尿素装置工艺流程介绍
化肥厂尿素车间
2、 高压系统
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2、 高压系统
高压系统主要由4台高压设备组成：高压汽提塔（201-C ），高压甲铵冷凝器（202-C），合成塔（201-D），高压洗涤 器（203-C）。
汽提塔（201-C）是直立管壳式加热器。离开CO2冷却器 （E107）的CO2分两路，一路送往中压系统，另一路则进入高 压汽提塔（201-C）的底部。离开合成塔（201-D）底部的大部 分合成反应液在温度180-185℃下进入汽提塔（201-C）的上部 ，经装在上部的液体分布器均匀地流入列管内，并以膜状沿管 壁向下流动。 CO2则从汽提塔（201-C）底部进入，向上流入 管束，将合成反应液中的NH3和CO2分离出来，并从汽提塔（ 201-C）顶部离开，进入高压甲铵冷凝器（202-C）顶部。分离 的程度由汽提效率决定，本装置汽提效率设计值为80%。
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三、工艺技术路线及流程
1、原料NH3和CO2的压缩 2、高压系统 3、低压分解与循环吸收系统 4、0.7MPa吸收系统 5、并联中压系统 6、解吸水解系统 7、蒸发造粒系统
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1、原料NH3和CO2的压缩
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1、原料NH3和CO2的压缩
原料液氨由合成车间送来，压力为2.2MPa，进入氨预热器
作为加热介质，用调节阀TIC-152控制，出高压氨泵104－J/Js或
P104的液氨进入氨加热器102-C管侧加热后，经电磁阀XV-2101
、氨截止阀送入高压喷射泵201-L，将高压甲铵洗涤器203-C来的
甲铵液增压后，送入202-C的顶部。
氨加热器102-C壳侧用闪蒸槽904-F顶部来的闪蒸蒸汽作为加
C-305 E-312
V-501 P-501
P-706 FIC3307
P-702
P-704 From-904J
303-F
303J P-304
705E-712
S-412
S-411
HIC7201 701L
702C
702L
703C
402F
401F
402C
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2、高压系统
为防止过度冷凝，高压洗涤器（203-C）壳侧采用130℃的 热水进行冷却，热水在一个封闭的加压系统中，用高压密闭 水泵（902-J/Js）循环。高压密闭水带走高压洗涤器（203-C ）管侧的冷凝热和反应热后，先给CO2加热器（E106A）和新增 一段蒸发加热器（E411A）的管侧介质加热，分别用于将CO2从 110℃ 加热至140℃及将尿素溶液浓缩至约95%（wt），然后 经高压密闭水泵（902-J/J）加压，再经泵出口处的高压密闭 水冷却器（902-C）将剩余的热量吸收，最后返回至高压洗涤 器（203-C）壳侧。这既合理地利用了热源，又减少了低压蒸 汽的消耗。
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2、高压系统
合成塔（201-D）是一个串联型的立式高压反应 器，它的内部空间被11块筛板分成相邻的12个小室 ，每一个小室的功能都相当于一个持续搅拌的罐式 反应器。因为合成塔（201-D）是一个高的鼓泡塔， 从塔底引进的气体就起到一种搅拌剂的作用。为达 到最优化的混合效果，在每个小室中安装一个通风 管。这样，就会产生较大的密度差，从而获得最优 化的扰动效果，因此避免了死区的产生。这些“虹 吸喷射”式筛板的设计方式可以避免产生沟流和返 混现象，从而使反应器接近于理想的连续混合罐式 反应器。
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2、高压系统
离开合成塔（201-D）顶部的气体混合物经高压洗涤 器（203-C）顶部的防爆空间后由高压洗涤器（203-C） 的底部进入管侧，来自高压甲铵泵（P501或301J/Js）的 甲铵液也进入高压洗涤器（203-C）的底部。高压洗涤器 （203-C）的下部是直立管壳式浸没冷凝器，气、液混合 物通过冷凝器换热列管上升，使混合气中的NH3和CO2得到 充分冷凝，冷凝热和反应热由列管外的高压密闭水带走 。换热段液体进入上部溢流堰后，一部分经中心管又回 到高压洗涤器（203-C）的底部，一部分液体外溢出去进 入高压喷射器（201-L）吸入口。这就保证了冷凝器内充 满着液体，使得气体与冷凝液能充分混合，从而避免了 固体甲铵的生成。
尿素装置工艺流程介绍
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目录
一、装置简介 二、生产方法及反应机理 三、工艺技术路线及流程
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一、装置简介
