一種二氧化碳汽提尿素的增產(chǎn)節(jié)能技術及其設備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種二氧化碳汽提尿素的增產(chǎn)節(jié)能技術及其設備，包括增加中壓分解吸收技術和真空熱量回收技術，增加中壓分解吸收系統(tǒng)，改兩段蒸發(fā)為三段蒸發(fā)，中壓汽提分解塔上部設置精餾段，下部設置加熱段，合成塔下液和汽提塔出液分別減壓匯合后，進入中壓分解汽提塔，尿素甲銨液在精餾段與分解氣逆流接觸，精餾后進入加熱段管程，促使甲銨分解為二氧化碳和氨，殼側由185~195?C的蒸汽加熱，再進入中壓甲銨冷凝器冷凝，塔底尿素甲銨液進入尿素精餾塔進一步分解;通過本方案，克服了二氧化碳汽提尿素的增產(chǎn)瓶頸，使尿素的產(chǎn)能得到大幅提升，能耗指標相應下降，較好的解決氮肥企業(yè)因合成氨擴產(chǎn)后尿素產(chǎn)能不足的矛盾，尿素產(chǎn)能提高50%以上。
【專利說明】一種二氧化碳汽提尿素的增產(chǎn)節(jié)能技術及其設備
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種尿素中壓分解吸收和真空預濃縮技術，特別是涉及一種二氧化碳汽提尿素的增產(chǎn)節(jié)能技術及其設備。
【背景技術】
[0002]尿素是用液氨和二氧化碳氣體在170-185°C和13.5-14.5MPa條件下按下列反應式生成。
[0003]2NH3 (氣)+C02 (氣)NH2COONH4 (液)(I)。
[0004]NH2COONH4 (液)CO (NH2)2 (液)+H2O (液)(2)。
[0005]在第一個反應式中，二氧化碳和氨生成甲銨，反應快且放熱；在第二個反應式中，甲銨脫水生成尿素和水，反應慢且吸熱。
[0006]在現(xiàn)有技術中，二氧化碳汽提尿素裝置受高壓系統(tǒng)的限制，特別是高壓汽提塔的約束，其設計負荷為正常值的709-115%，當超過設計最大值時，汽提效率會大幅下降，汽提塔液位會劇烈波動，高壓系統(tǒng)超壓，氣相帶液；當?shù)陀谠O計最小值時，汽提塔會發(fā)生偏流，甲銨液不能在汽提管均勻分布成膜，設備腐蝕加劇，引發(fā)危險。
[0007]在現(xiàn)有技術中，二氧化碳汽提工藝只設置了高壓合成系統(tǒng)和低壓循環(huán)系統(tǒng)，雖然總體流程相對較短，但是操作彈性小，增產(chǎn)擴能潛力十分有限。

【發(fā)明內容】

[0008]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種二氧化碳汽提尿素的增產(chǎn)節(jié)能技術及其設備，通過本技術方案，在二氧化碳汽提尿素生產(chǎn)裝置中增加中壓分解吸收技術和真空濃縮熱量回收技術，從而克服了二氧化碳汽提工藝增產(chǎn)技術的瓶頸，提供一種設備投資較低，收效明顯的尿素生產(chǎn)技術，使尿素產(chǎn)能得到大幅提升，各項能耗相應下降。
[0009]為了達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的。
[0010]一種二氧化碳汽提尿素的增產(chǎn)節(jié)能技術，是按以下步驟進行。
[0011]Α.來自合成塔溫度180-185°C，壓力14.0-14.2MPa(G)的尿素反應液分成兩部分，其中大部分尿液送至高壓汽提塔，等壓汽提分解，約1/3汽提后的尿液減壓至1.Tl.0MPa(G)，小部分合成塔下液直接減壓至1.Tl.0MPa (G)，匯合汽提尿液后，共同送入中壓汽提分解塔進行汽提和分解。
