體均勻分布可采取的措施：在上管板裝液體分布器，從合成塔39合成液呈膜狀沿管壁流下，與CO2氣逆流流動，同時由管外加熱蒸汽提供熱量。當液體下流后與下部來的二氧化碳氣體相遇，首先是游離氨被逐出，再向下是甲銨分解即以兩個氨分子一個二氧化碳分子這樣的比例分解出來。

被氣提出來以氣體形式返回到高壓甲銨冷凝器繼續(xù)反應。氣提過程之所以能實現(xiàn)是由于與反應液呈平衡的溶液表面上氨蒸汽壓力始終大于氣相中氨分壓。這樣氨一直可以被分解出來，而二氧化碳則是由于化學平衡關系，當減低氣相氨的濃度后，反應向左進行。主要設備---

汽提塔14合成液呈膜狀沿管壁流下，與CO2氣逆流流動，同時由管外加熱蒸40主要設備--高壓甲銨洗滌器2主要由防爆空間和換熱器兩部分組成。作用是將合成塔頂部出來的未反應氣相氨和二氧化碳進行吸收，以甲胺液形式返回高壓甲銨冷凝器繼續(xù)反應。主要設備--高壓甲銨洗滌器2主要由防爆空間和換熱器兩部分組成41直立管殼式換熱器。氣提出的氣體、原料液氨和循環(huán)甲銨液進入進行氣體冷凝、吸收和甲銨的合成反應。放出熱量用以發(fā)生低壓（0.45MPa）蒸汽。流出的氣液混合物自流進入合成塔，保留部分氣體在合成塔冷凝，補償合成塔內甲銨轉化為尿素的吸熱反應。主要設備—高壓甲銨冷凝器3直立管殼式換熱器。氣提出的氣體、原料液氨和循環(huán)甲銨液進入進行42①氣提效率高，省去中壓循環(huán)，簡化流程。②合成壓力低，節(jié)省壓縮機和泵的動力。③高壓圈內高壓冷凝器的余熱溫度高，用來副產(chǎn)蒸汽，有利于能量的利用，降低蒸汽和冷卻水的消耗。二氧化碳氣提法的優(yōu)缺點優(yōu)點：①CO2轉化率低，循環(huán)量大。②設備腐蝕嚴重，易爆炸。缺點：

①氣提效率高，省去中壓循環(huán)，簡化流程。二氧化碳氣提法的優(yōu)缺43二、氨氣提法意大利Snamprogetti公司在20世紀60年代開發(fā)了氨氣提法尿素工藝。由于氨和二氧化碳的性質不同，在合成液中溶解度很大，經(jīng)過氣提的液相仍含有大量氨，氣提效果不佳。此公司在70年代中期做了改進不再通氨氣，而是利用提高溫度來增強氣提效果，稱為自氣提或熱氣提。Snamprogetti氨氣提工藝僅次于Stamicarbon二氧化碳氣提，也是世界上最主要的生產(chǎn)技術。二、氨氣提法意大利Snamprogetti公司在20世紀4445氨氣提法工藝流程

高壓循環(huán)圈45氨氣提法工藝流程高壓循環(huán)圈45尿素合成塔操作條件：壓力15MPa、溫度185-190℃，氨碳比3.4-3.6，水碳比0.4-0.6，轉化率65%左右。

氣提液溫度：200-210℃，NH3和CO2氣提率分別為45%和70%。三級解吸回收：中壓1.8MPa；低壓0.45MPa；真空預濃縮器0.03MPa高壓循環(huán)圈的液體自動循環(huán)利用原料液氨驅動的噴射器2即可完成。無需高層框架。操作條件尿素合成塔操作條件：壓力15MPa、溫度185-190℃，氨46中壓分解塔的能量作為真空預濃縮器的熱源；低壓分解塔的能量用于原料氨的預熱；高壓甲銨器發(fā)生中壓蒸汽，溫位更高，用于蒸發(fā)及其他多項用途。能量利用方式在整個工藝中，不同階段進行著不同溫度的放熱和吸熱過程。通過換熱進行能量匹配，從而降低能耗。如：中壓分解塔的能量作為真空預濃縮器的熱源；能量利用方式在整個工4748主要設備—尿素合成塔1總高約40m,內徑2.2m，塔外筒材料為碳鋼，內襯7mm厚的316L不銹鋼。塔內安放10多塊等距篩板，將反應器分成若干個串聯(lián)的小室，板上開有8mm的小孔，數(shù)量在1000-2000不等。安放篩板的目的是防止返混，增大氣液接觸混合作用。塔底有兩個進料管，伸入塔內，一個是CO2氣體進口，另一個是液氨和循環(huán)甲銨液進口。48主要設備—尿素合成塔1總高約40m,內徑2.2m，塔外筒4849主要設備—NH3氣提塔5直立殼式換熱器，加熱管約2000根，采用的材料為鈦或鋯，以抗高溫、強腐蝕。合成塔物料全部進入氨氣提塔，合成液沿加熱管呈膜狀流下，因受熱而有NH3氣化，氨氣向上流動，與液體逆流接觸，作為氣提氣將液相中的CO2和NH3帶出。49主要設備—NH3氣提塔5直立殼式換熱器，加熱管約200049臥式廢熱鍋爐，氣提氣在此冷凝并被來自中壓循環(huán)的甲銨液吸收，放出的冷凝熱和吸收熱用以產(chǎn)生中壓蒸汽供后續(xù)工序之用。流出高壓甲銨冷凝器的物料進氣液分離器3，液體回合成塔。主要設備—甲銨冷凝器臥式廢熱鍋爐，氣提氣在此冷凝并被來自中壓循環(huán)的甲銨液吸收，放50中壓循環(huán)：在中壓分解塔6內進行甲銨的分解和氨的氣化和精餾；出口氣經(jīng)冷卻進入中壓吸收塔8，通過精餾將氨和甲銨液分離，塔頂?shù)玫郊僋H3，塔底得到甲銨液。純NH3在氨冷凝器9冷凝并流入液氨貯槽10，一部分作為回流，其余用高壓泵22送往高壓系統(tǒng)。甲銨液用高壓甲銨泵23送回高壓循環(huán)。中壓循環(huán)過程中壓循環(huán)：在中壓分解塔6內進行甲銨的分解和氨的氣化和精餾；出51低壓循環(huán)：中壓分解出口液送入低壓分解塔12，進一步分解甲銨和將NH3和CO2排入氣相。出口氣體經(jīng)冷凝和吸收后用低壓甲銨泵26送到中壓系統(tǒng)。出塔液體再進入真空預濃縮器16，在0.03MPa的真空下分離，得到更為純凈的尿素溶液，送去蒸發(fā)。低壓循環(huán)過程低壓循環(huán)：中壓分解出口液送入低壓分解塔12，進一步分解甲銨和52優(yōu)點：①提高了合成氨碳比及CO2的轉化率，有利于提高氣提效率。②通過熱氣提方式，使未轉化物直接返回。③高壓冷凝器副產(chǎn)蒸汽，有利于利用能量。④采用高氨碳比，減輕設備腐蝕。缺點：

