[发明专利]水溶液全循环尿素双节能增产新工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高水溶液全循环尿素生产能力和降低蒸汽消耗的工艺方法，具体说，是对水溶液全循环尿素装置的高压系统进行节能增产改造的新工艺。

背景技术

目前国内中小型尿素装置大部分采用斯塔米卡邦公司上世纪五十年代的水溶液全循环工艺技术。该技术存在能耗高、工艺操作可控性差和工艺事故发生几率高等问题。传统的水溶液全循环尿素生产工艺，合成压力20MPa、合成温度188℃、合成进料NH₃/CO₂为3.8～4.2、H₂0/CO₂比为0.65～0.7，合成塔CO₂单程转化率62～66％，每吨尿素蒸汽消耗为1.2～1.6吨，装置单产尿素产量低。本发明人克服了传统水溶液全循环尿素生产工艺的缺点，开发了工艺流程简单、操作控制方便、尿素蒸汽消耗降低、单套装置产量大的水溶液全循环尿素双节能增产新工艺。

发明内容

本发明提供了一种水溶液全循环尿素装置高压系统进行节能增产改造的新工艺，它是在现有水溶液全循环尿素装置的高压系统增加高压设备，设备地面布置，占地面积小，安装简单。采用本发明的新工艺可使原水溶液全循环尿素装置生产能力提高50～100％，蒸汽消耗大幅度下降，而改造费用仅相当于新建装置的30～35％。

本发明包含有第一节能反应器1、尿素合成塔2(原尿素合成塔)、汽提塔3、第二节能反应器4的水溶液全循环尿素装置双节能增产新工艺(见图1)，其特征在于，在现有水溶液全循环尿素装置高压系统内：

(1)增加一台第一节能反应器1，此设备分为物料混合区12、热能利用区13和合成反应区14三部分。在物料混合区12，来自管口5的二氧化碳经高效混合器11和来自管口6的液氨、管口7的甲铵液充分混合，热能利用区13利用甲铵反应热副产0.7～0.9MPaG低压蒸气，物料进入合成反应区14生成尿素混合物，第一节能反应器1的出料含有尿素、甲铵、水、过剩氨及少量惰性气体的气液混合物送入尿素合成塔2底部；尿素合成塔2操作压力20～21MPaG，操作温度188～190℃，进料NH₃/CO₂分子比3.4～3.6，H₂O/CO₂分子比为0.1～0.4％，CO₂单程转化率可达70％以上；尿素合成塔2的操作温度通过调节第一节能反应器1副产低压蒸汽压力实现。

(2)增加一台汽提塔3，尿素合成塔2顶部出料分两路，一路富含氧的惰性气体通过限流孔板减压至13.5～14.5MPaG经管9送至汽提塔3底部，作为汽提塔3钝化防腐的氧源；一路含有尿素、甲铵、水、过剩氨的气液混合物减压至13.5～14.5MPaG送至汽提塔3的顶部，经槽盘式液体分布器31使液体均布分配并沿列管内壁自上而下呈膜状流动，壳侧以2.2～2.4MPaG的蒸汽加热，高压分解分离出大部分未转化尿素的甲铵和过剩氨，汽提塔3底部出液减压至1.7～1.8MPaG经管口8送中压分解系统，汽提塔3顶部出气含有氨、二氧化碳、水和富含氧的惰性气体送入第二节能反应器4底部；汽提塔列管材质为OOCr₂₅Ni₂₂Mo₂，管内壁有0.7mm的衬里，衬里材质为Zr。

(3)增加一台第二节能反应器4，设备内部分为物料混合区42、热能利用区43和合成反应区44三部分，物料混合区42设有高效混合器41，合成反应区44设有水平流混合板45，汽提塔3顶部出气经高效混合器41和来自管口7的甲铵液在物料混合区42充分混合，物料经过热能利用区43利用甲铵反应热副产0.7～0.9MPaG低压蒸气再进入合成反应区44，第二节能反应器4出液减压至1.7～1.8MPaG经管口8送中压分解系统。第二节能反应器4的操作压力为13.5～14.5MPaG，操作温度175～185℃，进料NH₃/CO₂分子比4.8～5.2，H₂0/CO₂分子比为1.48～1.52，CO₂单程转化率可达55-65％以上；第二节能反应器4的操作温度通过调节副产低压蒸汽压力实现。