一种合成尿素溶液的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种合成尿素溶液的方法，属于化工领域。
【背景技术】
[0002]尿素是一种基础的化工产品，我国是农业大国，尿素用量巨大，尿素的产能关系到国家农业食品安全。目前大中型尿素装置采用的生产工艺有:水溶液全循环法、中压联尿法、二氧化碳汽提法、氨气提法。
[0003]水溶液全循环法:此法是我国大多数中小型尿素厂生产所采用的方法，生产工艺成熟，操作方便可靠，机泵和非标设备均国产化，其特点是合成塔内转化率较高，未反应物采用二段减压分解，动力消耗较大，尾气压力、温度均较低，爆炸的危险性小。
[0004]二氧化碳汽提法:自70年代开始，我国先后引进十几套二氧化碳汽提法尿素生产装置，多为大型装置，其特点是工艺流程短，合成压力低，动力消耗少，但操作条件苛刻，腐蚀较为严重，尾气有燃爆危险，操作弹性小。改进型CO2汽提法，原料气增设了脱硫脱氢装置，减轻了腐蚀，降低了爆炸危险，同时，一次性投资也较大。
[0005]中压联尿法:此法适用于以天然气为原料的合成氨厂，其特点是热利用好，分解率高，取消了低压分解，简化了流程，由于甲铵温度较高，叽/0)2较低。甲铵泵的腐蚀较严重，泵的材料要求苛刻。
[0006]可见上述主流尿素生产工艺均存在明显缺点和局限性。
【发明内容】
[0007]针对现有技术存在的问题，本发明提供一种合成尿素溶液的方法，具体步骤包括:
[0008](I)、从二氧化碳储罐输送来的二氧化碳先通过一个带有水封的二氧化碳液滴分离器，将二氧化碳气体中的水除去，然后进入二氧化碳五段压缩机，二氧化碳气体经过一、二、三段压缩后，压力为2.4MPa左右，温度为40°C，进入除油脱硫槽脱硫后，进入中压二氧化碳加热器用蒸汽加热，温度升至150°C以上，进入脱氢反应器，在脱氢反应器中二氧化碳气体中的H2和其他可燃性气体被燃烧掉，然后二氧化碳气体进入中压二氧化碳冷却器，用冷却水冷却后进入气液分离器，分离后的二氧化碳气体返回至二氧化碳压缩机四段入口，再经四、五段压缩，最终绝对压力14.6MPa ；
[0009](2)、原料液氨从合成氨车间氨库送来，进入液氨过滤器除去液氨中夹带的固体杂质和油类，然后进入液氨缓冲槽，经流量计量后进入高压氨泵，用高压氨泵把液氨增压到绝对压力18.34MPa后送入高压喷射器，高压喷射器连接高压冷凝器；
[0010](3)、经过五段压缩的二氧化碳送入高压冷凝器顶部，从高压喷射器来的液氨也送到高压冷凝器的顶部，上述两种物流在高压冷凝器内相混合，控制进入流量使进入高压冷凝器的册13/0)2摩尔比为3?3.5，高压冷凝器设有垂直列管，高压冷凝器顶部的温度约为180?183°C，由高压冷凝器底部来的甲铵液、氨和二氧化碳混合物通过溢流管流进入尿素合成塔底部，合成塔液位保持在溢流管漏斗上面至少I米，合成塔内设有十一块筛板，尿素溶液从尿素合成塔底部流出；
[0011](4)、含有未转化的順3和CO2以及惰性气体由合成塔送入高压洗涤器，在高压洗涤器中，NHjP CO 2得到充分的冷凝，在高压洗涤器下部设有冷却器，冷却器采用调温水来冷却，用高压洗涤器循环水泵将调温水先后流过高压洗涤器和高压洗涤器循环水冷却器，调温水取走了高压洗涤器中的冷凝热，从而使调温水的温度由80°C被加热到95°C，此热量由高压洗涤器循环水冷却器移走，调温水再次从95°C被冷却到80°C，在这个密闭循环系统中温度是用控制流过高压洗涤器循环水冷却器的流量而自动控制的，冷凝得到的液氨返回氨库，二氧化碳返回二氧化碳储罐。
[0012]步骤(I)中进入二氧化碳液滴分离器的二氧化碳气体中CO2体积浓度在96%以上，压力为0.005MPa，温度彡400C。