①氣提效率較CO2氣提法差，需中壓分解循環(huán)，流程長。

②因氣提、分解系統(tǒng)ＮＨ３含量高，故所需操作溫度較高。③因中、低、真空分解系統(tǒng)皆有氨冷系統(tǒng)，故放空惰氣中ＮＨ３增多。④因氨碳比較高，氣提合成液需設中壓1.8MPa分解系統(tǒng)回收，否則氨無法平衡。NH3氣提法的特點優(yōu)點：NH3氣提法的特點53三、ACES法七十年代汽提法尿素迅速發(fā)展，尤以CO2汽提法建廠最多。七十年代世界性能源危機后，能源費用急劇上漲，世界上一些公司致力開發(fā)新型的節(jié)能尿素技術，如八十年代初開發(fā)成功并且工業(yè)化的日本三井/東亞-東洋工程公司的節(jié)資節(jié)能先進工藝（ACES法），并在此基礎上進一步改進，形成改良型的ACES工藝。該方法是在原來的全循環(huán)改良C法的基礎上引入CO2氣提技術。三、ACES法七十年代汽提法尿素迅速發(fā)展，尤以CO2汽提法建54高壓回路高壓甲銨噴射器提供了合成系統(tǒng)物料循環(huán)的動力。高壓回路高壓甲銨噴射器提供了合成系統(tǒng)物料循環(huán)的動力。55進入合成塔的三股料：液氨、一小部分的CO2和甲銨液。氣提過程：大部分CO2氣進入汽提塔作為汽提介質。塔出液進入汽提塔，未反應的甲銨液受熱分解成NH3和CO2。循環(huán)過程：經(jīng)汽提后的尿液則進入中壓分解系統(tǒng)，而汽提塔頂部出來的氣體則在甲銨冷凝器中冷凝成甲銨液并副產(chǎn)低壓蒸汽。工藝流程簡述進入合成塔的三股料：液氨、一小部分的CO2和甲銨液。工藝流程56操作工藝條件：壓力：17.5MPa，溫度：190℃，氨碳比：4，水碳比：0.6，CO2轉化率：68-70%。ACES工藝將尿素合成塔布置在地面，從而減少了土建和安裝投資。操作工藝條件：壓力：17.5MPa，溫度：190℃，氨碳57上部塔盤，下部降膜加熱器兩部分降膜加熱器：CO2氣提，將大量未反應的NH3和CO2轉入氣相。主要設備–氣提塔塔盤：預氣提。即來自合成塔的料液與從下部上來的氣體逆流接觸，過剩的氨一部分被氣體帶出去，有助于塔的下部的CO2氣提。上部塔盤，下部降膜加熱器兩部分降膜加熱器：CO2氣提，將58

甲銨冷凝器為立式浸沒式，其具有以下特點：1）氣速高，汽液接觸好，有利于傳質和傳熱。2）設置適當?shù)恼哿靼逡员ＷC汽泡的分布，壓降低。3）采用立式布置以節(jié)省空間。兩臺并列的高壓冷凝器作用:1）一臺利用甲銨的生成和氨的冷凝放出的熱量副產(chǎn)0.5MPa的低壓蒸汽；2）另一臺用于加熱氣提塔出液減壓閃蒸后的物料。主要設備--甲銨冷凝器

甲銨冷凝器為立式浸沒式，其具有以下特點：主要設備--甲銨59

改進的ACES工藝所采用的N/C（NH3/CO2）進行了優(yōu)化，甲銨冷凝器和合成塔采用不同的N/C，甲銨冷凝器中N/C經(jīng)優(yōu)化，可降低壓力；合成塔中N/C較高，可提高CO2轉化率，減少汽提塔負荷。合成系統(tǒng)中，甲銨冷凝器N/C范圍在2.8-3.3之間，合成塔的N/C在3.7-3.8。在合成系統(tǒng)未反應的物料則在回收系統(tǒng)吸收/冷凝后返回合成系統(tǒng)，可回收其熱量以降低能耗、節(jié)省蒸汽。主要設備--甲銨冷凝器

改進的ACES工藝所采用的N/C（NH3/CO2）進60

繼承了原改良C法高溫高壓高氨碳比的合成條件，轉化率較高在塔盤設置預氣提，先將游離氨逐出，有助于提高氣提效果設置中壓分解工序高壓冷凝器直接用于加熱氣提塔出液，減少了傳熱的不可逆損失ACES的優(yōu)點繼承了原改良C法高溫高壓高氨碳比的合成條件，轉化率較高AC61

