一(yi)、裝置簡介
尿(niao)素(su)是(shi)氮肥(fei)系列中(zhong)最高效的(de)(de)一(yi)種(zhong)肥(fei)料(liao)(liao)。尿(niao)素(su)同(tong)時也(ye)是(shi)一(yi)種(zhong)重要的(de)(de)化(hua)(hua)(hua)工原(yuan)料(liao)(liao)，可被(bei)用來制(zhi)造塑料(liao)(liao)、涂料(liao)(liao)，也(ye)是(shi)醫藥、制(zhi)革等(deng)生產中(zhong)的(de)(de)重要原(yuan)料(liao)(liao)。尿(niao)素(su)是(shi)以液氨(an)和(he)二(er)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)碳(tan)為原(yuan)料(liao)(liao)、在一(yi)定的(de)(de)壓力和(he)溫度(du)條件下化(hua)(hua)(hua)合而(er)成的(de)(de)。實際過(guo)程是(shi)分兩步完成的(de)(de)，第一(yi)步是(shi)液氨(an)與二(er)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)碳(tan)化(hua)(hua)(hua)合生產液體氨(an)基(ji)甲酸銨(an)，第二(er)步是(shi)對氨(an)基(ji)甲酸銨(an)進(jin)行脫水而(er)轉(zhuan)化(hua)(hua)(hua)成尿(niao)素(su)。由(you)于反應是(shi)可逆(ni)的(de)(de)，因(yin)此原(yuan)料(liao)(liao)的(de)(de)轉(zhuan)換總是(shi)不(bu)完全(quan)的(de)(de)。圍繞著原(yuan)料(liao)(liao)轉(zhuan)化(hua)(hua)(hua)率及回收循環(huan)的(de)(de)方法，派生出許多生產工藝。國內應用最多的(de)(de)生產工藝是(shi)荷蘭STAMICORBAN的(de)(de)二(er)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)碳(tan)汽提工藝技術。
二、典型尿素裝置的(de)工(gong)藝(yi)及特點
二氧化碳(tan)汽提法(fa)生產工藝(yi)(yi)大致可以分(fen)為以下幾個環(huan)節，即原(yuan)料(liao)加壓、合成與(yu)(yu)汽提、循(xun)環(huan)、尿液蒸(zheng)發與(yu)(yu)造粒(li)、吸收與(yu)(yu)解吸，其(qi)工藝(yi)(yi)流程示(shi)意(yi)圖如圖2.35所示(shi)。
1. 原料(liao)加壓
原(yuan)料加(jia)壓(ya)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是(shi)把原(yuan)料（液氨(an)(an)(an)和(he)二(er)氧(yang)化(hua)碳）加(jia)壓(ya)到反(fan)應需要的(de)(de)(de)壓(ya)力條件。由外(wai)界(jie)過來(lai)的(de)(de)(de)液氨(an)(an)(an)，經(jing)液氨(an)(an)(an)泵加(jia)壓(ya)，再經(jing)加(jia)熱(re)器加(jia)熱(re)后進入(ru)(ru)高(gao)壓(ya)噴射泵。在噴射泵內，與抽吸過來(lai)的(de)(de)(de)氨(an)(an)(an)基(ji)甲(jia)酸銨(an)混合(he)，然后送(song)(song)至(zhi)高(gao)壓(ya)氨(an)(an)(an)基(ji)甲(jia)酸銨(an)冷凝器頂部。液氨(an)(an)(an)泵一般采用(yong)(yong)往(wang)復泵。由外(wai)界(jie)送(song)(song)來(lai)的(de)(de)(de)二(er)氧(yang)化(hua)碳，加(jia)入(ru)(ru)一定(ding)量的(de)(de)(de)空(kong)氣(qi)(qi)，由二(er)氧(yang)化(hua)碳壓(ya)縮機加(jia)壓(ya)送(song)(song)入(ru)(ru)二(er)氧(yang)化(hua)碳汽提(ti)塔底(di)部。加(jia)入(ru)(ru)空(kong)氣(qi)(qi)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是(shi)為后續的(de)(de)(de)介質中提(ti)供一定(ding)量的(de)(de)(de)氧(yang)氣(qi)(qi)，用(yong)(yong)于防止(zhi)或減緩(huan)金屬的(de)(de)(de)腐蝕。二(er)氧(yang)化(hua)碳壓(ya)縮機一般采用(yong)(yong)兩段離(li)心式(shi)壓(ya)縮機。
2. 合成與汽提
