一种二氧化碳汽提尿素扩产装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种二氧化碳汽提尿素扩产装置，包括二氧化碳气源、液氨储罐、高压系统、中压系统和低压系统，所述的中压系统包括中压汽提塔、中压甲铵冷凝器组、中压洗涤塔、真空预浓缩换热器、洗涤泵。本实用新型旨在提供一种可以提高尿素产量、系统腐蚀性小、尿素溶液浓度高、产量稳定的二氧化碳汽提尿素扩产装置。
【专利说明】一种二氧化碳汽提尿素扩产装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及二氧化碳汽提法生产尿素的装置领域，特别是一种二氧化碳汽提尿素扩产装置。
【背景技术】
[0002]尿素是用液氨和二氧化碳气体在170?185°C和13.5?14.5MPa条件下按下列反应式生成。
[0003]2NH3 (气)+C02 (气)—NH2C00NH4 (液)
[0004]NH2C00NH4 (液)—CO (NH2) 2 (液)+H20 (液)
[0005]在第一个反应式中，二氧化碳和氨生成甲铵，反应快且放热；在第二个反应式中，甲铵脱水生成尿素和水，反应慢且吸热。
[0006]在现有技术中，二氧化碳汽提尿素装置受高压系统的限制，特别是高压汽提塔的约束，其设计负荷为正常值的70%?115%，当超过设计最大值时，汽提效率会大幅下降，汽提塔液位会剧烈波动，高压系统超压，气相带液；当低于设计最小值时，汽提塔会发生偏流，甲铵液不能在汽提管均匀分布成膜，设备腐蚀加剧，引发危险，传统的二氧化碳汽提工艺只设置了高压合成系统和低压循环系统，虽然总体流程相对较短，但是操作弹性小，增产扩能潜力十分有限。
[0007]随着技术的发展，中压系统扩产已经被采用，但是依然存在一定的问题，如管线腐蚀过大，系统产量不稳定、尿素浓缩难等问题。
实用新型内容
[0008]本实用新型的目的是提供一种可以提高尿素产量、系统腐蚀性小、尿素溶液浓度高、产量稳定的二氧化碳汽提尿素扩产装置。
[0009]本实用新型提供的技术方案为:一种二氧化碳汽提尿素扩产装置，包括二氧化碳气源、液氨储罐、高压系统、中压系统和低压系统，所述的中压系统包括中压汽提塔、中压甲铵冷凝器组、中压洗涤塔、真空预浓缩换热器、洗涤泵，所述的中压汽提塔的顶部设有来自高压系统的尿素溶液的入口，所述的中压汽提塔的底部与二氧化碳气源相连，所述的中压汽提塔的底部设有尿素溶液出口，所述的中压汽提塔的顶部设有气体出口，所述的真空预浓缩换热器的入口通过中压甲铵泵与低压系统的低压甲铵冷凝器的液体出口相连，所述的真空预浓缩换热器的入口还与中压汽提塔的气体出口相连，所述的真空预浓缩换热器出口与中压甲铵冷凝器组的入口相连，所述的中压甲铵冷凝器组的气体出口与中压洗涤塔底部入口相连，所述的中压甲铵冷凝器组的液体出口与高压系统的高压甲胺泵的入口相连，所述的中压洗涤塔的顶部设有液体入口，所述的中压洗涤塔的液体入口通过洗涤泵与低压系统的低压吸收塔的底部出口相连，所述的中压洗涤塔的底部液体出口与中压甲铵冷凝器组的入口相连，所述的中压汽提塔的中部设有一根用于向所述的中压汽提塔内输入空气的空气管道，所述的高压系统的合成塔直径为2600?2700mm，高为27800?27900mm，容积为150?160立方米，所述的合成塔内设有18块塔盘，所述的中压汽提塔内分布有1100?1200根列管。
[0010]在上述的二氧化碳汽提尿素扩产装置中，所述的中压甲铵冷凝器组为串联的第一甲铵冷凝器和第二甲胺冷凝器，所述的真空预浓缩换热器出口与第一甲铵冷凝器的入口相连，所述的第一甲铵冷凝器的气体出口与第二甲胺冷凝器的入口相连，所述的第二甲胺冷凝器的入口还与中压洗涤塔的底部液体出口相连，所述的第二甲胺冷凝器的液体出口与第一甲铵冷凝器的入口相连，所述的第一甲铵冷凝器的液体出口与高压系统的高压甲胺泵的入口相连。