[0013]二氧化碳五段压缩机是四列五缸对称平衡型压缩机。
[0014]原料液氨的温度约为30 °C，绝对压力约2.5MPa。
[0015]本发明的优点在于:
[0016](I)本生产工艺由于氨的自汽提作用，使甲铵分解率增高，从而减少了中、低压分解回收的负荷，动力消耗随之减少，高温高压下分离的甲铵，其冷凝时的热量得到有效的利用，总能耗降低，另外操作弹性大，运转率高，爆炸危险性小，安装检修方便，工艺冷凝液可二次利用，无污染；
[0017](2)尿素溶液合成过程中，二氧化碳和氨的转化率高，并且剩余未反应的二氧化碳和氨能够循环充分利用，原料利用率接近100%，极大的降低了成本。
【附图说明】
[0018]图1是二氧化碳气体的压缩与净化流程示意图。
[0019]图2是氨的净化和输送流程示意图。
[0020]图3是尿素溶液合成流程示意图。
[0021]1- 二氧化碳储罐、2- 二氧化碳液滴分离器、3- 二氧化碳五段压缩机、31至35- —至五段压缩机、4-除油脱硫槽、5-中压二氧化碳加热器、6-脱氢反应器、7-中压二氧化碳冷却器、8-气液分离器、9-高压冷凝器、10-液氨过滤器、11-液氨缓冲槽、12-高压氨泵、13-高压喷射器、14-尿素合成塔、15-溢流管、16-高压洗涤器、17-高压洗涤器循环水冷却器。
【具体实施方式】
[0022]结合说明书附图1-3对本发明的合成尿素溶液的方法进行具体介绍:
[0023](I)、从二氧化碳储罐I输送来的二氧化碳先通过一个带有水封的二氧化碳液滴分离器2，将二氧化碳气体中的水除去，进入二氧化碳液滴分离器2的二氧化碳气体中CO2体积浓度在96%以上，压力为0.005MPa，温度< 40°C。然后进入二氧化碳五段压缩机3，二氧化碳五段压缩机是四列五缸对称平衡型压缩机，二氧化碳气体经过一、二、三段压缩后，压力为2.4MPa左右，温度为40°C，进入除油脱硫槽4脱硫后，进入中压二氧化碳加热器5用蒸汽加热，温度升至150°C以上，进入脱氢反应器6，在脱氢反应器6中二氧化碳气体中的H2和其他可燃性气体被燃烧掉，然后二氧化碳气体进入中压二氧化碳冷却器7，用冷却水冷却后进入气液分离器8，分离后的二氧化碳气体返回至二氧化碳压缩机四段34入口，再经四、五段压缩，最终绝对压力14.6MPa ；
[0024](2)、温度约为30°C，绝对压力约2.5MPa的原料液氨从合成氨车间氨库送来，进入液氨过滤器10除去液氨中夹带的固体杂质和油类，然后进入液氨缓冲槽11，经流量计量后进入高压氨泵12，用高压氨泵12把液氨增压到绝对压力18.34MPa后送入高压喷射器13，高压喷射器13连接高压冷凝器9 ;
[0025](3)、经过五段压缩的二氧化碳送入高压冷凝器9顶部，从高压喷射器来的液氨也送到高压冷凝器9的顶部，上述两种物流在高压冷凝器内相混合，控制进入流量使进入高压冷凝器的册13/0)2摩尔比为3?3.5，高压冷凝器9设有垂直列管，高压冷凝器9顶部的温度约为180?183°C，由高压冷凝器9底部来的甲铵液、氨和二氧化碳混合物通过溢流管流进入尿素合成塔14底部，合成塔液位保持在溢流管15漏斗上面至少I米，合成塔内设有十一块筛板，尿素溶液从尿素合成塔14底部流出；
[0026](4)、含有未转化的NHdPCO2以及惰性气体由合成塔送入高压洗涤器16，在高压洗涤器中，NHjP CO2得到充分的冷凝，在高压洗涤器下部设有冷却器17，冷却器采用调温水来冷却，用高压洗涤器循环水泵将调温水先后流过高压洗涤器16和高压洗涤器循环水冷却器17，调温水取走了高压洗涤器中的冷凝热，从而使调温水的温度由80°C被加热到95°C，此热量由高压洗涤器循环水冷却器移走，调温水再次从95°C被冷却到80°C，在这个密闭循环系统中温度是用控制流过高压洗涤器循环水冷却器的流量而自动控制的，冷凝得到的液氨返回氨库，二氧化碳返回二氧化碳储罐I。
