二氧化碳汽提技术
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低温闪蒸提纯CO2是一种将气体中的CO2进行分离和提纯的方法。
这种方法的原理是在低温下使原料气迅速通过一个低温冷却器,使其温度迅速下降到接近凝点温度。
由于CO2的凝结温度较低,因此在凝结过程中CO2会优先凝结成液体。
当原料气离开低温冷却器后,进入一个高压闪蒸罐,由于压力迅速降低,CO2液体会迅速蒸发成气体,并被从气体中分离出来。
这种方法的特点是在低温下进行操作,可以获得高纯度的CO2气体。
同时,由于在闪蒸过程中采用了高压,因此可以获得较高的CO2回收率。
此外,低温闪蒸提纯CO2的方法还可以处理大量的气体,并且操作简单、稳定可靠。
需要注意的是,低温闪蒸提纯CO2的方法需要在低温下进行操作,因此需要使用低温制冷剂或低温冷冻机等设备。
同时,由于这种方法需要在高压下进行操作,因此需要使用高压设备,如高压阀门、高压管道等。
因此,在实际应用中需要考虑到安全和环保等方面的问题。
二氧化碳气提法尿素工艺学习笔记第一章概述一、尿素的情况:尿素的化学名称:碳酰二胺,分子式:CO(NH2)2 分子量60.056 易溶于水和液氨,熔点132.7是无色或白色的针状结晶,含氮量46.65%,高温高压下生成缩二脲,缩三脲,三聚氰酸,三聚氰胺。
生成尿素的反应方程式:2NH3+CO2=CO(NH2)2+H2O吨耗理论值为NH3566kg CO2733kg实际吨耗值为NH3580kg CO2770kg二、生产方法:辽化:CO2汽提全循环法锦西:NH3汽提全循环法三、工厂情况:引进荷兰大陆公司日产1620吨,年产48万吨的尿素生产装置,现有设备157台,静设备82台,动设备75台。
第二章二氧化碳汽提法尿素工艺一、常用的仪表符号1、第一个字母一般表示参数T:温度P:压力F:流量L:液面H:手动A:分析S:速度D:密度V:粘度Z:定位C:电导X:信号2、后面的字母A:报警C:控制I:指示R:记录X:信号H:高限L:低限T:变送E:元件G:视镜S:开关Q:累计Y:转换V:阀O:节流小孔例:TRC-207:温度记录控制FI-303:流量指示ZRC-201:位置记录控制3、工序号及设备的类型工序号:100号:压缩200号:合成及汽提300:号循环400:号蒸发600号:造粒700号:冷凝解吸900号:公用工程设备类别:A:基础类指造粒塔C:换热设备D:反应设备E:传质设备F:槽和罐J:泵和压缩机JS:备用泵)V:机械JT:透平L:特殊设备(喷头、喷射器)例:102JT:二氧化碳压缩机(透平)601A:造粒塔201D:合成塔301E:精馏塔401F:蒸发分离器601L:喷头701F:氨水槽902F:蒸汽饱和器二、工艺说明:1、尿素的生成是由CO2和氨在一定温度和压力条件下反应而得到的,具体反应分为两步:第一步:CO2与氨反应生成氨基甲酸铵(甲铵)故称为甲铵生成反应:2NH3(液)+CO2(气)=NH4COONH2(液)+119.2KJ/mol第二步:甲铵脱水反应得到尿素:NH4COONH2(液) CO(NH2)(液)+H2O(液)-15.5KJ/mol2、生产方法:CO2汽提法(1967年荷兰斯达米卡帮公司)(1)反应温度:181℃~189℃; (2)反应压力:13.5 MPa~15MPa;(3)反应时间:45~60分钟 (4)有效反应容积:177m3 ;(5)NH3/CO2=2.89(设计值) 3.0~3.3(实际值);(6)H2O/CO2=0.37(设计值) 0.5左右(实际值)(7)转化率:58%(设计值)61%~62%(实际值);(8)汽提效率:83%(设计值) 78%~83%(实际值)3、尿液浓度变化:(1)尿素合成后的尿液:34.43%(2)汽提后的尿液:57.89%(3)精馏后的尿液:69.313%(4)闪蒸后的尿液:72%(5)一段蒸发后的尿液:95%(6)二段蒸发后的尿液:99.7%4、尿素工艺流程方框图:三、流程分解1 氨的输送:氨和CO2是尿素生产的两大原料,保证供给十分重要。