高壓圈的布置高度與傳統(tǒng)工藝相比降低，可使高壓管線和材料減少；設備、管路的安裝更容易；操作維修更方便。高壓甲銨冷凝器中完成甲銨冷凝、熱量回收、尿素合成及惰氣洗滌等多種功能，使高壓圈設備減少，熱量回收的換熱面積減少，同時也減少了高壓管線及材料。合成系統(tǒng)的操作條件溫和，減少高壓設備的腐蝕，安全性更好。但采用該工藝的投產(chǎn)的裝置比較少，現(xiàn)僅有四川化工總廠的二化尿素裝置改造采用了此技術，并已投入運行。ACES的優(yōu)點高壓圈的布置高度與傳統(tǒng)工藝相比降低，可使高壓管線和材料減少62特點：將合成塔出口溶液串聯(lián)經(jīng)過兩次氣提。四、等壓雙氣提法（IDR）（意大利）第一次氣提：用預熱的氨氣氣提，將大量的游離氨逐出并直接返回合成塔第二次氣提：用壓縮二氧化碳氣氣提，進一步分解甲銨和蒸出游離氨，此時氣提塔出口溶液含NH313.5%，CO214%特點：將合成塔出口溶液串聯(lián)經(jīng)過兩次氣提。四、等壓雙氣提法（63用預熱的氨氣等壓雙氣提法工藝流程圖用壓縮CO2用預熱的氨氣等壓雙氣提法工藝流程圖用壓縮CO264高壓圈：兩段合成，兩段氣提和高壓甲銨冷凝A點：合成塔上段進料B點：合成塔上段出料C點：合成塔下段進料D點：合成塔下段出料E點：第一氣提塔進料F點：第二氣提塔出料高壓圈：兩段合成，兩段氣提和高壓甲銨冷凝A點：合成塔上段進料65高壓圈：兩段合成，兩段氣提和高壓甲銨冷凝兩段合成：合成塔分為上下兩段，用隔板隔開，各有9塊和4塊塔板。原料從上段的底部進入，上升到頂部后，再由降液管流到塔下段的底部，與更多的液氨混合，進行反應，最后從塔下段的頂部流出，入第一氣提塔高壓圈：兩段合成，兩段氣提和高壓甲銨冷凝兩段合成：合成塔分為66臥式，具有列管與管段間不存在應力裂蝕腐蝕的優(yōu)點，高壓甲銨冷凝器為2臺，副產(chǎn)蒸汽壓力較高，可提高各加壓設備的傳熱溫差，從而減少各加熱設備的傳熱面積，節(jié)省投資。高壓甲銨冷凝器臥式，具有列管與管段間不存在應力裂蝕腐蝕的優(yōu)點，高壓甲銨67操作工藝條件：壓力：18-20MPa，溫度：185-190℃，氨碳比：4-5，水碳比：0.58，CO2轉化率：70-75%。優(yōu)點：①本法采用高的氨碳比，可得到較高的轉化率，因而可減少循環(huán)量；②兩次氣提，能充分利用原料；③對設備腐蝕輕；④噸尿素蒸汽消耗少。缺點：流程復雜。等壓雙氣提法的優(yōu)點操作工藝條件：壓力：18-20MPa，溫度：185-190℃6869四種氣提法的工藝比較氣提方法工藝條件 CO2氣提法氨氣提法ACES法等壓雙汽提法壓力（MPa）141517.518~20溫度（℃）180~185185~190190185~190氨碳比2.8~2.93.4~3.644~5水碳比0.4~0.50.4~0.60.60.58NH3氣提率（%）8545－86.5CO2氣提率（%）7070－86CO2轉化率（%）57~586568~7070~7569四種氣提法的工藝比較氣提方法壓力（M69703.4聯(lián)尿法一、聯(lián)尿工藝合成氨和尿素裝置在不同工藝環(huán)節(jié)的集成二、變換氣吸收法聯(lián)尿省去脫除二氧化碳系統(tǒng)，免除二氧化碳再生所需能耗省去二氧化碳壓縮機和液氨泵703.4聯(lián)尿法一、聯(lián)尿工藝7071717172Snamprogetti公司—變換氣吸收法72Snamprogetti公司—變換氣吸收法7273Snamprogetti公司—變換氣氣提法73Snamprogetti公司—變換氣氣提法7374上?；ぱ芯吭骸袎鹤儞Q氣氣提法74上?；ぱ芯吭骸袎鹤儞Q氣氣提法74利用合成氨與合成尿素同時生產(chǎn)，結合生產(chǎn)工藝特點共同生產(chǎn)，以減少投資及原料消耗。主要分為兩類：1、變換氣吸收法：①日本三井東壓公司開發(fā)的聯(lián)尿工藝流程；②意大利Snamprogetti公司開發(fā)的聯(lián)尿工藝流程。2、變換氣氣提法：①意大利Snamprtti公司開發(fā)的聯(lián)尿工藝流程；②上?；ぱ芯吭禾岢龅墓に嚵鞒獭，F(xiàn)階段工藝流程不成熟，有待完善。3.4聯(lián)尿法利用合成氨與合成尿素同時生產(chǎn)，結合生產(chǎn)工藝特點共同生產(chǎn)，以減75SRR法（分流反應循環(huán)法）：適用于現(xiàn)有廠（二氧化碳氣提、氨氣提法）的增產(chǎn)改造，只要增加少量設備即可提高生產(chǎn)能力20%-30%。兩段合成流程：3.5其它尿素生產(chǎn)方法SRR法（分流反應循環(huán)法）：3.5其它尿素生產(chǎn)方法76該工藝的特點生產(chǎn)能力提高，能耗降低。第二合成塔：壓力：20-22MPa；氨碳比：4~5；轉化率：70%-75%。氣提塔塔負荷可降低為原額定值的60%，從而節(jié)省蒸汽燃料。該工藝的特點生產(chǎn)能力提高，能耗降低。77合成塔塔板由平板改為槽形，每層塔板上由若干個倒U型橫槽組成特殊的氣體、液體流通通道，可產(chǎn)生大量的細小氣泡，大大增加了氣液接觸面積，有利于兩相的傳質和傳熱，及再混效果。各工藝均可應用，使用10-14塊，可使合成轉化率在原有水平上再提高2%-4%。合成塔塔板由平板改為槽形，每層塔板上由若干個倒U型橫槽組成特78池式甲銨冷凝器及反應器合成回路高壓筒體，內襯316L不銹鋼，筒體內設U形管束。工藝介質由原來走管程改為走殼程，管程改走蒸汽和蒸汽冷凝液（用泵強制循環(huán)）。池式甲銨冷凝器及反應器合成回路高壓筒體，內襯316L不銹鋼，79池式反應器合成回路具有較大容積，從而有較大的緩沖能力，因而增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性；框架高度降低及管道長度和閥門的減少，其投資費用約降低5%（均在國外建廠）；裝置的穩(wěn)定性更好，減少了系統(tǒng)的波動；設備可靠性更好，減少了合成回路設備故障引起的停車；它將甲銨冷凝器，尿素合成塔和高壓洗滌器三臺設備合而為一池式反應器合成回路具有較大容積，從而有較大的緩沖能力，因而增80尿素的生產(chǎn)技術和設計不斷有所改革和創(chuàng)新。目標：進一步降低能耗，降低生產(chǎn)成本，減少生產(chǎn)對環(huán)境的污染。主要方向：提高二氧化碳轉化率，增強能量的回收和降低公用工程消耗，回收排放物中的氨和尿素，操作控制的計算機化，等等。尿素新品種和新技術的開發(fā)尿素的生產(chǎn)技術和設計不斷有所改革和創(chuàng)新。尿素新品種和新技術的81涂層尿素的生產(chǎn)工藝通過選擇膜的適當材料和厚度，可使具有緩釋、除草、多養(yǎng)分等不同作用。涂層材料：臘、松香、蟲膠、復合薄膜等。首先根據(jù)產(chǎn)品所需的配方比例和特定工藝條件，制備出具有較強滲透性和穩(wěn)定性的飽和涂層溶液。在尿素造粒過程中，用泵將涂層溶液氣動噴霧成霧化狀，在熱態(tài)與下落的尿素顆粒逆流接觸，即均勻分布于顆粒的外表面，并快速滲透進入顆粒內部，借助反應余熱完成整個涂層過程。干燥后即可得到成品。這種工藝簡單、產(chǎn)品效果顯著，適于尿素產(chǎn)品的進一步加工。這種產(chǎn)品可提高吸收率，涂層尿素的生產(chǎn)工藝通過選擇膜的適當材料和厚度，可使具有緩釋、82以尿素為原料生產(chǎn)三聚氰胺其下游產(chǎn)品有幾十種，遍及多個領域，產(chǎn)品用途最廣的為三聚氰胺。分子式C3H3(NH2)3，又稱蜜胺，白色結晶，有機合成單體。高壓法：6.1-8.1MPa、380-450℃、氨存在的條件下，熔融尿素在液相中進行縮聚反應，不使用催化劑。低壓法：0.2-0.8MPa、380-450℃、氨存在下，在氣相通過催化劑（硅膠、氧化鋁及少量助劑）進行縮聚反應。反應物料的處理均是用稀甲銨液或母液進行急冷，生成的三聚氰胺溶于水中，尾氣送回尿素裝置，在用于生產(chǎn)尿素。三聚氰胺副產(chǎn)物的氨和二氧化碳又作為尿素生產(chǎn)的原料，所以尿素與三聚氰胺聯(lián)合生產(chǎn)時比較合適的。以尿素為原料生產(chǎn)三聚氰胺其下游產(chǎn)品有幾十種，遍及多個領域，產(chǎn)8384第四章尿素的用途及產(chǎn)品規(guī)格84第四章尿素的用途及產(chǎn)品規(guī)格8485一、尿素的用途1、用作化學肥料尿素作為化肥的優(yōu)點①尿素的含氮量在46%以上，節(jié)省運輸、儲存等費用②尿素是中性速效肥料③尿素的施用及儲藏性能好④尿素可配成多營養(yǎng)成分的混合肥料和復合肥料85一、尿素的用途1、用作化學肥料85862、用作反芻動物的輔助飼料3、作為高聚物合成材料4、作為多種用途的添加劑862、用作反芻動物的輔助飼料8687二、尿素的產(chǎn)品規(guī)格1、尿素產(chǎn)品標準87二、尿素的產(chǎn)品規(guī)格1、尿素產(chǎn)品標準8703一月2023尿素生產(chǎn)技術19十二月2022尿素生產(chǎn)技術88全循環(huán)法熱氣全循環(huán)法礦物油全循環(huán)法尾氣分離全循環(huán)法水溶液全循環(huán)法(1)不循環(huán)法；(2)半循環(huán)法(部分循環(huán)法、高效半循環(huán))；(3)全循環(huán)法發(fā)展：改良C、D法，二氧化碳汽提法，氨汽提法及聯(lián)尿法等。全循環(huán)法熱氣全循環(huán)法礦物油全循環(huán)法尾氣分離全循環(huán)法水溶液全循89水溶液全循環(huán)法的流程圖尿素合成塔尿素造粒塔尿液蒸發(fā)器低壓分解塔中壓分解塔尾氣吸收塔過剩氨冷凝器低壓吸收塔中壓吸收塔惰氣洗滌解吸塔尿素成品CO2水排放冷凝液低壓分解氣中壓分解氣吸收液回流液氨放空水溶液全循環(huán)法尿素生產(chǎn)原則流程水溶液全循環(huán)法的流程圖尿素尿素尿液低壓中壓尾氣過剩氨低壓中壓90分解塔底來﹙74-75%尿液）尿素蒸發(fā)造粒系統(tǒng)工藝流程圖粗料返回系統(tǒng)○○○○○閃蒸槽一段蒸發(fā)加熱器二段蒸發(fā)加熱器分離器LsLs分離器冷凝器冷凝器造粒塔斗提升機電振篩成品去包裝LsLsA1A2140℃99.7%105℃分解塔底來﹙74-75%尿液）尿素蒸發(fā)造粒系統(tǒng)工藝流程圖粗料91水溶液全循環(huán)法的工藝流程圖水溶液全循環(huán)法的工藝流程圖92主要設備--