[0012]B.在中壓汽提分解塔中，尿液中甲銨進一步分解成二氧化碳和氨，塔底濃縮后的尿液，減壓至0.3-0.35MPa后進入到尿素精餾塔中，尿液在低壓精餾中進一步濃縮，其操作溫度132-138°C。
[0013]C.經(jīng)尿素精餾塔濃縮后的尿液濃度為66-68%，減壓至0.04-0.044MPa(A),進入新增真空預濃縮器管程，由殼程來自中壓汽提分解塔的混合氣和甲銨液的反應熱來預熱，經(jīng)加熱后的尿液進入真空預濃縮分離器進行氣液分離，使尿液濃度由71%提升到78%左右，液相送至尿液槽，分離氣進入真空預濃縮冷凝器冷凝。[0014]D.熱交換后的混合氣進入中壓甲銨冷凝器的殼程，在操作壓力1.65?1.9MPa，操作溫度10(T105°C的條件下，進行鼓泡吸收和放熱，吸收后的氣液混合物在甲銨冷凝器液位槽進行分離，分離后的甲銨液由高壓甲銨泵打入高壓系統(tǒng)的高壓洗滌器中，重新參與合成反應，未吸收的氣體排入低壓吸收塔進一步吸收。該冷凝熱由中壓甲銨冷凝器管程的中壓調溫水帶走，其操作溫度為8(T90°C。
[0015]一種二氧化碳汽提尿素的增產(chǎn)節(jié)能設備，包括有高壓系統(tǒng)和低壓系統(tǒng)，還包括有中壓分解吸收系統(tǒng)，所述中壓分解吸收系統(tǒng)中設置有中壓汽提分解塔，所述中壓汽提分解塔的塔體上部是精餾段，塔體下部為加熱段，在精餾段的塔體側壁上設置有尿素溶液進口，在加熱段的殼側設置蒸汽進口和冷凝液出口，所述加熱段的底部設置有CO2氣體進口，塔體頂部和塔體底部分別設置有分解塔氣相出口和尿素溶液出口 ；所述尿素溶液進口分別與高壓系統(tǒng)中的合成塔下液和高壓汽提塔的出液相連通；所述CO2氣體進口與CO2壓縮機相連，所述尿素溶液出口與低壓系統(tǒng)中尿素精餾塔相連。
[0016]所述中壓分解吸收系統(tǒng)中設置有立式中壓甲銨冷凝器和中壓甲銨冷凝器液位槽，所述立式中壓甲銨冷凝器的進口與中壓汽提分解塔上的氣相出口相連，所述中壓甲銨冷凝器液位槽的進口與立式中壓甲銨冷凝器的出口相連，中壓甲銨冷凝器液位槽的液相出口和氣相出口分別與高壓系統(tǒng)中高壓甲銨泵和低壓系統(tǒng)中的低壓甲銨冷凝器相連。
[0017]所述中壓分解吸收系統(tǒng)中設置有中壓洗滌塔和兩個臥式中壓甲銨冷凝器，兩個臥式中壓甲銨冷凝器相串接，所述中壓洗滌塔的液相出口和氣相出口分別與臥式中壓甲銨冷凝器和低壓系統(tǒng)中的低壓吸收塔相連，所述中壓汽提分解塔的分解塔氣相出口與兩個相串連連接的臥式中壓甲銨冷凝器相連，所述臥式中壓甲銨冷凝器的液相出口與高壓系統(tǒng)中高壓甲銨泵相連接。
[0018]所述中壓分解吸收系統(tǒng)中設置有中壓調溫水冷卻器和中壓調溫水泵，所述中壓調溫水冷卻器和中壓調溫水泵相串接，串接后的兩端分別與立式中壓甲銨冷凝器的兩個熱交換端或臥式中壓甲銨冷凝器的熱交換端相連接。
[0019]所述中壓分解 吸收系統(tǒng)中設置有真空預濃縮換熱器、真空預濃縮分離器和真空預濃縮冷凝器，所述真空預濃縮換熱器的管程進口和管程出口分別與低壓系統(tǒng)中的精餾塔和真空預濃縮分離器相連，所述真空預濃縮分離器的氣相出口與真空預濃縮冷凝器相連，所述真空預濃縮分離器的液相出口與一段蒸發(fā)系統(tǒng)相連，所述真空預濃縮換熱器的殼側入口與中壓汽提分解塔的分解塔氣相出口相連，所述真空預濃縮換熱器殼側出口與立式中壓甲銨冷凝器的氣相入口或中壓甲銨冷凝器的氣相入口相連。