CO2气提法尿素生产应注意的几个问题摘要:本文着重对CO2气提法尿素生产中经常会发生的几个问题进行了探讨,从腐蚀、选材、升温钝化、工艺指标控制、优化操作等几个方面对CO2气提法尿素生产应该注意的几个问题做了探讨和分析,希望能够起到一定的作用。
关键词:尿素生产;CO2汽提法 ;腐蚀;优化操作CO2气提法生产尿素的工艺最初由荷兰提出中试试验,并于上世纪七十年代初期快速发展,现已成为国际上竞争力最强的一种尿素生产工艺,而且建厂最广泛、生产能力最大。
但在CO2气提法实现工业化生产尿素过程中的各发展、改进阶段,却出现了几个值得注意的问题。
1二氧化碳气提法工艺的特点1.1由于在用气提法的过程中,二氧化碳充当了气提剂的作用,在减压加热的情况下,通过快速蒸馏就可以提取二氧化碳,比氨的提取要更加容易。
相比较传统的水提法,提取过程变得更加简单,生产工艺变得更加精良。
相比于氨气提法,需要的温度也没有那么高,可以有效地防止汽提塔由于温度过高而产生腐蚀。
1.2根据尿素的合成步骤,第一步让氨和二氧化碳在高压甲铵冷凝器中反应,生成甲铵蒸汽。
第二步是通过甲铵脱水过程生成尿素。
运用二氧化碳气提法,第二步可以在尿素合成塔中进行,使合成塔中的物料处理干净,提高合成塔的利用率。
1.3在合成塔、气提塔和高压甲铵冷凝器三个设备的运行个过程中,物料都通过自身重力进行自动循环利用,极大地节省了物料的利用,简化了动力设备的操作。
但是在这个过程中也有一些问题,由于为了确保原料的充分利用,三个设备的高度不一致,造成了一些不便之处。
在工厂运行的过程中,需要对这三个设备建立一个高深框架。
1.4二氧化碳气提法可以对能量进行充分的利用,这一点要优于其他的方法。
因为在二氧化碳气提法的过程中,只有汽提塔的蒸汽由外界供给,其他过程都可以直接利用在提取过程中产生的副蒸汽,节约了蒸汽和冷却水的使用。
1.5二氧化碳气提法的氨碳比较低,大约为2.8左右。
所得反应液中的氨的含量也较低,有效地解决了氨在尿素中含量过高的问题。
低温闪蒸提纯co2
低温闪蒸提纯CO2 是一种通过低温闪蒸(cryogenic flashing)工艺来提纯二氧化碳(CO2)的方法。
这种方法常用于从混合气体中提取纯净的CO2,通常涉及以下步骤:
一、低温液化:初始步骤涉及将混合气体中的CO2 进行低温液化。
这可以通过压缩和冷却的过程来实现,将CO2 转化为液态。
二、闪蒸:在液化CO2 的压力下,通过将其迅速放置到低压环境中,就会发生闪蒸现象。
这是一种通过快速降低压力,使液体CO2 迅速蒸发转变为气体状态的过程。
三、分离和收集:闪蒸后,纯净的CO2 气体和其他气体组分会分离。
这种方法充分利用CO2 在低温和低压下的物理性质,使其首先蒸发,而其他气体组分则可能仍然保持液态状态。
四、进一步提纯(可选):根据具体要求,可以通过其他处理步骤进一步提纯CO2。
这可能包括吸附、洗涤或其他物理化学方法。
低温闪蒸是一种有效的CO2 提纯方法,特别适用于需要高纯度CO2 的应用,如食品和饮料工业、医疗气体生产、实验室应用等。
这个过程可以帮助去除混合气体中的杂质,产生纯净的CO2 供应。
分析二氧化碳气提工艺生产尿素的节能降耗【摘要】科学技术的快速发展不断更新着尿素的生产,其中氨和二氧化碳的提取相对先进,成为了一种常用方法。