合成塔520世紀50年代以前：雙套筒式。外殼碳鋼承受壓力，內有兩個不銹鋼套筒，內筒不受壓力。液氨從外殼與外筒及外筒與內筒之間的兩個環(huán)隙，再進入內筒，與CO2反應，這樣外筒不與腐蝕介質接觸。

缺點：容積利用率低，且不銹鋼耗量大。目前：襯里的高壓容器。外筒為多層卷焊受壓容器，內部襯有一層耐腐蝕的不銹鋼板，隔離尿素甲銨腐蝕介質，外殼保溫，防止熱量外散。優(yōu)點：容積利用率高，耐腐蝕材料用量少，操作方便主要設備--合成塔520世紀50年代以前：雙套筒式。外殼碳93三股物料從合成塔底部進入，呈氣液兩相混合物的形式自下而上，邊反應邊流動，不斷生成尿素，尿素濃度不斷上升。反應后的熔融物從塔頂排出。襯里式尿素合成塔最初采用空塔，不設內件，塔的高徑比較大。高徑比小的襯里合成塔，通常設混合器或篩板等內件，以減少返混的影響。主要設備--合成塔5三股物料從合成塔底部進入，呈氣液兩相混合物的形式自下而上，邊94為解決高負荷生產(chǎn)下出現(xiàn)的中壓分解負荷重，一吸塔熱負荷高等“瓶頸”問題，使裝置高產(chǎn)，低耗和平穩(wěn)運行，增設了預分離器6，進一步提高了裝置的生產(chǎn)能力。主要設備--預分離器6流程：合成塔出口液進預分離器自然減壓進行氣液預分離，它的液相進一段分解塔7。氣體送入一段蒸發(fā)器19下部。為解決高負荷生產(chǎn)下出現(xiàn)的中壓分解負荷重，一吸塔熱負荷高等“瓶95一段分解塔出口氣體也引入預分離器。預分離器有改造為預精餾塔的，內裝填料，氣液逆流接觸，可降低出口氣體的溫度和水分。氣體送入一段蒸發(fā)器19下部，充分利用了預分離器出口氣體的冷凝熱，部分氣體冷凝并放出熱量，供尿液蒸發(fā)用。主要設備--預分離器6一段分解塔出口氣體也引入預分離器。主要設備--預分離器696分兩段。下段為鼓泡段，上段為精洗段。在鼓泡段，氣液混合物利用低壓循環(huán)來的稀甲銨液吸收，在此將氣體中絕大多數(shù)CO2和幾乎全部水蒸氣及部分氨氣吸收下來轉入液相。在精洗段，未被吸收的氣體在塔內上升，與由液氨緩沖槽2來的回流液氨和清洗液與其配成的濃氨水逆流接觸，使氣體中CO2和水蒸氣完全得到吸收，純的氣態(tài)氨進入氨冷凝器12，冷凝下來的液氨流入液氨緩沖槽2一段吸收器起著精餾作用，塔頂?shù)玫郊僋H3氣，塔底是甲銨液。主要設備--一段吸收塔10分兩段。下段為鼓泡段，上段為精洗段。主要設備--一段吸收塔197在一段吸收塔中，若液氨中混有少量的CO2，則會生成氨基甲酸銨結晶而堵塞設備和管道，因此一段吸收塔要保證CO2被完全吸收。在原料返回時，氨以純氨和甲銨液形式，CO2以甲銨液形式返回，甲銨液肯定會帶一定量的水，水是反應不希望的。所以應減少CO2返回量---盡量提高CO2的轉化率。主要設備--一段吸收塔10在一段吸收塔中，若液氨中混有少量的CO2，則會生成氨基甲酸銨98典型操作條件合成塔：原料液氨、CO2及循環(huán)甲銨液自下而上進入合成塔。壓力：20-22MPa，溫度：185-190℃，氨碳比：4-4.5，水碳比：0.6-0.7，氧含量：0.5-0.8%，停留時間：1h，出口CO2轉化率為：62-64%。分解塔：出口液通過三級分解：中壓（1.8-2.5MPa，160℃）、低壓（0.2-0.5MPa,150℃）、閃蒸（0.05MPa，75%）蒸發(fā)：一段（0.033MPa，95%），二段（0.0033MPa，99.7%）典型操作條件合成塔：原料液氨、CO2及循環(huán)甲銨液自下而上進入99工藝流程簡述造氣爐產(chǎn)生的半水煤氣脫碳后，其中大部分的二氧化碳由脫碳液吸收、解吸后，經(jīng)油水分離器，除去二氧化碳氣體中攜帶的脫碳液，進入二氧化碳壓縮機系統(tǒng)，由壓縮機出來的二氧化碳氣體進入尿素合成塔。從合成氨車間氨庫來的液氨進入氨儲罐，經(jīng)過氨升壓泵加壓進入高壓液氨泵，經(jīng)過預熱后進入甲胺噴射器作為推動液，將來自甲胺分離器的甲胺溶液增壓后混合一起進入尿素合成塔。