[0011]在上述的二氧化碳汽提尿素扩产装置中，还包括循环水冷切器，所述的循环水冷却器用于将第一甲铵冷凝器和第二甲胺冷凝器的冷切用循环水冷切，所述的循环水冷却器的换热面积为566平方米。
[0012]在上述的二氧化碳汽提尿素扩产装置中，所述的第一甲胺冷凝器的换热面积为382?385平方米，所述的第二甲胺冷凝器的换热面积为295?300平方米。
[0013]在上述的二氧化碳汽提尿素扩产装置中，所述的中压洗涤塔的容积为2.35立方米。
[0014]在上述的二氧化碳汽提尿素扩产装置中，所述的洗涤泵的数量为两台，所述的洗涤泵以并联的方式排列。
[0015]在上述的二氧化碳汽提尿素扩产装置中，所述的中压汽提塔的换热面积为520平方米。
[0016]在上述的二氧化碳汽提尿素扩产装置中，所述的高压甲铵泵的流量为16?35立方米/小时。
[0017]通过上述的改进将尿素的产量从日产1300吨提高到1700吨，通过增设中压汽提塔和相应的装备，提高了汽提效率，体系运行稳定。为了避免高浓度甲铵对管线的腐蚀，在中压汽提塔的塔侧引入一根空气管道，使塔内的含氧量维持在一定的水平，降低中压系统的管线腐蚀性。同时，在高压系统的合成塔内用新型径流式高效塔盘替换原有塔盘，塔盘数量增多，使合成塔塔内的转化率在原有基础上提高1%?2%，进而降低中压系统的尿素浓缩难度。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合【具体实施方式】，对本实用新型的技术方案作进一步的详细说明，但不构成对本实用新型的任何限制。
[0020]实施例1
[0021]如图1所示，一种二氧化碳汽提尿素扩产装置，包括二氧化碳气源、液氨储罐、高压系统、中压系统和低压系统，二氧化碳气源为二氧化碳压缩机h，所述的中压系统包括中压汽提塔1、中压甲铵冷凝器组2、中压洗涤塔3、真空预浓缩换热器4、洗涤泵5，所述的中压汽提塔I的顶部设有来自高压系统的尿素溶液的入口，所述的中压汽提塔I的底部与二氧化碳气源相连，所述的中压汽提塔I的底部设有尿素溶液出口，所述的中压汽提塔11的顶部设有气体出口，所述的真空预浓缩换热器4的入口通过中压甲铵泵b与低压系统的低压甲铵冷凝器的液体出口相连，所述的真空预浓缩换热器4的入口还与中压汽提塔I的气体出口相连，所述的真空预浓缩换热器4出口与中压甲铵冷凝器组2的入口相连，所述的中压甲铵冷凝器组2的气体出口与中压洗涤塔3底部入口相连，所述的中压甲铵冷凝器组2的液体出口与高压系统的高压甲胺泵的入口相连，所述的中压洗涤塔3的顶部设有液体入口，所述的中压洗涤塔3的液体入口通过洗涤泵5与低压系统的低压吸收塔a的底部出口相连，所述的中压洗涤塔3的底部液体出口与中压甲铵冷凝器组2的入口相连，所述的中压汽提塔I的中部设有一根用于向所述的中压汽提塔I内输入空气的空气管道，具体来说设置一个高压空气储罐f，通过高压空气储罐f想中压汽提塔I输入空气，所述的高压系统的合成塔d直径为2600?2700mm，高为27800?27900mm，容积为150?160立方米，所述的合成塔d内设有18块塔盘，所述的中压汽提塔I内分布有1100?1200根列管，其中，所述的中压甲铵冷凝器组2为串联的第一甲铵冷凝器21和第二甲胺冷凝器22，所述的真空预浓缩换热器4出口与第一甲铵冷凝器21的入口相连，所述的第一甲铵冷凝器21的气体出口与第二甲胺冷凝器22的入口相连，所述的第二甲胺冷凝器22的入口还与中压洗涤塔3的底部液体出口相连，所述的第二甲胺冷凝器22的液体出口与第一甲铵冷凝器21的入口相连，所述的第一甲铵冷凝器21的液体出口与高压系统的高压甲胺泵的入口相连。