然而,在专利对生产方法的影响下,二氧化碳气提工艺继续普及,使用该生产工艺旨在节约能源和降低消耗。
本文件分析了二氧化碳和尿素汽提工艺的节能降耗,以达到节能降耗的预期目标,为尿素生产过程中的节能降耗提供一些建议。
关键词:二氧化碳;生产尿素;节能降耗1引言在经济飞速发展的现代社会,尿素作为一种重要的工业生活生产原料,越来越受到较多方面的专家的重视,二氧化碳气提工艺在其中最为重要。
根据环保优化和尿素工艺改造等诸多方面的要求,本文进行了尿素生产工艺及节能降耗方面的分析,并提出相关措施。
2二氧化碳气提工艺简述二氧化碳分离过程是在一定压力下收集含有二氧化碳的氨溶液的过程。
在捕获过程中,二氧化碳和氨被还原,这些气体在压力下冷凝。
在进行完成二次分解后,它也可以用作蒸汽选择器的电源,使得整个系统能够保温。
二氧化碳气提工艺的主要部件有合成塔、汽提器、高压洗涤器等。
这些工序的具体操作是二氧化碳收集、液氨加压,高压合成、二氧化碳回收、低压降解、回收等1。
二氧化碳的溶解度相对较低,可以作为气体使用,但氨的提取相对简单,比传统的水溶性有更明显的用途,由于其操作舒适,温度相对较低,在尿合成过程中支持防腐等工作。
氨和二氧化碳首先反应,第二反应步骤在尿素塔中进行。
由于重力作用,自循环设备主要由合成塔、气提塔和高压氨基甲酸铵冷凝器组成。
三个单元必须有一定的高度差才能满足实际流量。
从能源角度来看,二氧化碳汽提工艺有很大的好处,当通过去除二氧化碳生产尿素时,必须将二氧化碳气体引入空气中,以减少材料对设备腐蚀的影响。
3二氧化碳气提工艺尿素的生产原理3.1二氧化碳气提过程当二氧化碳进入汽提塔的制备阶段时,合成塔中的合成液在塔的下部流体分配器和各管路中形成液膜流,进入低压塔。
高压氨基甲酸铵冷凝器可降低氨的分压,加速氨的降解,最终生成尿素;尿素溶液的温度可加速游离氨和二氧化铵的蒸发和降解,以支持气体吸收。
二氧化碳提纯液化新工艺技术研究摘要:随着全球温室气体排放的增加,气候变化已成为全球关注的重要问题之一。
而二氧化碳是主要的温室气体之一,对气候变化具有重要的影响。
因此,减少二氧化碳的排放和寻找二氧化碳的利用途径成为了关键任务。
液化二氧化碳在许多领域具有广泛的应用,如工业制冷、食品保鲜、消防灭火等。
然而,目前的二氧化碳液化与提纯技术存在一些问题。
具体来说,传统的液化与提纯技术通常具有较高的能耗和设备复杂性,制约了二氧化碳的利用和应用。
因此,开展研究工作,寻找二氧化碳提纯液化的新工艺技术,具有重要的现实意义。
新工艺技术有望降低能耗、提高二氧化碳的纯度和回收率,促进二氧化碳的高效利用。
关键词:二氧化碳;提纯液化;新工艺技术1新工艺技术的特点和优势①新工艺技术通常采用了更高效的工艺流程和操作方式,可以大幅度提高生产效率和产能,减少资源消耗和能源消耗。
②新工艺技术注重对环境的保护和减排,通过优化生产过程、减少废物和尾气排放,具有更低的环境负荷和污染风险。
③新工艺技术通常较传统工艺技术更加节能,通过能源回收、废物利用等方式,最大限度地减少能源浪费,降低生产成本。
④新工艺技术注重对生产过程进行精细化控制和可控化管理,可以实现更精准、高效的操作,提高产品质量和稳定性。
⑤新工艺技术通常具有多功能性,能够同时实现多种工艺需求,提高产物的附加值和多样性。
⑥新工艺技术注重可持续发展,通过资源循环利用和废物减量化,能够延长资源的寿命、减轻环境压力,对未来可持续发展有积极影响。
2二氧化碳的物理性质与液化条件二氧化碳是一种常见的温室气体,具有较高的分子量和分子结构稳定性,因此在常温下以气态形式存在。
二氧化碳的沸点为-78.5℃,因此在常压下不能以液态形式存在。
要实现二氧化碳的液化,需要将其冷却到低于其沸点的温度,并在一定的压力下进行压缩和冷却。