工藝流程簡述造氣爐產(chǎn)生的半水煤氣脫碳后，其中大部分的二氧化碳100尿素合成塔內，NH3/CO2的摩爾比和H2O/CO2的摩爾比控制在一定的范圍內進行反應。合成后的氣液混合物進入預分離器，一段分解，進行氣液分離，將分離氣相后的尿液送入二段分解，進一步將混合物中的氣相除去。凈化后的尿液依次進入閃蒸器、一段蒸發(fā)、二段蒸發(fā)濃縮，最后得到尿素熔融物，用泵輸送到尿素造粒塔噴灑器，經(jīng)在空氣中沉降冷卻固化成粒狀尿素，并通過尿素塔底刮料機用運輸皮帶送往儲存包裝車間。尿素合成塔內，NH3/CO2的摩爾比和H2O/CO2的101吸收工段：從一段分解、二段分解出來的氣相含有未反應的氨和二氧化碳，分別進入一段吸收和二段吸收，氨和二氧化碳被后面閃蒸、一段蒸發(fā)、二段蒸發(fā)工段冷凝下來的冷凝水吸收混合形成水溶液，用泵送入尿素合成塔；一段吸收后剩余的氣體進入惰洗器稀釋后，與二段吸收的殘余氣體混合進入尾氣吸收塔，與一段蒸發(fā)、二段蒸發(fā)工段氣相冷凝除去水后殘余的氣體混合后放空。吸收工段：從一段分解、二段分解出來的氣相含有未反應的氨和二氧102水溶液全循環(huán)法的缺點①能量利用率低；合成系統(tǒng)總反應是放熱的，但因加入大量過剩氨以調節(jié)反應溫度，反應熱沒有加以利用；另外，一段、二段甲銨冷凝器均需用水冷卻，不但冷凝熱得不到利用，反而需要消耗大量的冷卻水。②一段甲銨泵腐蝕嚴重，制造、操作、維修都較麻煩；③流程過于復雜：三段分解，三段吸收。

水溶液全循環(huán)法的缺點①能量利用率低；103改良C法（日本）改良C法，是傳統(tǒng)水溶液全循環(huán)法的改進，生產(chǎn)低縮二脲含量尿素產(chǎn)品，也生產(chǎn)常規(guī)尿素產(chǎn)品。改良C法（日本）改良C法，是傳統(tǒng)水溶液全循環(huán)法的改進，生產(chǎn)低104合成塔：

溫度：190-200℃，壓力：23-25MPa，氨碳比：4，水碳比：0.37，轉化率：72%。合成塔為高徑比18的空塔，用鈦襯里，耐高溫腐蝕。分解塔：高壓分解（1.7-1.9MPa，165℃：其熱量由塔外的熱虹吸式再沸器和塔內的列管式降膜加熱器保持）；低壓分解（0.3-0.4MPa，130℃）；常壓分解（0.1-0.15MPa，92℃：塔底設有加熱器）。改良C法--操作條件合成塔：改良C法--操作條件105高壓分解：高壓分解塔3和再沸器2。高壓分解塔的上部設有幾層篩板，上升的熱氣體與下降的低溫液體逆流接觸，進行熱量和質量交換，使出口氣溫度降到125℃，即回收了熱量又降低了出氣中的水分。低壓分解：低壓分解塔5、加熱器4和再沸器6。塔底通入少量CO2氣，有助于NH3和CO2的氣提，并調整溶液中的氨碳比。常壓分解：在閃蒸分解塔7進行，并通入空氣進行氣提，促使NH3和CO2的徹底分離。高壓分解：高壓分解塔3和再沸器2。高壓分解塔的上部設有幾層篩106經(jīng)三次分解得到NH3和CO2含量極低，尿素含量為74%的溶液，送真空結晶器8，在減壓下進行絕熱蒸發(fā)結晶。結晶尿素經(jīng)離心分離機10分離和熱風干燥，送造粒塔13頂上熔融槽，再次熔融后噴灑造粒。各段分解氣在相應吸收塔內冷凝吸收，并依次逐段循環(huán)返回。經(jīng)三次分解得到NH3和CO2含量極低，尿素含量為74%的溶液107吸收部分：高壓分解塔---浸沒式高壓吸收塔冷卻器14---高壓吸收塔15---吸收劑為來自低壓吸收系統(tǒng)的稀甲銨液和來自氨回收吸收塔17的氨水。---在氨冷凝器16中冷凝---進入氨貯槽18---合成塔。不凝氣體放空吸收部分：108改良C法的特點優(yōu)點：（1）采用較高的合成壓力和溫度，并取較高的氨碳比和較低的水碳比，轉化率高，降低了分解循環(huán)吸收負荷。（2）采用結晶重熔方法，可制得縮二脲低0.35%的產(chǎn)品。缺點：熱回收利用不高，總能耗優(yōu)于傳統(tǒng)水溶液全循環(huán)法，但不及各種氣提法流程。改良C法的特點優(yōu)點：109熱循環(huán)法（HR）（美國）第一次分解分離第二次分解分離熱循環(huán)法（HR）（美國）第一次分解分離第二次分解分離110新一代尿素工藝中唯一不采用氣提技術的生產(chǎn)工藝熱循環(huán)法（HR）（美國）合成塔—等溫反應器：內部換熱式的反應器。原料自塔頂進入設于塔內的盤管，進行合成甲銨的反應，并放出熱量傳到盤管以外。盤管的下端形成開口的罩式分布器，反應物自此流出，又與一部分液氨混合，再自下而上流動，進行甲銨脫水的吸熱反應。盤管內外熱量匹配，有利于管內甲銨的生成和管外尿素的生成，達到塔頂，CO2的轉化率達74%特點：充分利用反應熱使大部分工藝物流與工藝物流換熱，而不借助于蒸汽作為中間介質。新一代尿素工藝中唯一不采用氣提技術的生產(chǎn)工藝熱循環(huán)法（HR）111合成塔操作條件：壓力：20MPa，溫度：190℃，氨碳比：4-4.2，水碳比：0.86，CO2轉化率：74%熱循環(huán)法（HR）（美國）合成塔原料：原料CO2有60%進入合成塔，其余40%進入中壓系統(tǒng)。原料液氨在泵出口處加入少量的鈍化空氣，經(jīng)預熱后70%自塔頂進入盤管，其余30%從合成塔低引入，以保持全塔的熱平衡。合成塔操作條件：壓力：20MPa，溫度：190℃，氨碳比：4112尿素流程：塔出料減壓至2.6MPa進入液體分布器6，進行閃蒸，再減壓至2.3MPa進入第一分解器7，第一加熱器8和第一分離器9。壓力減壓至0.2MPa，進入第二分解器和第二分離器11；然后送去濃縮，造粒?；厥樟鞒蹋旱诙蛛x器出來的氣體進入第二冷凝器回收氨，惰性氣體排入大氣。出液經(jīng)回流冷卻器5放出一部分熱量，至第一分解器殼側，與第一分離器來的氣體混合。由水解解吸系統(tǒng)回收的NH3和CO2送回合成塔，廢液達到標準后排放。熱循環(huán)法（HR）（美國）尿素流程：塔出料減壓至2.6MPa進入液體分布器6，進行閃蒸113優(yōu)點：①熱循環(huán)法尿素工藝采用等溫合成塔，CO2轉化率高，減少了循環(huán)甲銨量和下游設備尺寸。②原料中有40%CO2直接進入中壓系統(tǒng)節(jié)省壓縮功耗。③采用工藝物料間互相換熱，不借助于蒸汽，能充分利用熱量。熱循環(huán)法（HR）（美國）優(yōu)點：熱循環(huán)法（HR）（美國）114115三種傳統(tǒng)水溶液全循環(huán)法的工藝比較水循環(huán)方法工藝條件 傳統(tǒng)水溶液循環(huán)改良C法熱循環(huán)法壓力（MPa）２０～２２２３～２５２０溫度（℃）185-1901９０-２００１９０氨碳比4-4.54４-４．２水碳比0.6-0.70.３７0.８6停留時間（h）1－－CO2轉化率（%）62-64７２７４28三種傳統(tǒng)水溶液全循環(huán)法的工藝比較水循環(huán)方法壓力（MPa）1151163.3汽提法一、二氧化碳氣提法二、氨氣氣提法三、ACES法四、等壓雙氣提法