[0022]在本实施例中，还包括循环水冷却器6，所述的循环水冷却器6用于将第一甲铵冷凝器21和第二甲胺冷凝器22的冷切用循环水冷切，所述的循环水冷却器6的换热面积为566平方米，所述的第一甲胺冷凝器21的换热面积为382.4平方米，所述的第二甲胺冷凝器22的换热面积为298.7平方米，所述的中压洗涤塔3的容积为2.35立方米，所述的洗涤泵5的数量为两台，所述的洗涤泵5以并联的方式排列，所述的中压汽提塔I的换热面积为520平方米，所述的高压甲铵泵i的流量为16?35立方米/小时。
[0023]具体来说，高压系统的合成塔d的一部分尿素溶液和高压系统的汽提塔的尿素溶液进入中压汽提塔I顶部，二氧化碳压缩机h来的二氧化碳进入中压汽提塔I底部，通过气液交换和降压，使尿素溶液中的甲铵分解，中压汽提塔I的底部液体送去低压系统的精馏塔g进行进一步提纯，分解的二氧化碳、氨气、氢气等混合气体经中压汽提塔I顶部的气体出口进入真空预浓缩换热器4，同时低压系统的的低压甲铵冷凝器c的的尿素溶液和精馏塔g的尿素溶液也进入真空预浓缩换热器4进行降温换热，然后真空预浓缩换热器4的部分溶液进入第一中压甲铵冷凝器中对气体进行吸收，真空预浓缩换热器4的部分溶液去闪蒸罐7进行闪蒸浓缩后送入尿素储罐j ;未完全吸收的气体进入第二中压甲铵冷凝器22中继续吸收，未完全吸收的气体进入中压洗涤塔3进行洗涤，在中压洗涤塔3中与来自低压吸收塔a的氨水进行换热，对气体进行进一步吸收，未完全吸收的气体送去低压系统的低压甲铵冷凝器c吸收。中压洗涤塔3的底部液体进入第二甲铵冷凝器22中作为吸收液吸收气体，然后进入第一甲铵冷凝器21作为吸收液吸收气体。第一中压甲铵冷凝器21的液体送入高压甲铵泵i。循环水冷凝器产生的冷却后的循环水首先进入第二中压甲铵冷凝器22，从第二中压甲铵冷凝器22的出水进入第一中压甲铵冷凝器21作为冷媒，最后回到循环水冷凝器6对循环水进行降温。
[0024]开车流程:1、对高压系统和低压系统按正常工序开车，工况稳定后，检查中压系统管路，确保畅通，重点检查的管路为，合成塔d至中压汽提塔1、高压汽提塔e至中压汽提塔1、中压汽提塔I至低压系统的精馏塔g、中压洗涤塔3气相至低压甲铵冷凝器C、高压甲铵泵i至高压甲铵冷冷切、中压甲铵泵b入口。
[0025]2、建立蒸汽系统，向中压汽提塔I蒸汽积液槽充液至10%，缓慢打开进蒸汽副线，控制入集液槽蒸汽流量，缓慢将压力控制在0.8MPa后投自控、
[0026]2.3建立调温水系统
[0027]打开中压调温水进冷凝液阀门直至高点放空出水后关闭，启动中压调温水表，缓慢打开低压蒸汽至调温水阀门，将调温水温度控制在75摄氏度后关闭。
[0028]2.4 充压
[0029]打开来自C02压缩机h三段出口进中压分解塔阀门，待压力达到0.7MPa后打开中压洗涤塔3气相至低压甲铵冷凝器c调节阀投自控。
[0030]2.5 充液
[0031]开启中压洗涤泵5向中压甲铵冷凝器充液至液位50%。
[0032]2.6高甲泵进口改中压
[0033]打开低压甲铵冷凝器c至中压甲铵泵b进口阀门，启动中压甲铵泵b，主线送中压甲铵冷凝器。打开中压冷凝器进高压甲铵泵i阀门，关闭低压冷凝器阀门(速度要快，防止低压超压)，主线走原流程。再启动新增高压甲铵泵i，主线送高压甲铵冷凝器液体分布器内。
[0034]2.7 过料
[0035]缓慢打开合成塔d、高压汽提塔e进中压汽提塔I调节阀，为防止中压系统超压，速度要缓慢。待中压分解塔有液位显示后，调节进塔二氧化碳流量150— 300立方米/小时，手动控制集液槽进蒸汽阀门和液位调节阀，确保中压汽提塔I出液温度在155— 160°C，投自控。中压汽提塔I液位到30%后打开去低压精馏塔g调节阀，液位控制在30% -40%。缓慢调节中压压力在1.75MPa,中压甲铵冷凝器液位控制在50% — 80%。