这个过程需要消耗大量的能量,因此二氧化碳液化技术的能耗较高。
此外,二氧化碳的提纯过程也需要消耗大量的能量和设备资源,进一步增加了二氧化碳液化技术的复杂性和成本。
国外尿素主要生产技术进展概述目前,全球具有竞争力的尿素生产技术主要有:荷兰斯塔米卡邦公司的CO2气提工艺,意大利斯纳姆公司的NH3气提工艺,日本东洋公司的ACES工艺,意大利蒙特爱迪生公司的等压双气提工艺(简称IDR法)和美国UTI公司的MEC热循环工艺。
一、CO2气提工艺1.主要技术特点:①流程简单:由于合成工段气提效率很高,减小了下游工序的复杂程度,是目前惟一工业化、只有单一低压回收工序的尿素生产工艺,操作方便、投资小、可靠性强、运转率高、维修费用低;②高压圈工艺优化组合:操作压力为l3.6MPa、氨/碳比为1∶2.95、合成温度180~183℃、冷凝温度为167℃、气提温度190℃、气提效率为80%以上,这些参数都比较温和,采用25-22-2 CrNiMo材料即可达到材质耐腐蚀性的要求,设备制造和维修费用低;③电耗低:因为操作压力低,因而高压氨泵、高压甲铵泵的功耗也低。
由于气提效率高且没有中压回收工段,没有单独的液氨需循环回收,甲铵液的循环量也少,因而进一步降低了循环氨、甲铵所必须的功耗;④采用池式冷凝器:池式冷凝器作为初级反应器使合成塔的体积减少了约50%、尿素框架的高度为76m左右;⑤安全系数高:在脱氢转化器中,通过钝化燃烧除去原料CO2中的H2、CO等可燃性气体,使高压和低压放空气均处于爆炸范围之外,工艺装置安全性高;⑥污染小:工艺冷凝液经水解解析后,不仅降低了氨损失,也消除了对环境的污染。
2.技术进展2000+TM超优工艺:斯塔米卡邦公司为降低投资成本,进行技术改进,最有代表性的是尿素2000+TM超优工艺,其主要优点:①采用了新型高效的塔盘,新塔盘上设有气体分布系统的液体上升管,以使塔盘上气相和液相混合均匀,可消除常规塔盘上存在沟流和返混的现象;②卧式池式冷凝器取代原立式池式冷凝器,并且具有浸没U型管束;③进一步降低了尿素主框架的高度:通过采用新型高效塔盘、卧式池式冷凝器、减少合成塔的容积和降低塔的高度、增设借液氨为动力的高压氨喷射器等方法,主框架的高度由原76m 降到38.5m;④增设CO2脱H2装置,使CO2气中H2体积分数由0.5%降到0.005%以下。
HG2692-2003尿素二氧化碳汽提塔一、目的和意义GB10477-89《尿素二氧化碳汽提塔技术条件》(以下简称原标准)作为尿素高压设备生产制造中的一个重要专业标准,已实施多年。
对保证尿素设备耐腐蚀性能,延长设备使用寿命、保证国家和人民生命财产安全等方面起到主动的作用。
但随着我国标准化体系的形成和完善,有必要对其进行修订,以便于与其它尿素设备制造标准配套使用。
二、要紧依据本标准是在原标准的基础上,以由中国五环化学工程公司按照荷兰STAMICARBON公司最新要求编写的工程标准C10-A15E-95、30-A10S-95、14-A32S-95等(以下简称95工程标准)为依据,参照GB150-1 998《钢制压力容器》、GB151-1998《管壳式换热器》以及《压力容器安全技术监察规程》,结合历年来我国尿素高压冷凝器的设计、制造体会对原标准进行了修订。
三、修订过程2001年12月收到化学工业机械设备标准委员会转发的2001化标研标字第028号《关于编制2002年制修订国家标准、行业标准和研制国家标准样品项目打算的通知》。
按照通知精神,填写修订标准项目任务书,并着手预备。
2002年7月收到化学工业机械设备标委会(2002)化机秘字02号《关于下达2002年标准打算的函》及其转发的中国石油和化学工业协会中石化协质发(2002)126号文,开始进行标准的打字、审核,完成送审稿。