293.3汽提法一、二氧化碳氣提法116氣提法是20世紀60年代以來尿素生產(chǎn)工藝最重要的改進，氣提法也是水溶液全循環(huán)流程，但采用了氣提技術，使尿素合成塔出來的反應液中大部分未轉化的NH3和CO2在與合成同等壓力下從尿液分出，并重新返回合成塔。優(yōu)點：能耗及生產(chǎn)費用明顯降低，流程簡化。目前，尿素廠幾乎都采用CO2氣提或NH3氣提劑以及它們的變型。氣提法概述氣提法是20世紀60年代以來尿素生產(chǎn)工藝最重要的改進，氣提法117一、二氧化碳氣提法主要工段：①CO2壓縮工段②液氨的升壓③合成與氣提（四個高壓設備：合成塔、氣提塔、高壓冷凝器、高壓洗滌器）核心部分④循環(huán)工段⑤蒸發(fā)與造粒⑥解吸一、二氧化碳氣提法主要工段：118119二氧化碳氣提法工藝流程

該方法是現(xiàn)在世界上建廠最多，生產(chǎn)能力最大的尿素生產(chǎn)技術32二氧化碳氣提法工藝流程該方法是現(xiàn)在世界上建廠最多，生產(chǎn)能119操作條件合成塔1：氨碳比：2.8-2.9，水碳比：0.4-0.5，溫度：180-185℃，壓力：14MPa，CO2轉化率：57-58%。氣提塔14：氣提劑CO2，先配入4%空氣，壓縮、脫氫后進氣提塔；NH3和CO2的氣提率分別為85%和70%，出液溫度約160-170℃，出氣溫度180-185℃。減壓操作：低壓精餾塔0.25-0.35MPa，真空閃蒸槽0.45MPa，尿素溶液高于72%，NH3和CO2含量均低于1%。操作條件合成塔1：氨碳比：2.8-2.9，水碳比：0.4-0120高壓循環(huán)圈：合成塔、CO2氣提塔、高壓甲銨冷凝器、高壓洗滌器。立面布置在高層框架中，利用液位差自流流動。原料液氨加壓至15-16MPa，再作為動力通過噴射器將來自高壓洗滌器的甲銨液一起送入高壓甲銨冷凝器。這種自流循環(huán)，節(jié)省了設備投資和動力消耗。高壓圈物料的流動方式高壓循環(huán)圈：合成塔、CO2氣提塔、高壓甲銨冷凝器、高壓洗滌器121循環(huán)工段：氣提塔出液經(jīng)兩次減壓操作，從低壓精餾塔出來的氣體送入低壓甲銨冷凝器，被冷凝，吸收，得到的較濃溶液用高壓甲銨泵打回高壓系統(tǒng)。蒸發(fā)與造粒工段：尿液經(jīng)尿液泵送入串聯(lián)的兩臺真空蒸發(fā)器，得到99.7%的尿素熔融物，送造粒塔造粒。解吸工段：真空蒸發(fā)系統(tǒng)的冷凝液和其他廢水在冷凝液處理系統(tǒng)進行解吸，水解處理，回收的NH3和CO2送回循環(huán)，凈化后的水作為鍋爐水或冷卻水的補充。主要工段循環(huán)工段：氣提塔出液經(jīng)兩次減壓操作，從低壓精餾塔出來的氣體送122溢流管：使合成反應液從塔底引出，不夾帶氣體。可保證氣提塔的進料穩(wěn)定主要設備—尿素合成塔1溢流管：使合成反應液從塔底引出，不夾帶氣體?？杀ＷC氣提塔的進123構造：塔高約33m，內徑2.8m，內襯8mm厚的316L不銹鋼板。塔內等距安放8塊多孔篩板，將反應器分為9個串聯(lián)的小室。氣體以高速通過小孔，液體從篩板與筒體的環(huán)隙通過，氣液在液相空間形成劇烈擾動以加速反應進行。塔內的塔板防止物料返混。甲銨脫水反應生成尿素，要求具有良好的耐腐蝕性主要設備—尿素合成塔1構造：塔高約33m，內徑2.8m，內襯8mm厚的316L124125主要設備---

汽提塔14氣提塔：直立多管降膜式列管熱交換器。

Cr25Ni22Mo2低碳不銹鋼，以抗高溫，強腐蝕的介質。38主要設備---汽提塔14氣提塔：直立多管降膜式列管熱交125保證液體均勻分布可采取的措施：在上管板裝液體分布器，從合成塔來的液體進入受液槽，然后流到上管板上，保持一定的液面。每根管上端裝一分配頭，其下部沿圓周方向均布3個小孔，合成液通過小孔平穩(wěn)地沿管內壁流下，形成液膜。主要設備---