[0036]技改开车后，生产情况稳定，设备运行正常，各项工艺指标合格。产量达到1750吨，最高能达到1770吨，氨耗575公斤，蒸汽耗0.95吨，并且中压装置操作方便，可根据前工段负荷变化并入生产和退出生产，不影响原工艺流程。
[0037]以上所述的仅为本实用新型的较佳实施例，凡在本实用新型的精神和原则范围内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种二氧化碳汽提尿素扩产装置，包括二氧化碳气源、液氨储罐、高压系统、中压系统和低压系统，其特征在于，所述的中压系统包括中压汽提塔、中压甲铵冷凝器组、中压洗涤塔、真空预浓缩换热器、洗涤泵，所述的中压汽提塔的顶部设有来自高压系统的尿素溶液的入口，所述的中压汽提塔的底部与二氧化碳气源相连，所述的中压汽提塔的底部设有尿素溶液出口，所述的中压汽提塔的顶部设有气体出口，所述的真空预浓缩换热器的入口通过中压甲铵泵与低压系统的低压甲铵冷凝器的液体出口相连，所述的真空预浓缩换热器的入口还与中压汽提塔的气体出口相连，所述的真空预浓缩换热器出口与中压甲铵冷凝器组的入口相连，所述的中压甲铵冷凝器组的气体出口与中压洗涤塔底部入口相连，所述的中压甲铵冷凝器组的液体出口与高压系统的高压甲胺泵的入口相连，所述的中压洗涤塔的顶部设有液体入口，所述的中压洗涤塔的液体入口通过洗涤泵与低压系统的低压吸收塔的底部出口相连，所述的中压洗涤塔的底部液体出口与中压甲铵冷凝器组的入口相连，所述的中压汽提塔的中部设有一根用于向所述的中压汽提塔内输入空气的空气管道，所述的高压系统的合成塔直径为2600?2700mm，高为27800?27900mm，容积为150?160立方米，所述的合成塔内设有18块塔盘，所述的中压汽提塔内分布有1100?1200根列管。
2.根据权利要求1所述的二氧化碳汽提尿素扩产装置，其特征在于，所述的中压甲铵冷凝器组为串联的第一甲铵冷凝器和第二甲胺冷凝器，所述的真空预浓缩换热器出口与第一甲铵冷凝器的入口相连，所述的第一甲铵冷凝器的气体出口与第二甲胺冷凝器的入口相连，所述的第二甲胺冷凝器的入口还与中压洗涤塔的底部液体出口相连，所述的第二甲胺冷凝器的液体出口与第一甲铵冷凝器的入口相连，所述的第一甲铵冷凝器的液体出口与高压系统的高压甲胺泵的入口相连。
3.根据权利要求2所述的二氧化碳汽提尿素扩产装置，其特征在于，还包括循环水冷切器，所述的循环水冷却器用于将第一甲铵冷凝器和第二甲胺冷凝器的冷切用循环水冷切，所述的循环水冷却器的换热面积为566平方米。
4.根据权利要求2所述的二氧化碳汽提尿素扩产装置，其特征在于，所述的第一甲胺冷凝器的换热面积为382?385平方米，所述的第二甲胺冷凝器的换热面积为295?300平方米。
5.根据权利要求1所述的二氧化碳汽提尿素扩产装置，其特征在于，所述的中压洗涤塔的容积为2.35立方米。
6.根据权利要求1所述的二氧化碳汽提尿素扩产装置，其特征在于，所述的洗涤泵的数量为两台，所述的洗涤泵以并联的方式排列。
7.根据权利要求1所述的二氧化碳汽提尿素扩产装置，其特征在于，所述的中压汽提塔的换热面积为520平方米。
8.根据权利要求1所述的二氧化碳汽提尿素扩产装置，其特征在于，所述的高压甲铵泵的流量为16?35立方米/小时。
【文档编号】C07C273/04GK204039301SQ201420404361
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年7月22日 优先权日:2014年7月22日
【发明者】刘博 , 张晓敏, 吴成锋 申请人:湖北潜江金华润化肥有限公司