四、需要讲明的咨询题与原标准相比,本标准正文要紧对下面几个方面进行了修订,现逐一作以讲明:编排顺序重新修订。
按“范畴”、“规范性引用文件”、“材料”、“制造”、“检验和验收”、“包装和运输”、“出厂文件”排列。
取消了“差不多要求(原标准中3)”,并入“范畴”内。
2、术语的修订“碳钢”改为“低合金钢”。
“焊缝”改为“焊接接头”。
“射线检验”改为“射线检测”。
“超声波检验”改为“超声检测”。
“渗透检验”改为“渗透检测”。
“磁粉检验”改为“磁粉检测”。
汽提法尿素工艺流程简述1、CO2压缩来自低温甲醇洗的CO2气体进入CO2 压缩机,经压缩到1.43Mpa(A绝压)后冷却到80℃,进入CO2 脱硫槽,在脱硫槽中脱除CO2气中的无机硫和有机硫。
脱硫后的CO2气加入来自工艺空气压缩机的防腐空气后进入中压CO2冷却器,冷却到40℃送入CO2压缩机的三段入口,经三、四、五段压缩后的CO2气体压力为15.9Mpa(A),约125℃进入高压CO2加热器,加热至200℃进入脱氢反应器,在脱氢反应器中可燃烧气体与氧气燃烧,脱除其中的可燃气体。
脱除可燃气体后的CO2温度将升至250℃左右。
进入高压CO2冷却器冷却到120℃送入尿素装置。
1)脱硫由于脱氢触媒对硫中毒十分敏感,要求气体中的总硫含量小于0.1ppm,因此需配套设置精脱硫。
从目前开发成功的干法精脱离硫技术比较,最为成功的首选湖北化学所JTL-1,其特点如下:(1)采用常温脱硫+水解有机硫分层装填“夹心饼”式组合型式。
开发的精脱硫剂均可在低常温下(5~100℃)使用,脱硫精度高(<0.03ppm)。
常温脱硫剂用T101,中间采用有机硫水解剂(T504),最后再装T102精脱硫剂。
最终出口气体达到Ts≤0.03ppm。
(2)开发由上述各种精脱硫的剂组合的JTL-1常温精脱硫新工艺。
JTL-1新工艺可以解决以煤、重油制气的各种工况下的精脱硫。
与传统的高温精脱硫工艺(Co-Mo加氢催化剂串ZnO)相比较,它们有显著的优势:几乎无能耗价格低廉,不需硫化或还原,操作简单、2)脱氢脱H2过程的原理是CO2中的可燃气体在铂催化剂的作用下,在150℃下可与氧气发生燃烧反应:H2 + 1/2 O2 = H2O + 57798cal/molCO + 1/2 O2 = CO2 + 67786cal/mol以上反应均为放热反应,反应后的CO2气体温度升到180℃左右,必须冷却到120℃才能进入系统。
2、尿素装置尿素是通过液氨和气体二氧化碳在约170~185℃ 13.5~14.5MPa 下按下列反应合成的:2NH3 + CO2 = NH2COONH4NH2COONH4 = NH2CONH2 + H2O反应首先生成氨基甲酸铵(简称甲铵),该反应迅速,为放热反应;第二个反应很慢,为吸热反应,甲铵脱水生成尿素。
CO2气提法尿素装置高负荷生产的优化控制摘要:现阶段,二氧化碳汽提法工艺是制取尿素的主要工艺,并且二氧化碳汽提法工艺的应用极为广泛,因此本文围绕二氧化碳气提法尿素装置在高负荷生产运行的条件下存在的问题和控制难点,以及相应的优化控制方法进行分析和阐述,并为操作人员提供操作思路和借鉴,从而确保装置的稳定运行。
关键词:CO2 气提法尿素装置高负荷生产优化控制目前我国的大部分尿素制取都采用二氧化碳汽提法工艺,例如:我国泸天化股份公司尿素二车间生产装置是我国于上世纪70年代初从荷兰斯塔米卡邦公司引进并采用二氧化碳气提法生产工艺的尿素生产装置,该装置的原始设计生产能力为1620吨每天,后经过2002年、2003年将部分高压设备进行扩能改造后,其生产能力已扩大到2000吨每天,虽然生产能力得到扩大,但由于装置中仍有较多的设备未能更换,故在高负荷生产的条件下其操作调节的弹性空间大为减小,一旦控制不好,就很容易引起整个系统工况波动,从而对装置的稳定运行带来极大的威胁。