[0020]采用上述技術方案后的有益效果是:一種二氧化碳汽提尿素的增產(chǎn)節(jié)能技術及其設備，通過本技術方案，克服了當前二氧化碳汽提工藝增產(chǎn)技術的瓶頸，采用了中壓分解吸收技術和真空濃縮熱量回收技術，并增加相關設備，從而使生產(chǎn)效率大幅提高，使尿素產(chǎn)能也得到大幅提升，各項能耗指標相應下降，較好的解決氮肥企業(yè)因合成氨擴產(chǎn)后尿素產(chǎn)能不足的矛盾，可使尿素產(chǎn)能提高50%以上。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明中的中壓調節(jié)工藝技術流程方框圖。
[0022]圖2為本發(fā)明實施例一的整體結構示意圖。[0023]圖3為本發(fā)明實施例二的整體結構示意圖。
[0024]圖中，1中壓汽提分解塔、2塔體、3精餾段、4加熱段、5尿素溶液進口、6 CO2氣體進口、7分解塔氣相出口、8尿素溶液出口、9合成塔、10高壓汽提塔、11 C02壓縮機、12尿素精餾塔、13中壓甲銨冷凝器、14中壓甲銨冷凝器液位槽、15高壓甲銨泵、16低壓吸收塔、17中壓洗滌塔、19中壓洗滌塔給料泵、20臥式中壓甲銨冷凝器、21中壓調溫水冷卻器、22中壓調溫水泵、23真空預濃縮換熱器、24真空預濃縮分離器、25真空預濃縮冷凝器。26蒸汽進口、27冷凝液出口、28 —段蒸發(fā)系統(tǒng)、29高壓洗滌器、30真空預濃縮器、31尿液槽。
【具體實施方式】
[0025]下面將結合附圖對本發(fā)明中具體實施例作進一步詳細說明。
[0026]為了達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的。
[0027]如圖1所示，本發(fā)明涉及的二氧化碳汽提尿素的增產(chǎn)節(jié)能技術，按以下步驟進行。
[0028].Α.來自合成塔9溫度180-185°C，壓力14.0-14.2MPa(G)的尿素反應液分成兩部分，其中大部分尿液送至高壓汽提塔10，等壓汽提分解，約1/3汽提后的尿液減壓至
1.Tl.0MPa(G)，小部分合成塔9下液直接減壓至1.Tl.0MPa (G)，匯合汽提尿液后，共同送入中壓汽提分解塔I進行汽提和分解。
[0029]B.在中壓汽提分解塔I中，尿液中甲銨進一步分解成二氧化碳和氨，塔底濃縮后的尿液，減壓至0.3-0.35MPa后，進入到尿素精餾塔12中，尿液在尿素精餾塔12中進一步濃縮，其操作溫度132-138°C。
[0030]C.經(jīng)尿素精餾塔36濃縮后的尿液濃度為66-68%，減壓至0.03-0.07MPa (A)，進入新增真空預濃縮器30管程，由殼程來自中壓汽提分解塔I的混合氣和甲銨液的反應熱來預熱，經(jīng)加熱后的尿液進入真空預濃縮分離器進行氣液分離，使尿液濃度由71%提升到78%左右，液相送至尿液槽31，分離氣進入真空預濃縮器30進行冷凝。
[0031]D.熱交換后的混合氣進入中壓甲銨冷凝器13的殼程，操作壓力為1.65-1.9MPa，操作溫度為10(T105°C的條件下，進行鼓泡吸收和放熱，吸收后的氣液混合物在甲銨冷凝器液位槽進行分離，分離后的甲銨液由高壓甲銨泵打入高壓系統(tǒng)的高壓洗滌器29中，重新參與合成反應，未吸收的氣體排入低壓吸收塔16進一步吸收。該冷凝熱由中壓甲銨冷凝器13管程的中壓調溫水帶走，其操作溫度為8(T90°C。
[0032]如圖2和圖3所示，本發(fā)明涉及的一種二氧化碳汽提尿素的增產(chǎn)節(jié)能設備，包括有高壓系統(tǒng)和低壓系統(tǒng)，還包括有中壓分解吸收系統(tǒng)，所述中壓分解吸收系統(tǒng)中設置有中壓汽提分解塔1，所述中壓汽提分解塔I的塔體2上部是精餾段3，塔體2下部為加熱段4，在精餾段3的塔體2側壁上設置有尿素溶液進口 5，在加熱段4的殼側設置蒸汽進口 26和冷凝液出口 27，所述加熱段4的底部設置有CO2氣體進口 6，塔體2頂部和塔體2底部分別設置有分解塔氣相出口 7和尿素溶液出口 8 ;所述尿素溶液進口 5分別與高壓系統(tǒng)中的合成塔9下液和高壓汽提塔10的出液相連通；所述CO2氣體進口 6與CO2壓縮機11相連，所述尿素溶液出口 8與低壓系統(tǒng)中尿素精餾塔12相連。
