一种节能型尿素生产系统及其生产工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于尿素制备领域，具体为一种节能型尿素生产系统及其生产工艺。
【背景技术】
[0002] 尿素【C0(NH2)2】别名为碳酷二胺、碳酷胺、脈，在自然界中主要存在于人类和动物 排泄的尿液中。其用途广泛，不仅是一种用于农业生产的高效氮肥，而且是工业中常用的化 工原料。
[0003] 1773年，化学家鲁埃勒（Rouelle)在蒸发尿液时第一次发现了尿素。1798年被福 克洛（化化Cray)及万库林（Va叫udin)确定为是一种新物质，并命名为尿素。1828年，魏 勒扣vohler)在实验室加热氯酸锭时制得尿素，其反应为；N1 {4CN0 =N肥Cm2。1886年， 己塞洛夫炬assroff)第一个试验成功现代工业所采用的氨和二氧化碳直接合成尿素的方 法。
[0004] 1922年德国首先用氨与二氧化碳合成尿素进行工业化生产，采用热混合气压缩循 环工艺。1932年，杜邦公司采用直接合成法制取尿素氨水，1935年开始生产固体尿素，未反 应物W氨基甲酸锭水溶液的形式返回合成塔。该是尿素水溶液全循环法工艺的维形。
[0005] 我国于1957年在上海化工研究院进行尿素生产的理论研究和试验工作。1958年 在南京永宁厂建成日产1化尿素的半循环法中试车间并投入运行。1965年上海化工研究院 完成了甲锭水溶液全循环法中间试验。1967年，我国自行设计、自行制造的年产11万吨尿 素全循环法工业装置在石家庄化肥厂建成投产。20世纪70年代W来，我国从国外引进几十 套年产50-60万吨尿素大型装置，从根本上改变了中国化肥生产格局，使我国尿素生产能 力位居世界前列。
[0006] 水溶液全循环法工艺现有技术中，根据国内外相关专利文献资料中，对所列范围 的国内文献进行了检索，现将相关文献主要内容简述如下：
[0007] (a)尿素合成塔。一种全液相等温型尿素合成塔，它包括塔体，塔体底部设液氨进 口、二氧化碳进口和一甲液进口，塔体顶端设出料口，其特点是在塔体内部设液体雾化反应 器，液体雾化反应器与液氨进口、二氧化碳进口和一甲液进口相通，在塔体内中上部的内侧 壁上设高效塔盘，在高效塔盘上设换热管道，换热管道与液体雾化反应器相通，是一种二氧 化碳的转化率高、能耗小、效率高、不易腐蚀的尿素合成塔。
[000引 化）分解加热。在中压循环段，中压分解器采用带有填料层的分离器与降膜式列 管加热器组合在一起的结构，上部是精馈段及列管液体分布器，下部是降膜式列管加热器 (该加热器壳呈分为上、下两段），溶液中的甲锭在此被加热分解为002、畑3,所需的热量，上 段由低压蒸汽供给，下段由汽提塔来的中压蒸汽冷凝液供给，在中压分解器的下部引入高 压洗漆器来的富氧尾气W纯化中压系统设备，同时在中压分解器的降膜式列管中起汽提作 用，中压分解器的操作参数为：压力1. 6-1. 8MPa(g)，分解温度155-160°c;
[0009] (C)中压氨回收。一种尿素水溶液全循环法生产中压氨回收系统的新工艺，该种水 溶液全循环法生产尿素中压系统的工艺改造，增加蒸发冷凝器、液氨累、氨储槽、及与之配 套的管道、阀n、电器仪表设施，同时降低氨冷器A的标高、配套与之相适应的尿素循环水 累，它取消氨冷器B\c，把蒸发冷凝器使用的冷却水改为脱盐水。
[0010] (d)低压分解回收。在低压循环段，低压分解器上部为填料段及列管液体分布器， 下部是降膜式列管加热段，自低压分解器及解吸塔来的气体在低压冷凝器、碳锭液贬槽、碳 锭液累、低压吸收塔、低压吸收循环累、低压吸收循环冷却器及其相连接的管道组成的低压 回收系统中被回收，该系统的操作压力为0. 1-0. 3MPa(g)。