因此本文就CO2气提法尿素装置在高负荷生产条件下存在的问题和控制难点及优化控制方法进行分析和阐述,其目的是为同类型尿素装置提供高负荷生产的操作优化思路和借鉴。
一、装置在高负荷生产条件下的控制难点1.1合成压力合成压力是尿素合成系统一个重要的控制指标。
但合成压力的变化与温度、氨碳比、水碳比等多种因素有关,由于装置扩能后其各项工艺指标未进行较大的改变,同时尿素合成塔和高压洗涤器也未作相应的扩容,故装置在高负荷生产条件下其合成压力很容易达到或超过控制指标高限14.5MPa,操作人员为了将合成压力控制在指标范围,常常采取开大HV-202阀位这种最简便易行的方法。
这样不仅增加了0.7MPa、0.3MPa循环吸收系统的负荷,同时也增加0.7MPa吸收系统放空尾气中的氨损失。
因此,如何保证合成压力的控制,既能控制在指标范围且满足高转化率的需要,又要尽可能地减少进入0.7MPa吸收系统的合成气相量,成为操作控制中既相矛盾但又必须解决的突出问题。
二氧化碳汽提工艺在尿素生产中的应用摘要:通过加热蒸汽量的科学调节以及汽提塔液位的科学布置,进而让尿素生产具有操作容易、节省原料损耗的特征,本文则围绕着二氧化碳汽提工艺应用展开充分讨论。
简要阐述了二氧化碳汽提工艺生产尿素的基本原理。
然后着重探讨了在尿素生产过程中二氧化碳汽提工艺的主要应用,其中包括纯蒸汽升温钝化法、低压开车工艺方法、高压调温水控制法等,为相关工作人员提供充分参考。
关键词:二氧化碳;汽提工艺;尿素生产0引言近年来,我国科技发展进步相对较大,不断对各项生产工艺进行深入研究,加强对新工艺的研发。
在新时代下,为了满足尿素的生产需求,逐渐引进二氧化碳汽提工艺的生产方法,充分对该工艺原理进行详细分析,了解该工艺的主要优势。
并将其应用到尿素生产工作中,可为其提供较大的支持,提高尿素生产效率。
1二氧化碳汽提工艺生产尿素的基本原理二氧化碳汽提工艺在应用过程中,主要是通过压缩机内的二氧化碳排出进入到汽提塔底部,并与水蒸气等进行充分接触,随后进入到指定的反应器中。
其中,反应器中的液氨在高压过程中逐渐与甲氨液进行有效融合,并进入到冷凝阶段,随后进入到反应器。
在反应器中停留一定时间后,则会直接将部分甲胺进行转化,使其形成尿素。
并将生成的尿素与未形成的相关材料混合放入到绝热阶段,可有效将大部分甲胺转化成尿素,从而完成尿素的生产过程。
其中,在操作二氧化碳汽提工艺时,要求工作人员对相关参数进行合理调节,确保该工艺的顺利进行。
在尿素生产过程中,若压力出现偏高的现象,则会对汽提塔造成较大的腐蚀,影响整体的生产工作。
同理,若压力出现偏低的情况时,增加尿素生产难度,无法快速转化为尿素,增加尿素生产成本。
此时,工作人员需对蒸汽量进行适当的调节,有效达到良好的汽提效果。
同时,在汽提塔的液位出现变化时,工作人员也需对其进行调节,根据对液位变化的详细分析,并合理降低整体液位,充分满足尿素生产的需求,符合具体的生产标准。
并且,在生产过程中,若分布孔出现堵塞的情况时,致使液体流量出现较大的变化。
二氧化碳汽提技术(改进型)
概论
尿素是目前氮肥诸品种中产量最大的化学肥料。
随着工农业的高度发展,世界各国对尿素的需求量会逐步增大,由此带来的能源利用与环境保护问题也相应增加。
目前,我国能源工业面临着经济增长、环境保护和社会发展的巨大压力,因此,尿素合成工艺节能新技术的开发及利用也越发引起人们的关注。