[0033]所述中壓分解吸收系統(tǒng)中設置有立式中壓甲銨冷凝器13和中壓甲銨冷凝器液位槽14，所述立式中壓甲銨冷凝器的進口與中壓汽提分解塔上的分解塔氣相出口 7相連，所述中壓甲銨冷凝器液位槽的進口與立式中壓甲銨冷凝器的出口相連，中壓甲銨冷凝器液位槽的液相出口和氣相出口分別與高壓系統(tǒng)中高壓甲銨泵和低壓系統(tǒng)中的低壓甲銨冷凝器相連。
[0034]所述中壓分解吸收系統(tǒng)中設置有中壓洗滌塔17和兩個臥式中壓甲銨冷凝器20，兩個臥式中壓甲銨冷凝器20相串接，所述中壓洗滌塔17的液相出口和氣相出口分別與臥式中壓甲銨冷凝器20和低壓系統(tǒng)中的低壓吸收塔16相連，所述中壓汽提分解塔I的分解塔氣相出口 7與兩個相串連連接的臥式中壓甲銨冷凝器20相連，所述臥式中壓甲銨冷凝器20的液相出口與高壓系統(tǒng)中高壓甲銨泵15相連接。
[0035]所述中壓分解吸收系統(tǒng)中設置有中壓調溫水冷卻器21和中壓調溫水泵22，所述中壓調溫水冷卻器21和中壓調溫水泵22相串接，串接后的兩端分別與立式中壓甲銨冷凝器13的兩個熱交換端或臥式中壓甲銨冷凝器20的熱交換端相連接。
[0036]所述中壓分解吸收系統(tǒng)中設置有真空預濃縮換熱器25、真空預濃縮分離器24和真空預濃縮冷凝器25，所述真空預濃縮換熱器25的管程進口和管程出口分別與低壓系統(tǒng)中的尿素精餾塔12和真空預濃縮分離器24相連，所述真空預濃縮分離器24的氣相出口與真空預濃縮冷凝器25相連，所述真空預濃縮分離器24的液相出口與一段蒸發(fā)系統(tǒng)相連28，所述真空預濃縮換熱器23的殼側入口與中壓汽提分解塔I的分解塔氣相出口 7相連，所述真空預濃縮換熱器殼23側出口與立式中壓甲銨冷凝器13的氣相入口或臥式中壓甲銨冷凝器20的氣相入口相連。
[0037]本發(fā)明中，采用了 1.Tl.0 MPa的中壓分解吸收技術，增加相關中壓設備，在蒸發(fā)系統(tǒng)前采用了 0.03、.07MPa的真空熱濃縮技術，并增加了真空預濃縮設備，以此取代了現(xiàn)有技術中的閃蒸槽。
【權利要求】
1.一種二氧化碳汽提尿素的增產(chǎn)節(jié)能技術，其特征在于，按以下步驟進行: A.來自合成塔溫度18(Tl85°C，壓力14.(Tl4.2MPa(G)的尿素反應液分成兩部分，其中大部分尿液送至高壓汽提塔，等壓汽提分解，約1/3汽提后的尿液減壓至1.Tl.0MPa(G)，小部分合成塔下液直接減壓至1.Tl.0MPa(G)，匯合汽提尿液后，共同送入中壓汽提分解塔進行汽提和分解； B.在中壓汽提分解塔中，尿液中甲銨進一步分解成二氧化碳和氨，塔底濃縮后的尿液，減壓至0.3-0.35MPa后進入到尿素精餾塔中，尿液在低壓精餾中進一步濃縮，其操作溫度132?138°C ； C.經(jīng)尿素精餾塔濃縮后的尿液濃度為66?68%，減壓至0.03、.07MPa (A)，進入新增真空預濃縮器管程，殼程為來自中壓汽提分解塔的混合氣和來自低壓系統(tǒng)的甲銨液，其反應熱給管程尿液預熱，然后進入真空預濃縮分離器進行氣液分離，使尿液濃度由71%提升到78%左右，液相送至尿液槽，分離氣進入真空預濃縮冷凝器冷凝； D.熱交換后的混合氣進入中壓甲銨冷凝器的殼程，在操作壓力1.65?1.9MPa，操作溫度10(T105°C的條件下，進行鼓泡吸收和放熱，吸收后的氣液混合物在甲銨冷凝器液位槽進行分離，分離后的甲銨液由高壓甲銨泵打入高壓系統(tǒng)的高壓洗滌器中，重新參與合成反應，未吸收的氣體排入低壓吸收塔進一步吸收，該冷凝熱由中壓甲銨冷凝器管程的中壓調溫水帶走，其操作溫度為8(T90°C。