[0011] (e) -段蒸发。一种浓缩尿素溶液的蒸发装置，在所述二分塔和一段蒸发器之间设 置有真空浓缩器，从二分塔出来的尿液管与真空浓缩器上部进口相连接，真空浓缩器下部 的液相出口通过管道与尿液槽的进口相连接或直接与一段蒸发器的进口相连接，而所述一 段蒸发器的顶部气相出口通过管道与真空浓缩器顶部的气相出口的管道相回合而一起流 向一段蒸发冷凝器，而一段蒸发器下部的液相出口通过管道通向二段蒸发器。本设计采用 分离和加热于一体，采用先分离再加热的方式，从而减少热能消耗；而且下部加热段所产生 的热气体对上部分离段的尿液又可W起到气提作用，出该降膜式真空浓缩器的尿液浓度与 改造前相比从71%V提高到82%V，降低了后续蒸发器的负荷，从而减少了 1. 275MI^a高品 位蒸汽的用量。
[0012] (f)尾气净氨。汽提循环法尿素生产工艺中，在低压循环段，低压分解器上部为填 料段及列管液体分布器，下部是降膜式列管加热段，自低压分解器及解吸塔来的气体在低 压冷凝器、碳锭液贬槽、碳锭液累、低压吸收塔、低压吸收循环累、低压吸收循环冷却器及其 相连接的管道组成的低压回收系统中被回收，该系统的操作压力为0. 1-0. 3MPa。
[0013] (g)尿素废水处理。一种低压水解解吸处理尿素工艺冷凝液新工艺，采用低压水解 解吸，冷凝液送至水解解吸塔进行水解解吸，其特征在于水解解吸塔由回流冷凝段、预水解 解吸段、水解解吸段=部分组成，处理后的废液（工艺冷凝液）含氨和尿素各小于5卵m，不 但回收了尿素、降低了原料的消耗，而且消除了排出废液对环境的污染。
[0014] 但是上述现有技术中的水溶液全循环法生产工艺仍旧存在W下技术缺陷；第一， 现有水溶液全循环工艺通用尿素合成塔普遍存在'物料混合不均、反应热分布不均、尿素合 成率偏低'等缺陷。但是，若要设计尿素合成高压圈，设备设计和制造的技术难度都很高，投 资亦不菲，该就使得难W将尿素合成转化率提高到73 %左右。
[0015] 第二，产品的消耗较高。水溶液全循环法由于转化率低，需要加热分解的物料多 造成蒸汽消耗高，因而该工艺的蒸汽的消耗较高，一般每吨尿素蒸汽消耗在1100kg左右。 同时因分解的物料需回收，又增加了循环冷却水的消耗，一般每吨尿素循环冷却水消耗在 1麵3。
[0016] 第=，热量的分级利用差。现有的水溶液全循环法工艺的蒸汽和系统热量利用率 低，该些未利用的热量又需要冷却回收，该样又造成了冷却水量高。
[0017] 第四，装置的安全性。尿素合成塔在生产过程中曾发生过爆炸，尿素惰性气体洗漆 器、尾气吸收塔都不同程度的发生过爆炸。
[0018] 目前国内外尿素生产工艺有国外氨汽提法工艺、改良C法工艺、C〇2汽提工艺、国产 水溶液全循环工艺、改良水溶液全循环工艺、中压联尿工艺等。能耗最低的为国外氨汽提工 艺，其次为C〇2汽提工艺和改良C法。在国内尿素生产工艺流程中，工艺和能耗较为先进的 是改良水溶液全循环法，其次是水溶液全循环法，C〇2转化率最高为68%V左右，中压联尿 工艺已被淘汰。在中国，水溶液全循环法生产能力占50 %，C〇2汽提工艺和改良C法占35 %，进口氨汽提法占15%。虽然进口工艺先进，能耗也低，但投资高，令企业望而生畏。国内的 改良型水溶液全循环法虽然能耗偏高，但投资较低，因此，开发一种投资省、能耗低，能达到 国际先进水平的尿素生产工艺刻不容缓。
【发明内容】
[0019] 本发明正是基于W上技术问题，提供一种可使传统水溶液全循环工艺尿素生产中 二氧化碳转化率提高5个百分点，达到73%V。与同期建设的C〇2汽提法装置相比，可节省 投资30%W上，蒸汽消耗降至905千克/吨的一种节能型尿素生产系统。
[0020] 本申请的另外一个发明目的是提供一种可解决W上技术问题的节能型尿素生产 工艺。
[0021] 本发明的技术方案为：
[0022] 一种节能型尿素生产系统，包括C〇2压缩机、甲锭累（即氨基甲酸锭累的简称）、液 氨累和尿素合成塔，C〇2压缩机分别与甲锭累和液氨累连接，液氨累与尿素合成塔连接，在 所述尿素合成塔后依次串联有降膜逆流中压分解塔及加热器、甲锭冷凝器、甲锭分离器、= 段中压吸收塔及蒸发式氨冷回收器、液氨缓冲槽、惰性气体洗漆器、尾气净氨精洗器、低压 分解塔及加热器、二甲液预热器、邱式低压吸收器、降膜式预蒸发器、一段蒸发器及一段蒸 发冷凝器、二段蒸发器及二段蒸发冷凝器、工艺废水解吸水解塔；所述甲锭分离器通过甲锭 累与所述尿素合成塔连接连接，所述中压吸收塔与蒸发式氨冷器连接，蒸发式氨冷器与液 氨累连接连接，