历史上出现过多种尿素生产工艺,由于尿素合成反应受化学平衡的影响,反应产物中始终有未反应的氨和二氧化碳。
因此尿素合成工艺的改进方向集中于如何最大限度回收未反应的氨和二氧化碳。
七十年代汽提工艺的出现,使尿素合成工艺跃上一新台阶,成为尿素生产技术的主流。
当今尿素生产工艺技术已趋于成熟,无论采用何种生产工艺,生产过程中主要原料消耗大体上是一致的,其先进与否主要体现在公用工程即水、电、汽的消耗,NH3和C02的回收利用、环保排放以及设备结构、设备布置等方面。
1 荷兰斯托米卡邦(tamicarbon)公司概况
斯塔米卡邦在尿素工艺的设计和创新方面有着55年多的经验,作为一个尿素专利转让商,拥有技术秘密还有开发使产能提高100%的专有改造方案的经验.这些工艺的创新是理论上的技术秘密和实践经验相结合的产物。
斯塔米卡邦的母公司DSM有一个采用尿素2000plusTM池式反应器技术的现代化的尿素厂。
斯塔米卡邦建了200个尿素项目,全球名牌产能份额约占45%,可谓是世界尿素市场的
领头人。
它的活动包括新装置的工艺转让、改善现有装置及废水处理设施等。
它通过诸如Chemoprojekt,千代田,福斯特·惠勒,KBR,泰克尼蒙特及伍德等注册公司转让其二氧化碳汽提工艺及新的尿素2000plusTM技术。
斯塔米卡邦第一个二氧化碳汽提尿素厂始建于1967年,后来许多其它厂相继兴建。
今天,这类工厂都实现了高度的自动化,其能力已达到日产3250吨。
新尿素2000plusTM池式冷凝器技术自1994年起已在孟加拉的卡纳富利化肥公司成功地投入生产;而1998年3月,尿素2000plusTM池式反应器技术在荷兰的DSM 厂开车成功。
斯塔米卡邦的工艺具有设计简单、步骤最少、设备不多以及维持低投资成本等特点。
现有的尿素厂通过改造能将其生产能力比原名牌设计提高30.50%,加拿大萨斯柯费柯产品公司(Saskferco Products Inc.)的产能从日产2000吨提高到2850吨的设计能力,目前的日产量已超过3000吨。
该厂在开车后没多久就能稳定和有效地投入生产且高于设计能力。
萨斯柯费柯厂是世界上第一家年产百万吨产品的工厂。
这不仅创造了一个世界生产纪录,而且它还证明了其工艺能够可靠和稳定地运行。
2 二氧化碳汽提技术简介
20世纪60年代末,荷兰Slamicarbon公司开发了CO2汽提法尿素工艺,其后其工艺技术不断改进。
90年代初期,Stamicarbon公司在原CO2,汽提法尿素生产工艺基础上,从工艺流程、设备布置、设备结构等方面作了迸一步的改迸,至此Stamicarbon公司CO2汽提工艺发展到新一代改进型CO2汽提工艺阶段,即尿素2000+TM池式冷凝
器技术,生产能力有了新的提高,同时开发应用合成塔高效塔板,具有投资低、能耗低,易操作等特点。
3 新一代CO2气体技术(改进型)流程
改进型CO2汽提法工艺流程由以下工序组成: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。
并且设置了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CO2进行汽提和冷凝,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,并作为蒸汽喷射器的动力蒸汽以及为系统保温。
CO2汽提法工艺与氨汽提工艺相比,汽提压力较低,汽提效率高,因此该工艺流程只需低压分解而不需中压分解也能满足尿素装置生产的要求。
CO2汽提法工艺技术改进后,采用高压下原料CO2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4x105 Pa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,在我国新建的尿素装置和大型尿素装置的改造中,大都采用了新型的CO2汽提法新工艺。