【主权项】
1.一种合成尿素溶液的方法，其特征在于具体步骤包括: (1)、从二氧化碳储罐输送来的二氧化碳先通过一个带有水封的二氧化碳液滴分离器，将二氧化碳气体中的水除去，然后进入二氧化碳五段压缩机，二氧化碳气体经过一、二、三段压缩后，压力为2.4MPa左右，温度为40°C，进入除油脱硫槽脱硫后，进入中压二氧化碳加热器用蒸汽加热，温度升至150°C以上，进入脱氢反应器，在脱氢反应器中二氧化碳气体中的H2和其他可燃性气体被燃烧掉，然后二氧化碳气体进入中压二氧化碳冷却器，用冷却水冷却后进入气液分离器，分离后的二氧化碳气体返回至二氧化碳压缩机四段入口，再经四、五段压缩，最终绝对压力14.6MPa ； (2)、原料液氨从合成氨车间氨库送来，进入液氨过滤器除去液氨中夹带的固体杂质和油类，然后进入液氨缓冲槽，经流量计量后进入高压氨泵，用高压氨泵把液氨增压到绝对压力18.34MPa后送入高压喷射器，高压喷射器连接高压冷凝器； (3)、经过五段压缩的二氧化碳送入高压冷凝器顶部，从高压喷射器来的液氨也送到高压冷凝器的顶部，上述两种物流在高压冷凝器内相混合，控制进入流量使进入高压冷凝器的册13/0)2摩尔比为3?3.5，高压冷凝器设有垂直列管，高压冷凝器顶部的温度约为180?183°C，由高压冷凝器底部来的甲铵液、氨和二氧化碳混合物通过溢流管流进入尿素合成塔底部，合成塔液位保持在溢流管漏斗上面至少I米，合成塔内设有十一块筛板，尿素溶液从尿素合成塔底部流出； (4)、含有未转化的NHjPCO 2以及惰性气体由合成塔送入高压洗涤器，在高压洗涤器中，NH#P CO 2得到充分的冷凝，在高压洗涤器下部设有冷却器，冷却器采用调温水来冷却，用高压洗涤器循环水泵将调温水先后流过高压洗涤器和高压洗涤器循环水冷却器，调温水取走了高压洗涤器中的冷凝热，从而使调温水的温度由80°C被加热到95°C，此热量由高压洗涤器循环水冷却器移走，调温水再次从95°C被冷却到80°C，在这个密闭循环系统中温度是用控制流过高压洗涤器循环水冷却器的流量而自动控制的，冷凝得到的液氨返回氨库，二氧化碳返回二氧化碳储罐。
2.根据权利要求1所述的合成尿素溶液的方法，其特征在于，步骤(I)中进入二氧化碳液滴分离器的二氧化碳气体中CO2体积浓度在96%以上，压力为0.005MPa，温度彡40°C。
3.根据权利要求1所述的合成尿素溶液的方法，其特征在于，二氧化碳五段压缩机是四列五缸对称平衡型压缩机。
4.根据权利要求1所述的合成尿素溶液的方法，其特征在于，原料液氨的温度约为.30 °C，绝对压力约2.5MPa。
【专利摘要】本发明公开了一种合成尿素溶液的方法，具体步骤包括：1、二氧化碳气体的压缩与净化；2、氨的净化和输送；3、尿素溶液的合成。本生产工艺由于氨的自汽提作用，使甲铵分解率增高，从而减少了中、低压分解回收的负荷，动力消耗随之减少，高温高压下分离的甲铵，其冷凝时的热量得到有效的利用，总能耗降低，另外操作弹性大，运转率高，爆炸危险性小，安装检修方便，工艺冷凝液可二次利用，无污染；尿素溶液合成过程中，二氧化碳和氨的转化率高，并且剩余未反应的二氧化碳和氨能够循环充分利用，原料利用率接近100％，极大的降低了成本。
【IPC分类】C07C275-00, C07C273-04
【公开号】CN104557616
【申请号】CN201410805818
【发明人】郭瑞总
【申请人】嵊州领航信息科技有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月22日