专利名称：生产尿素的一段分解加热器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种尿素生产装置，尤其是指生产尿素的一段分解加热器。
背景技术：
在水溶液全循环法尿素生产装置中，一段分解加热器是将尿素合成塔出口尿液，经预分离器分离后(含尿素42.5%，二氧化碳12. 41%，氨21. 58%，水23. 5% )进行加热提浓，加热后的尿液浓度含尿素59. 63 %，二氧化碳2. 53 %，氨7. 4%，水30. 44%。从以上的组分中可以看出，尿液通过一段分解加热器提浓后需要消耗大量的蒸的汽。在水溶液全循环工艺中，通过物料计算，每吨尿素在一段分解加热器中，如果要达到工艺指标需要消耗800kg/tur蒸汽。因此如何降低一段分解加热器的蒸汽消耗将直接影响到整个尿素生产装置的蒸汽消耗。现有设备的工艺流程为在水溶液工艺尿素生产中一段分解加热器一般情况下在设计的时要考虑到生产能力的大小，来决定其换热面积的多少，设备的管程是尿液，壳程是1. 3Mpa的蒸汽，尿液是通过蒸汽加热进行提浓，蒸汽与尿液换热后，部分蒸汽被冷凝送往冷凝液膨胀槽。在此尿液浓度由42. 5%，浓缩到59. 63%，吨尿素消耗蒸汽大约为800kg。为了减少蒸汽的消耗，提高蒸汽的利用率，现有一种专利号为CN200920026762. 3名称为《尿素分解加热器冷凝液二次膨胀蒸汽利用装置》的中国实用新型专利公开了一种尿素分解加热器冷凝液二次膨胀蒸汽利用装置，包括一段分解加热器和二段分解加热器，一段分解加热器通过第一供气管与蒸汽源相通，第一供气管上安装第一控制阀，一段分解加热器与液位槽连接，液位槽通过第一管路与加热器冷凝液膨胀槽连接，加热器冷凝液膨胀槽上安装第二管路和第三管路，第二管路与膨胀槽相通，第三管路与二段分解加热器连接，二段分解加热器上安装第二供气管和第四管路，第二供气管与蒸汽源相通，第二供气管上安装第二控制阀，第四管路与膨胀槽相通。提高了高温蒸汽的利用率，起到了节约成本的作用。但是该实用新型结构复杂，因此其蒸汽消耗量还是较大，因此该种结构还需要进一步改善。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种结构简单、制作成本低且能通过余热来加热的生产尿素的一段分解加热器。本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为本生产尿素的一段分解加热器，包括分解加热塔，所述分解加热塔底部设置有与尿液入口，在所述分解加热塔顶部设置有尿液流出口，在所述分解加热塔上设置有能加热尿液的加热装置，其特征在于所述加热装置由蒸气加热部和热水加热部组成，所述蒸气加热部位于分解加热塔的上半部，而所述热水加热部位于分解加热塔的下半部，在分解加热塔的上部设置有与蒸气管相连通的蒸气入口，在位于所述分解加热塔的中部设置有蒸气与尿液管换热后的冷凝水出口，在位于分解加热塔的中部设置有通过管道与水解塔出口液相连通的热水入口，在位于所述分解加热塔的下部设置有水解塔出口液与尿液管换热后的冷凝水流出口。作为改进，所述管道上还连接有与蒸气管相连通的分管道，在分管道设置有阀门。作为改进，所述冷凝水出口通过管道一与冷凝液膨槽相连通。作为改进，所述冷凝水流出口通过管道二与水解器相连通。作为改进，所述冷凝水流出口的管道二与冷凝水出口的管道一之间设置有能相互连通的连接管道，在所述的连接管道上设置有水阀。与现有技术相比，本实用新型采用分解加热器本体包括下段分解加热器和上段分解加热器，且下段分解加热器通过管道和水解塔相连通，在水解系统开启后，采用水解塔出口液来换热，起到尿素提浓的作用，大大的减少了蒸汽能源的消耗。从经济效益分析通过以上计算可以看出，一个日产600吨的尿素装置，采用了本设计的一段分解加热器，吨尿素可以节约蒸汽70kg,蒸汽价格按每吨150元计算,年生产时间按330天计算即年回收效益600吨X0. 07吨X 150元X330天=208万元