4 新一代CO2汽提法尿素工艺工业应用评价
(1)装置的操作弹性大
(2)低压蒸汽品质高
(3)塔盘使用效率高
(4)抗腐蚀性效果好
(5)脱硫效果显著
5 尿素合成工艺的比较
5.1 氨气提法
氨汽提法在我国还没有实现国产化,目前国内装置均为国外进口。
它的特点是氨的自提作用.甲铵分解率增高,因此减少了中、低压分解回收的负荷,动力消耗随之减少,高温高压下分离的甲铵,其冷凝时的热量得到有效的利用,总能耗降低,而且运转率高,操作弹性大,安装检修方便。
爆炸危险性小,工艺冷凝液可以进行二次利用,没有污染。
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2段冷凝器和分解器;真空蒸发系统包括了冷凝和3段真空,并设置了处理工艺冷凝液工序,经过真空蒸发后的尿液送人造粒工序,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。
对于该技术的工艺,我国建厂较多,积累了较丰富的设计、设备制造和生产的经验。
5.2 水溶液全循环法
水溶液全循环法是我国目前大多数中小型尿素装置(4万伏—10万伏)所采用的方法。
它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。
各种工艺参数的比较,见下图:
(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,使工艺流程复杂、设备台数多,给操作管理带来许多不便。
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,尿素装置的
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,其高压框架高达58ml,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,缺点是占地面积较大。
(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2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斡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%就能保证尿素装置的正常进行:虽然氨汽提工艺的加氧的体积分数只有0.35%--0.45%,但是从实践看,氨汽提塔腐蚀严重,塔底必须增加一台空压机来补充加氧量小带来的不足,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,而氨汽提工艺除了高压圈设备和水解塔外,易发生腐蚀的还有中压分解系统的设备。
CO2汽提工艺的尿塔使用寿命一般在19年。
25年,CO2汽提塔的使用寿命在17年-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,中亚分解
系统的设备也容易发生腐蚀。
(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,开停车时问短、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。
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。