2.—種二氧化碳汽提尿素的增產(chǎn)節(jié)能設備，包括有高壓系統(tǒng)和低壓系統(tǒng)，其特征在于，還包括有中壓分解吸收系統(tǒng)，所述中壓分解吸收裝置中設置有中壓汽提分解塔，所述中壓汽提分解塔的塔體上部是精餾段，塔體下部為加熱段，在精餾段的塔體側壁上設置有尿素溶液進口，在加熱段的殼側設置蒸汽進口和冷凝液出口，所述加熱段的底部設置有(?氣體進口，塔體頂部和塔體底部分別設置有氣相出口和尿素溶液出口 ；所述尿素溶液進口分別與高壓系統(tǒng)中的合成塔下液和高壓汽提塔的出液相連通；所述CO2氣體進口與CO2壓縮機相連，所述尿素溶液出口與低壓系統(tǒng)中尿素精餾塔相連。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種二氧化碳汽提尿素的增產(chǎn)節(jié)能設備，其特征在于，所述中壓分解吸收系統(tǒng)中設置有立式中壓甲銨冷凝器和中壓甲銨冷凝器液位槽，所述立式中壓甲銨冷凝器的進口與中壓汽提分解塔上的分解塔氣相出口相連，所述中壓甲銨冷凝器液位槽的進口與立式中壓甲銨冷凝器的出口相連，中壓甲銨冷凝器液位槽的液相出口和氣相出口分別與高壓系統(tǒng)中高壓甲銨泵和低壓系統(tǒng)中的低壓甲銨冷凝器相連。
4.根據(jù)權利要求2所述的一種二氧化碳汽提尿素的增產(chǎn)節(jié)能設備，其特征在于，所述中壓分解吸收系統(tǒng)中設置有中壓洗滌塔和兩個臥式中壓甲銨冷凝器，兩個臥式中壓甲銨冷凝器相串接，所述中壓洗滌塔的液相出口和氣相出口分別與臥式中壓甲銨冷凝器和低壓系統(tǒng)中的低壓吸收塔相連，所述中壓汽提分解塔的分解塔氣相出口與兩個相串連連接的臥式中壓甲銨冷凝器相連，所述臥式中壓甲銨冷凝器的液相出口與高壓系統(tǒng)中高壓甲銨泵相連接。
5.根據(jù)權利要求2或3所述的一種二氧化碳汽提尿素的增產(chǎn)節(jié)能設備，其特征在于，所述中壓分解吸收系統(tǒng)中設置有中壓調溫水冷卻器和中壓調溫水泵，所述中壓調溫水冷卻器和中壓調溫水泵相串接，串接后的兩端分別與立式中壓甲銨冷凝器的兩個熱交換端或臥式中壓甲銨冷凝器的熱交換端相連接。
6.根據(jù)權利要求2所述的一種二氧化碳汽提尿素的增產(chǎn)節(jié)能設備，其特征在于，改二段蒸發(fā)為三段蒸發(fā)，增加真空預濃縮系統(tǒng)，設置有真空預濃縮換熱器、真空預濃縮分離器和真空預濃縮冷凝器，所述真空預濃縮換熱器的管程進口和管程出口分別與低壓系統(tǒng)中的精餾塔和真空預濃縮分離器相連，所述真空預濃縮分離器的氣相出口與真空預濃縮冷凝器相連，所述真空預濃縮分離器的液相出口與一段蒸發(fā)系統(tǒng)相連，所述真空預濃縮換熱器的殼側入口與中壓汽提分解塔的分解塔氣相出口相連，所述真空預濃縮換熱器殼側出口與立式中壓甲銨冷凝器的氣相入.口或中壓甲銨冷凝器的氣相入口相連。
【文檔編號】C07C273/04GK103435517SQ201310327684
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年7月31日 優(yōu)先權日:2013年7月31日
【發(fā)明者】錢偉陽, 楊躍平 申請人:北京眾聯(lián)盛化工工程有限公司