图1是本实用新型实施例的结构示意图。
具体实施方式
以下结合实施例对本实用新型作进一步详细描述。如图1所示，本实施例的生产尿素的一段分解加热器，一种生产尿素的一段分解加热器，包括分解加热塔1，所述分解加热塔I底部设置有与尿液入口 11，在所述分解加热塔I顶部设置有尿液流出口 12，在所述分解加热塔1上设置有能加热尿液的加热装置，其特征在于所述加热装置由蒸气加热部和热水加热部组成，所述蒸气加热部位于分解加热塔I的上半部，而所述热水加热部位于分解加热塔I的下半部，在分解加热塔1的上部设置有与蒸气管2相连通的蒸气入口 13，在位于所述分解加热塔I的中部设置有蒸气与尿液管换热后的冷凝水出口 15，在位于分解加热塔I的中部设置有通过管道4与水解塔出口液相连通的热水入口 16，在位于所述分解加热塔I的下部设置有水解塔出口液与尿液管换热后的冷凝水流出口 17。在与水解塔出口液相连通的管道4上连接有与蒸气管2相连通的分管道3，在分管道3设置有阀门31。冷凝水出口 15通过管道一 8与冷凝液膨槽相连通。冷凝水流出口 17通过管道二 6与水解器相连通。在冷凝水流出口 17的管道二 6与冷凝水出口 15的管道一 8之间设置有能相互连通的连接管道7，在所述的连接管道7上设置有水阀71。以下对本加热器作进一步说明；原设备的工艺流程概述一、在水溶液工艺尿素生产中一段分解加热器一般情况下在设计的时要考虑到生产能力的大小，来决定其换热面积的多少，设备的管程是尿液，壳程是1. 3Mpa的蒸汽，尿液是通过蒸汽加热进行提浓，蒸汽与尿液换热后，部分蒸汽被冷凝送往冷凝液膨胀槽。在此尿液浓度由42.5%，浓缩到59.63%，吨尿素消耗蒸汽大约为800kg。二、改进后的工艺流程概述新设计的一段分解加热器分上、下两段进行加热，系统刚开车时，无热源利用，上、下两均采用1. 3Mpa的蒸汽对尿液进行加热提浓，待系统开车正常后，水解系统同时也开启后，一段分解加热器的下部换热段即采用水解塔出口液(低压水解塔出口液温度约为186°C，中压水解塔出口液温度约为205°C )进行加热尿液，上部加热器仍采用1. 3Mpa的蒸汽对尿液进行加热提浓。(工艺流程走向见图2)工艺计算数据如下(一)、计算依据1.1加热介质采用其中加热器来蒸汽冷凝液，入加热器温度186°C，出加热器温度VC，换热温差(186-t) V流量15m3/h密度980kg/m31. 2被加热介质尿液尿液组分NH321.58% CO212. 41% Η2023· 50% Ur42. 50%尿液进口温度132°C出口温度t/C换热温差(t1-132) V尿液流量60m3/h尿液密度1200kg/m3(二)、计算2.1加热侧物料热量收入由于蒸汽冷凝液与尿液为逆流换热，取蒸汽冷凝液出口温度为142°C。蒸汽冷凝液放出热量蒸汽冷凝液在换热器内的平均温度为(186+142)/2 = 164°C164°C时，蒸汽冷凝液的比热容为4· 346kJ/ (kg · V )蒸汽冷凝液从186°C降到142°C所放出的显热Q1 = Cpf · P f · V1 · (t「t2)= 4· 346 X 1200 X 15 X (186-142) = 3442116kJ2. 2被加热侧物料热量收入尿液平均比热容计算设尿液出口温度为144°C，则尿液平均温度为138°C。尿液各组分分别为尿素42. 5% 甲铵 12.41X78/44 = 22%氨水 35. 5%138°C时，尿液各组分的比热容为尿素的Cpf 为 O. 476kcal/ (kg · V )甲铵的Cpf 为 O. 465kcal/ (kg · V )氨水的Cpf 为1. lkcal/(kg · V )尿液的平均比热容为Cpf = 42. 