汽提塔14液體均勻分布到每根加熱管十分重要，否則各管的進液量和氣液比偏離正常值，使氣提效率下降，甚至造成部分管壁沒有液膜并過熱，引起腐蝕。保證液體均勻分布可采取的措施：在上管板裝液體分布器，從合成塔126合成液呈膜狀沿管壁流下，與CO2氣逆流流動，同時由管外加熱蒸汽提供熱量。當液體下流后與下部來的二氧化碳氣體相遇，首先是游離氨被逐出，再向下是甲銨分解即以兩個氨分子一個二氧化碳分子這樣的比例分解出來。

被氣提出來以氣體形式返回到高壓甲銨冷凝器繼續(xù)反應。氣提過程之所以能實現(xiàn)是由于與反應液呈平衡的溶液表面上氨蒸汽壓力始終大于氣相中氨分壓。這樣氨一直可以被分解出來，而二氧化碳則是由于化學平衡關系，當減低氣相氨的濃度后，反應向左進行。主要設備---

汽提塔14合成液呈膜狀沿管壁流下，與CO2氣逆流流動，同時由管外加熱蒸127主要設備--高壓甲銨洗滌器2主要由防爆空間和換熱器兩部分組成。作用是將合成塔頂部出來的未反應氣相氨和二氧化碳進行吸收，以甲胺液形式返回高壓甲銨冷凝器繼續(xù)反應。主要設備--高壓甲銨洗滌器2主要由防爆空間和換熱器兩部分組成128直立管殼式換熱器。氣提出的氣體、原料液氨和循環(huán)甲銨液進入進行氣體冷凝、吸收和甲銨的合成反應。放出熱量用以發(fā)生低壓（0.45MPa）蒸汽。流出的氣液混合物自流進入合成塔，保留部分氣體在合成塔冷凝，補償合成塔內甲銨轉化為尿素的吸熱反應。主要設備—高壓甲銨冷凝器3直立管殼式換熱器。氣提出的氣體、原料液氨和循環(huán)甲銨液進入進行129①氣提效率高，省去中壓循環(huán)，簡化流程。②合成壓力低，節(jié)省壓縮機和泵的動力。③高壓圈內高壓冷凝器的余熱溫度高，用來副產(chǎn)蒸汽，有利于能量的利用，降低蒸汽和冷卻水的消耗。二氧化碳氣提法的優(yōu)缺點優(yōu)點：①CO2轉化率低，循環(huán)量大。②設備腐蝕嚴重，易爆炸。缺點：

①氣提效率高，省去中壓循環(huán)，簡化流程。二氧化碳氣提法的優(yōu)缺130二、氨氣提法意大利Snamprogetti公司在20世紀60年代開發(fā)了氨氣提法尿素工藝。由于氨和二氧化碳的性質不同，在合成液中溶解度很大，經(jīng)過氣提的液相仍含有大量氨，氣提效果不佳。此公司在70年代中期做了改進不再通氨氣，而是利用提高溫度來增強氣提效果，稱為自氣提或熱氣提。Snamprogetti氨氣提工藝僅次于Stamicarbon二氧化碳氣提，也是世界上最主要的生產(chǎn)技術。二、氨氣提法意大利Snamprogetti公司在20世紀131132氨氣提法工藝流程

高壓循環(huán)圈45氨氣提法工藝流程高壓循環(huán)圈132尿素合成塔操作條件：壓力15MPa、溫度185-190℃，氨碳比3.4-3.6，水碳比0.4-0.6，轉化率65%左右。

氣提液溫度：200-210℃，NH3和CO2氣提率分別為45%和70%。三級解吸回收：中壓1.8MPa；低壓0.45MPa；真空預濃縮器0.03MPa高壓循環(huán)圈的液體自動循環(huán)利用原料液氨驅動的噴射器2即可完成。無需高層框架。操作條件尿素合成塔操作條件：壓力15MPa、溫度185-190℃，氨133中壓分解塔的能量作為真空預濃縮器的熱源；低壓分解塔的能量用于原料氨的預熱；高壓甲銨器發(fā)生中壓蒸汽，溫位更高，用于蒸發(fā)及其他多項用途。能量利用方式在整個工藝中，不同階段進行著不同溫度的放熱和吸熱過程。通過換熱進行能量匹配，從而降低能耗。如：中壓分解塔的能量作為真空預濃縮器的熱源；能量利用方式在整個工134135主要設備—尿素合成塔1總高約40m,內徑2.2m，塔外筒材料為碳鋼，內襯7mm厚的316L不銹鋼。塔內安放10多塊等距篩板，將反應器分成若干個串聯(lián)的小室，板上開有8mm的小孔，數(shù)量在1000-2000不等。安放篩板的目的是防止返混，增大氣液接觸混合作用。塔底有兩個進料管，伸入塔內，一個是CO2氣體進口，另一個是液氨和循環(huán)甲銨液進口。48主要設備—尿素合成塔1總高約40m,內徑2.2m，塔外筒135136主要設備—NH3氣提塔5直立殼式換熱器，加熱管約2000根，采用的材料為鈦或鋯，以抗高溫、強腐蝕。合成塔物料全部進入氨氣提塔，合成液沿加熱管呈膜狀流下，因受熱而有NH3氣化，氨氣向上流動，與液體逆流接觸，作為氣提氣將液相中的CO2和NH3帶出。49主要設備—NH3氣提塔5直立殼式換熱器，加熱管約2000136臥式廢熱鍋爐，氣提氣在此冷凝并被來自中壓循環(huán)的甲銨液吸收，放出的冷凝熱和吸收熱用以產(chǎn)生中壓蒸汽供后續(xù)工序之用。流出高壓甲銨冷凝器的物料進氣液分離器3，液體回合成塔。主要設備—甲銨冷凝器臥式廢熱鍋爐，氣提氣在此冷凝并被來自中壓循環(huán)的甲銨液吸收，放137中壓循環(huán)：在中壓分解塔6內進行甲銨的分解和氨的氣化和精餾；出口氣經(jīng)冷卻進入中壓吸收塔8，通過精餾將氨和甲銨液分離，塔頂?shù)玫郊僋H3，塔底得到甲銨液。純NH3在氨冷凝器9冷凝并流入液氨貯槽10，一部分作為回流，其余用高壓泵22送往高壓系統(tǒng)。甲銨液用高壓甲銨泵23送回高壓循環(huán)。中壓循環(huán)過程中壓循環(huán)：在中壓分解塔6內進行甲銨的分解和氨的氣化和精餾；出138低壓循環(huán)：中壓分解出口液送入低壓分解塔12，進一步分解甲銨和將NH3和CO2排入氣相。出口氣體經(jīng)冷凝和吸收后用低壓甲銨泵26送到中壓系統(tǒng)。出塔液體再進入真空預濃縮器16，在0.03MPa的真空下分離，得到更為純凈的尿素溶液，送去蒸發(fā)。低壓循環(huán)過程低壓循環(huán)：中壓分解出口液送入低壓分解塔12，進一步分解甲銨和139優(yōu)點：①提高了合成氨碳比及CO2的轉化率，有利于提高氣提效率。②通過熱氣提方式，使未轉化物直接返回。③高壓冷凝器副產(chǎn)蒸汽，有利于利用能量。④采用高氨碳比，減輕設備腐蝕。缺點：

