文档介绍：第一章工艺技术规程 装置概况 装置简介兰州石化公司 52 万吨/ 年尿素装置采用意大利斯纳姆公司氨汽提工艺技术, 由甘肃省和中国石化总公司共同投资,1991 年经国家计委批准立项。由中石化第五设计院设计,于 1994 年开工建设, 1997 年建成投产。本装置包括: 二氧化碳压缩工序、尿素合成和高压回收工序、中低压甲铵分解和回收工序、尿素浓缩及造粒工序、工艺冷凝液处理工序。装置技术特点: 1. 采用高压氨汽提工艺,汽提塔操作压力达到 ~ 。汽提分离出的 NH 3和 CO 2 ,在合成压力下冷凝返回合成塔,冷凝热被高压甲铵冷凝器回收利用副产低压蒸汽。 2. 尿素合成采用较高 NH 3 /CO 2 (摩尔比) ,减轻了设备腐蚀,节省了钝化空气用量,最终降低了放空气的氨损失和爆炸危险。 3. 合成回路中采用液氨为动力的喷射器来循环甲铵,节省投资,运行稳定。 4. 汽提塔使用钛材,允许在 210℃条件下操作,提高了高压回路分解效率。 5. 设立中低压两段未反应物回收,操作弹性大。装置历年改造情况: 序号改造原因改造内容时间改造效果 1 成品尿素颗粒粉尘大,强度低在蒸发系统增设添加甲醛的流程 2003 年增加了成品尿素颗粒强度, 达到了质量要求 2 原尿素合成塔中 CO 2 的转化率偏低,只能维持在 57% 拆除合成塔原有 10 块塔盘,全部更换为高效波形塔板, 并在塔底部 16m 空间内增设5 块波形塔板 2006 年改造后 CO 2 转化率能达到 61% 工艺原理 尿素合成原理由液氨和二氧化碳气体在高温和高压下合成尿素,这是一个可逆的放热反应,实际上合成尿素的过程分为两步进行: 第一步是由氨和二氧化碳生成中间产物***基甲酸铵(简称甲铵) ,反应式如下: 2NH 3 (L)+CO 2 (G) NH 2 COONH 4 (L)+Q 这是一个强放热的可逆反应。第二步是甲铵脱水生成尿素,反应式如下: NH 2 COONH 4 CO(NH 2) 2 +H 2 O-Q 这是一个微吸热的可逆反应,也是尿素合成过程中的控制反应,该反应在液相中进行。 . 2 汽提原理尿素合成塔出来的尿素混合物中, 过剩的氨在汽提塔里受热释放出来, 使气相中的氨分压增加, 气相中的二氧化碳分压降低,原气液平衡被打破,使液相中的二氧化碳不断析出到气相,从而使甲铵分解,如此连续进行一个过程,达到了氨的自汽提目的。 . 3 分解原理汽提后的溶液中仍然有少量未能转化生成尿素的甲铵和过剩氨,由于甲铵的生成反应是放热和体积缩小的过程,所以甲铵分解是体积增大、吸热的反应。因此,减压加热有利于使氨和二氧化碳在溶液中的溶解度大大降低,达到甲铵分解的目的。甲铵分解反应式如下: NH 2 COONH 4 (L) 2NH 3 (G)+CO 2 (G)-Q 吸收原理氨和二氧化碳吸收过程,是一个气体溶解在液体中的物理过程,同时又是伴有化学反应的化学吸收过程,其反应式为: 2NH 3 +CO 2 NH 2 COONH 4 +Q 吸收过程是体积减小的过程, 所以增加压力有利于氨和二氧化碳生成甲铵反应的进行, 同时能加快吸收速率,由于 NH 3、 CO 2 的溶解和生成甲铵是一个放热的过程,所以降低温度有利于吸收的进行。 解吸原理解吸是吸收的逆过程。氨和二氧化碳在水中的溶解度随温度升高而降低, 随压力的降低而降低, 利用蒸汽直接加热使得氨和二氧化碳从水中析出,所以解吸采用提高温度、降低压力的方法进行。 水解原理尿素的水解就是氨和二氧化碳生成尿素的逆反应,其反应式为: CO(NH 2) 2 +H 2O 2NH 3 +CO 2 -Q 这个反应是一个吸热的反应,升高温度有利于水解反应的进行,减少生成物氨的浓度有利于水解反应的进行。用 ~ 的过热蒸汽做为水解热源,同时采用将工艺冷凝液中的氨先解吸出来再进行水解的方式,使水解反应更彻底。 . 7 蒸发原理液体被加热到沸腾而汽化的过程叫蒸发。尿素溶液蒸发是将溶液加热到沸腾,使其中的水汽化与尿素分离。由于尿素在高温下缩合的特性,所以采用真空蒸发,以降低水的沸点,既提高了能量的利用率,又减少了生成缩二脲的副反应。缩二脲生成反应: 2CO 2( NH 2) 2 NH 2 CONHCONH 2+ NH 3↑ . 8 二氧化碳压缩机机组工作原理该机组属离心式压缩机组,将合成氨装置送来的纯度为 % 以上的二氧化碳气体,经过四段压缩后送往尿素合成塔。 1. 二氧化碳压缩机工作原理: 二氧化碳气体进入离心式压缩机的吸气室,气体沿叶轮径向流向外缘,气体被加速后,从叶轮外缘进入扩压器,气体速度减小