[发明专利]一种节能型尿素生产系统及其生产工艺

权利要求书

1.一种节能型尿素生产系统，包括CO₂压缩机、甲铵泵、液氨泵和尿素合成塔，其特征在于：CO₂压缩机分别与甲铵泵和液氨泵连接，液氨泵与尿素合成塔连接，在所述尿素合成塔后依次串联有降膜逆流中压分解塔及加热器、甲铵冷凝器、甲铵分离器、三段中压吸收塔及蒸发式氨冷回收器、液氨缓冲槽、惰性气体洗涤器、尾气净氨精洗器、低压分解塔及加热器、二甲液预热器、卧式低压吸收器、降膜式预蒸发器、一段蒸发器及一段蒸发冷凝器、二段蒸发器及二段蒸发冷凝器、工艺废水解吸水解塔；所述甲铵分离器通过甲铵泵与所述尿素合成塔连接连接，所述中压吸收塔与蒸发式氨冷器连接，蒸发式氨冷器与液氨泵连接连接，在所述中压分解塔和中压吸收塔之间设置降膜式预蒸发器和甲铵分离器，在所述蒸发式氨冷回收器与尾气净氨精洗器之间依次连接液氨缓冲槽、惰性气体洗涤器。

2.根据权利要求1所述的节能型尿素生产系统，其特征在于：所述中压吸收塔通过所述蒸发式氨冷回收器与所述液氨缓冲槽连接。

3.根据权利要求1所述的节能型尿素生产系统，其特征在于：在所述降膜逆流中压分解加热器与所述的工艺废水解吸水解塔连接。

4.根据权利要求1所述的节能型尿素生产系统，其特征在于：所述蒸发式氨冷回收器为喷淋盘管式换热器，所述降膜式预蒸发器为列管式换热器，所述尾气净氨精洗器为列管浸没式吸收器。

5.根据权利要求1所述的节能型尿素生产系统，其特征在于：所述尿素合成塔为液相逆流换热尿素合成塔，其塔内设旋流分布器和下降管。

6.一种基于权利要求1-5中任一所述节能型尿素生产系统的生产工艺，其特征在于包括如下步骤：

(a)液氨经液氨泵加压到23MPa后送往液氨预热器，被加热到60℃分为顶部和底部进入，占总量90％v的顶部NH₃与来自甲铵分离器经甲铵泵加压到23MPa，温度为105℃的氨基甲酸铵溶液和来自CO₂压缩机的23MPa，温度为120℃的CO₂一起进入尿素合成塔塔顶分布器；占总量10％v的底部NH₃通过尿素合成塔底部进入；

(b)尿素合成，工业生产尿素的反应分两步进行，第一步由氨和二氧化碳反应生成中间产物氨基甲酸铵，其反应式为：

2NH₃(液)+CO₂(气)＝NH₄COONH₂(液)+Q₁

第二步由甲铵脱水生成尿素，其反应式为：

NH₄COONH₂(液)＝CO(NH₂)₂(液)+H₂O(液)-Q₂

(c)反应气液混合物，所述反应气液混合物从尿素合成塔顶部出来，进入中压分解塔加热至158～160℃，使得气液混合物中的未反应物在减压加热中被分解析出；

(d)中压分解气、液，所述中压分解气从中压分解塔顶部出来的温度为120-123℃，进入降膜式预蒸发器换热后温度为110～115℃，使得气体中的副产物NH₃和CO₂被充分吸收，中压分解塔度中约有66％wt的尿素溶液，通过压差进入低压分解塔；

(e)中压回收，中压分解气体经降膜式预蒸发器后，进入甲铵冷凝器，所得氨基甲酸铵溶液经甲铵分离器，分离后的气体再进入中压吸收塔进一步吸收，出塔的气氨经蒸发式氨冷回收器冷凝为液氨，依靠位差流入液氨缓冲槽；

(f)低压分解气，从低压分解塔出来的所述低压分解气进二甲铵液换热器回收热量后入卧式低压吸收器进行鼓泡吸收，将所述副产物NH₃和CO₂充分吸收，所得稀氨基甲酸铵溶液与中压分解气体一并进入降膜式预蒸发器，所述低压吸收器采用二个卧式设备组合成的一步吸收系统，但压差不超过0.05MPa；

(g)尿素溶液的蒸发，从低压分解塔出来的尿素溶液进入降膜式预蒸发器，与中压分解塔来的气液混合物换热后，温度在98-102℃，尿素溶液浓度82-84％wt左右进入一、二段蒸发器；

(h)尾气氨的净化回收，从惰性气体洗涤器来的氨含量约65％v的气体进入尾气净氨精洗器，与吸收剂反应吸收后氨含量降至1％v以下。

(i)尿素工艺废水处理，来自工艺冷凝液储罐的含有少量氨、二氧化碳及尿素的工艺冷凝液经过预热后从水解塔解吸塔顶部的进液口进入解吸段，经水解后的工艺冷凝液通过水解段底部排出水解塔，水解过程中所得的含有氨和二氧化碳的气体，通过塔顶集气管进入低压分解塔回收热量；

(j)尿素造粒尾气粉尘回收，设在造粒塔顶排风口，由尿素粉尘洗涤塔、洗涤循环槽、循环泵三个设备组成的尿素粉尘回收工艺。