5% X0. 476+22% X0. 465+35. 5% XLl = O. 695kcal/(kg · °C )尿液吸收热Q2 = Cpf · P f · V1 · (t「t2) = 4. 187 X 60 X 1200 X O. 695 X (t-132) = 209547 (t-132) kj忽略热损失，则Q1 = Q2209547(t-132) = 3316104[0054]尿液出口温度 t = 147. 8°C2. 3节约蒸汽量以节约1. 3MPa饱和蒸汽计算,其冷凝热为472. 6kcal/kg,则利用蒸汽冷凝液加热尿液，可节约蒸汽量3442116/(472. 6X4. 1868) = 1740kg/h尿素产量为600/24 = 25吨/小时则每吨尿素可节约蒸汽量为1740/25 = 70kg/tur四、经济效益估算通过以上计算可以看出，一个日产600吨的尿素装置，采用了新设计的一段分解加热器，吨尿素可以节约蒸汽70kg，蒸汽价格按每吨150元计算，年生产时间按330天计算即年回收效益600吨X0. 07吨X 150元X 330天=208万元投资回收期约为三个月。
权利要求1.一种生产尿素的一段分解加热器，包括分解加热塔(I)，所述分解加热塔(I)底部设置有与尿液入口(11)，在所述分解加热塔(I)顶部设置有尿液流出口(12)，在所述分解加热塔(I)上设置有能加热尿液的加热装置，其特征在于所述加热装置由蒸气加热部和热水加热部组成，所述蒸气加热部位于分解加热塔(I)的上半部，而所述热水加热部位于分解加热塔(I)的下半部，在分解加热塔(I)的上部设置有与蒸气管(2)相连通的蒸气入口(13)，在位于所述分解加热塔(I)的中部设置有蒸气与尿液管换热后的冷凝水出口 (15)，在位于分解加热塔(I)的中部设置有通过管道(4)与水解塔出口液相连通的热水入口(16)，在位于所述分解加热塔(I)的下部设置有水解塔出口液与尿液管换热后的冷凝水流出口(17)。
2.根据权利要求1所述的一段分解加热器，其特征在于所述管道(4)上还连接有与蒸气管(2)相连通的分管道(3)，在分管道(3)设置有阀门(31)。
3.根据权利要求2所述的一段分解加热器，其特征在于所述冷凝水出口(15)通过管道一(8)与冷凝液膨槽相连通。
4.根据权利要求1或2或3所述的一段分解加热器，其特征在于所述冷凝水流出口 (17)通过管道二 ￠)与水解器相连通。
5.根据权利要求4所述的一段分解加热器，其特征在于所述冷凝水流出口(17)的管道二出)与冷凝水出口(15)的管道一(8)之间设置有能相互连通的连接管道(7)，在所述的连接管道(7)上设置有水阀(71)。
专利摘要一种生产尿素的一段分解加热器，包括分解加热塔(1)，所述分解加热塔(1)底部设置尿液入口(11)和尿液流出口(12)，在分解加热塔(1)上设置有加热装置，所述加热装置由蒸气加热部和热水加热部组成，在分解加热塔(1)的上部设置蒸气入口(13)，在位于所述分解加热塔(1)的中部设置冷凝水出口(15)，在位于分解加热塔(1)的中部还设置有热水入口(16)，在位于所述分解加热塔(1)的下部设置有冷凝水流出口(17)。本实用新型采用水解塔出口液来换热，大大的减少了蒸汽能源的消耗。通过以上计算可以看出，一个日产600吨的尿素装置，采用了本设计的一段分解加热器，吨尿素可以节约蒸汽70kg，蒸汽价格按每吨150元计算，年生产时间按330天计算即年回收效益。
文档编号C07C273/16GK202849289SQ20122057125
公开日2013年4月3日 申请日期2012年10月24日 优先权日2012年10月24日
发明者王献 申请人:王献