尿素装置是二十世纪七十年代从荷兰斯塔米卡帮 公司引进的CO2气提法尿素生产工艺，于1976年建成投 产。其以合成氨车间来的液NH3和CO2为原料,原设计日 产尿素1620吨。2005年，通过引进荷兰Stamicarbon 公司的并联中压技术对装置进行50%扩能改造，改造 后装置的生产能力由原1620t/d提高至2300t/d。扩能 改造项目中新增一套并联中压系统，CO2增压机K-103 、高压氨泵P-104、高压甲铵泵P-501，及新蒸发系统 （由于产品质量问题，停用），改造后的装置于2005 年11月一次投料开车成功。
101-C管侧加热到25℃左右。液氨经氨预热器101-C加热后分为
两路：一路进入高压氨泵104J/Js往复泵；另一路进入高压离心
氨泵P104。液氨通过氨泵将压力提高到16Mpa。高压离心氨泵
P104出口流量由FIC1201调节，回流量由FIC1202调节返回到界
区。
氨预热器101-C壳侧用闪蒸槽904-F底部来的低压蒸汽冷凝液
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2、高压系统
来自高压甲铵冷凝器（202-C）的甲铵溶液与未冷凝 的NH3和CO2由底部进入，在合成塔（201-D）中通过气、 液混合发生吸热的尿素生成反应，反应所需要吸收的热 量来自于引进的未冷凝的NH3和CO2继续发生的冷凝反应。 在合成塔（201-D）中，甲铵转化为尿素的转化率为5758%，生成的尿素溶液从合成塔（201-D）中部的溢流管 离开，大部分送往汽提塔（201-C），其余部分经液位控 制阀LIC-2101减压至2.0MPa左右后送往中压系统，合成 塔（201-D）中未反应的气体（除了NH3和CO2外还有O2、 N2、H2等惰性气体）则从塔顶离开，去高压洗涤器（203C）进一步处理。
401C
401J/JS
E-713
E-412
E-411
FIC7102
P-411
V-704
P-707
二、生产方法及反应机理
1、尿素生产的方法
尿素生产的化学反应主要分两步： 第一步是液态NH3和CO2反应生成氨基甲酸铵（甲铵） ： 2NH3(液)+ CO2 (气) → NH4COONH2(液)+119.2千焦/摩尔 (11) 第二步是甲铵在液相条件下脱水反应生成碳酰二胺（尿素）： NH4COONH2(液) → CO(NH2)2 +H2O(液)-15.5千焦/摩尔 （12) 式（1-1）为甲铵的生成反应，是强放热、体积缩小的可逆反 应。 式（1-2）也称为尿素的生成反应，必须在液相下才能进行， 是一个吸热的可逆反应。该反应进行得很缓慢，需要很长时间 才能达到平衡。因此，在实际生产中，并不是所化有肥的厂甲尿素铵车都间能
C-803
C-801
E-804 V-801
C-804
C-802
E-802
705C J-715
J-714
E-714
E-803
P-801
P-802
P-804
E-801
701-F
P-705
P-703
701-C
E-711
PIC3101 E-709
HIC3201 E-503
FIC3308
PIC309 V-307 LIC3304
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2、高压系统
高压甲铵冷凝器（202-C）是立式管壳式热交换器。离 开氨加热器（102-C）的液氨被送到高压喷射器（201-L） ，并作为喷射器的动力，抽吸高压洗涤器（203-C）来的浓 甲铵液，混合后与来自高压甲铵泵（P501或301J/JS）的部 分甲铵液一道，进入高压甲铵冷凝器（202-C）顶部。来自 汽提塔（201-C）顶部的气体也由高压甲铵冷凝器（202-C ）顶部进入。气、液混合后沿高压甲铵冷凝器（202-C）的 列管内壁往下流，冷凝生成甲铵,且放出冷凝热和生成热。 在高压甲铵冷凝器（202-C）中，液NH3与CO2不允许全部冷 凝生成甲铵，大约只有78%左右的气、液被冷凝，剩余部分 仍然以气体存在，以便在合成塔（201-D）中继续反应为下 一步尿素合成反应提供热量。
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生产方法及反应机理
（2）尿素的生成反应 尿素的生成反应是一个必须在液相中进行的、吸热
的可逆反应。根据化学反应的平衡原理，在反应进行的 过程中必须持续地供给热量，而且该反应进行地非常缓 慢，不容易达到平衡。在实际的工业生产中，尿素生成 反应的反应热是由未反应的NH3和CO2在合成塔内继续冷 凝所放出的热量供给的，且反应温度越高越好。根据设 备材质的耐用温度不超过190℃，确定操作温度为180185℃。根据尿素生成过程的平衡压力图，考虑到原料 中4%体积的空气及惰气，最终确定反应压力为13.6MPa 。
高压洗涤器（203-C）顶部未冷凝的气体通过调节阀HV202减压后进入0.7MPa系统吸收塔（702-E）底部进一步吸收 NH3和CO2 ，最后不凝气经调节阀PV-715控制由塔顶放空。
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104J/JS 102-J
201-D P-104
203-C
702E
LIC3102302EA
E-313
FIC2102
HV202
706-C
PIC3102 301-F
201L
LIC3203 202C
301-E
HV201 201C
LIC302 302-F
302C
P-309
301J/JS
303-C 302J/JS S-311