①氣提效率較CO2氣提法差，需中壓分解循環(huán)，流程長。

②因氣提、分解系統(tǒng)ＮＨ３含量高，故所需操作溫度較高。③因中、低、真空分解系統(tǒng)皆有氨冷系統(tǒng)，故放空惰氣中ＮＨ３增多。④因氨碳比較高，氣提合成液需設中壓1.8MPa分解系統(tǒng)回收，否則氨無法平衡。NH3氣提法的特點優(yōu)點：NH3氣提法的特點140三、ACES法七十年代汽提法尿素迅速發(fā)展，尤以CO2汽提法建廠最多。七十年代世界性能源危機后，能源費用急劇上漲，世界上一些公司致力開發(fā)新型的節(jié)能尿素技術，如八十年代初開發(fā)成功并且工業(yè)化的日本三井/東亞-東洋工程公司的節(jié)資節(jié)能先進工藝（ACES法），并在此基礎上進一步改進，形成改良型的ACES工藝。該方法是在原來的全循環(huán)改良C法的基礎上引入CO2氣提技術。三、ACES法七十年代汽提法尿素迅速發(fā)展，尤以CO2汽提法建141高壓回路高壓甲銨噴射器提供了合成系統(tǒng)物料循環(huán)的動力。高壓回路高壓甲銨噴射器提供了合成系統(tǒng)物料循環(huán)的動力。142進入合成塔的三股料：液氨、一小部分的CO2和甲銨液。氣提過程：大部分CO2氣進入汽提塔作為汽提介質。塔出液進入汽提塔，未反應的甲銨液受熱分解成NH3和CO2。循環(huán)過程：經(jīng)汽提后的尿液則進入中壓分解系統(tǒng)，而汽提塔頂部出來的氣體則在甲銨冷凝器中冷凝成甲銨液并副產(chǎn)低壓蒸汽。工藝流程簡述進入合成塔的三股料：液氨、一小部分的CO2和甲銨液。工藝流程143操作工藝條件：壓力：17.5MPa，溫度：190℃，氨碳比：4，水碳比：0.6，CO2轉化率：68-70%。ACES工藝將尿素合成塔布置在地面，從而減少了土建和安裝投資。操作工藝條件：壓力：17.5MPa，溫度：190℃，氨碳144上部塔盤，下部降膜加熱器兩部分降膜加熱器：CO2氣提，將大量未反應的NH3和CO2轉入氣相。主要設備–氣提塔塔盤：預氣提。即來自合成塔的料液與從下部上來的氣體逆流接觸，過剩的氨一部分被氣體帶出去，有助于塔的下部的CO2氣提。上部塔盤，下部降膜加熱器兩部分降膜加熱器：CO2氣提，將145

甲銨冷凝器為立式浸沒式，其具有以下特點：1）氣速高，汽液接觸好，有利于傳質和傳熱。2）設置適當?shù)恼哿靼逡员ＷC汽泡的分布，壓降低。3）采用立式布置以節(jié)省空間。兩臺并列的高壓冷凝器作用:1）一臺利用甲銨的生成和氨的冷凝放出的熱量副產(chǎn)0.5MPa的低壓蒸汽；2）另一臺用于加熱氣提塔出液減壓閃蒸后的物料。主要設備--甲銨冷凝器

甲銨冷凝器為立式浸沒式，其具有以下特點：主要設備--甲銨146

改進的ACES工藝所采用的N/C（NH3/CO2）進行了優(yōu)化，甲銨冷凝器和合成塔采用不同的N/C，甲銨冷凝器中N/C經(jīng)優(yōu)化，可降低壓力；合成塔中N/C較高，可提高CO2轉化率，減少汽提塔負荷。合成系統(tǒng)中，甲銨冷凝器N/C范圍在2.8-3.3之間，合成塔的N/C在3.7-3.8。在合成系統(tǒng)未反應的物料則在回收系統(tǒng)吸收/冷凝后返回合成系統(tǒng)，可回收其熱量以降低能耗、節(jié)省蒸汽。主要設備--甲銨冷凝器

改進的ACES工藝所采用的N/C（NH3/CO2）進147

繼承了原改良C法高溫高壓高氨碳比的合成條件，轉化率較高在塔盤設置預氣提，先將游離氨逐出，有助于提高氣提效果設置中壓分解工序高壓冷凝器直接用于加熱氣提塔出液，減少了傳熱的不可逆損失ACES的優(yōu)點繼承了原改良C法高溫高壓高氨碳比的合成條件，轉化率較高AC148

高壓圈的布置高度與傳統(tǒng)工藝相比降低，可使高壓管線和材料減少；設備、管路的安裝更容易；操作維修更方便。高壓甲銨冷凝器中完成甲銨冷凝、熱量回收、尿素合成及惰氣洗滌等多種功能，使高壓圈設備減少，熱量回收的換熱面積減少，同時也減少了高壓管線及材料。合成系統(tǒng)的操作條件溫和，減少高壓設備的腐蝕，安全性更好。但采用該工藝的投產(chǎn)的裝置比較少，現(xiàn)僅有四川化工總廠的二化尿素裝置改造采用了此技術，并已投入運行。ACES的優(yōu)點高壓圈的布置高度與傳統(tǒng)工藝相比降低，可使高壓管線和材料減少149特點：將合成塔出口溶液串聯(lián)經(jīng)過兩次氣提。四、等壓雙氣提法（IDR）（意大利）第一次氣提：用預熱的氨氣氣提，將大量的游離氨逐出并直接返回合成塔第二次氣提：用壓縮二氧化碳氣氣提，進一步分解甲銨和蒸出游離氨，此時氣提塔出口溶液含NH313.5%，CO214%特點：將合成塔出口溶液串聯(lián)經(jīng)過兩次氣提。四、等壓雙氣提法（150用預熱的氨氣等壓雙氣提法工藝流程圖用壓縮CO2用預熱的氨氣等壓雙氣提法工藝流程圖用壓縮CO2151高壓圈：兩段合成，兩段氣提和高壓甲銨冷凝A點：合成塔上段進料B點：合成塔上段出料C點：合成塔下段進料D點：合成塔下段出料E點：第一氣提塔進料F點：第二氣提塔出料高壓圈：兩段合成，兩段氣提和高壓甲銨冷凝A點：合成塔上段進料152高壓圈：兩段合成，兩段氣提和高壓甲銨冷凝兩段合成：合成塔分為上下兩段，用隔板隔開，各有9塊和4塊塔板。原料從上段的底部進入，上升到頂部后，再由降液管流到塔下段的底部，與更多的液氨混合，進行反應，最后從塔下段的頂部流出，入第一氣提