合(he)(he)成(cheng)的(de)過程(cheng)(cheng)就是(shi)尿(niao)素(su)原(yuan)液(ye)(ye)生(sheng)(sheng)成(cheng)的(de)過程(cheng)(cheng)，而汽(qi)(qi)(qi)提(ti)(ti)則(ze)是(shi)把合(he)(he)成(cheng)反(fan)應(ying)中剩余(yu)的(de)原(yuan)料(liao)分離出(chu)來(lai)(lai)并循(xun)環利用(yong)。在(zai)汽(qi)(qi)(qi)提(ti)(ti)塔內，原(yuan)料(liao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)二氧(yang)化(hua)碳(tan)(tan)與(yu)合(he)(he)成(cheng)塔流出(chu)物(wu)（尿(niao)素(su)原(yuan)液(ye)(ye)混(hun)(hun)合(he)(he)物(wu)）經過傳質(zhi)、傳熱，帶走反(fan)應(ying)中剩余(yu)的(de)原(yuan)料(liao)，并從(cong)(cong)塔頂出(chu)來(lai)(lai)。汽(qi)(qi)(qi)提(ti)(ti)塔塔頂出(chu)來(lai)(lai)的(de)二氧(yang)化(hua)碳(tan)(tan)混(hun)(hun)合(he)(he)氣(qi)(qi)(qi)(qi)與(yu)來(lai)(lai)自高壓(ya)(ya)噴射泵(beng)的(de)液(ye)(ye)氨(an)(an)(an)、氨(an)(an)(an)基甲(jia)(jia)酸(suan)(suan)銨(an)液(ye)(ye)混(hun)(hun)合(he)(he)進(jin)(jin)入(ru)高壓(ya)(ya)氨(an)(an)(an)基甲(jia)(jia)酸(suan)(suan)銨(an)冷(leng)凝(ning)器(qi)，并在(zai)冷(leng)凝(ning)器(qi)中發生(sheng)(sheng)反(fan)應(ying)生(sheng)(sheng)成(cheng)氨(an)(an)(an)基甲(jia)(jia)酸(suan)(suan)銨(an)。冷(leng)凝(ning)器(qi)底(di)部(bu)(bu)(bu)出(chu)來(lai)(lai)的(de)物(wu)料(liao)。來(lai)(lai)自高壓(ya)(ya)冷(leng)凝(ning)器(qi)的(de)物(wu)料(liao)在(zai)合(he)(he)成(cheng)塔內自下而上，進(jin)(jin)一步反(fan)應(ying)生(sheng)(sheng)成(cheng)甲(jia)(jia)胺，甲(jia)(jia)胺轉化(hua)為尿(niao)素(su)，并以混(hun)(hun)合(he)(he)液(ye)(ye)物(wu)料(liao)的(de)形式從(cong)(cong)合(he)(he)成(cheng)塔底(di)部(bu)(bu)(bu)流出(chu)。混(hun)(hun)合(he)(he)液(ye)(ye)物(wu)料(liao)含(han)尿(niao)素(su)、氨(an)(an)(an)基甲(jia)(jia)酸(suan)(suan)銨(an)、氨(an)(an)(an)、二氧(yang)化(hua)碳(tan)(tan)、水等。然后送入(ru)汽(qi)(qi)(qi)提(ti)(ti)塔脫(tuo)除大(da)部(bu)(bu)(bu)分多余(yu)的(de)二氧(yang)化(hua)碳(tan)(tan)和(he)(he)氨(an)(an)(an)。經汽(qi)(qi)(qi)提(ti)(ti)后的(de)混(hun)(hun)合(he)(he)液(ye)(ye)（尿(niao)液(ye)(ye)）減(jian)壓(ya)(ya)進(jin)(jin)入(ru)循(xun)環系統。合(he)(he)成(cheng)塔頂部(bu)(bu)(bu)出(chu)來(lai)(lai)的(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體含(han)有(you)氨(an)(an)(an)氣(qi)(qi)(qi)(qi)、二氧(yang)化(hua)碳(tan)(tan)、氫氣(qi)(qi)(qi)(qi)、氮(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)、氧(yang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)、水蒸氣(qi)(qi)(qi)(qi)等。被送入(ru)高壓(ya)(ya)洗(xi)滌(di)器(qi)對(dui)其中的(de)氨(an)(an)(an)氣(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)(he)二氧(yang)化(hua)碳(tan)(tan)進(jin)(jin)行回收(shou)，即(ji)利用(yong)氨(an)(an)(an)基甲(jia)(jia)酸(suan)(suan)銨(an)液(ye)(ye)將氨(an)(an)(an)氣(qi)(qi)(qi)(qi)、二氧(yang)化(hua)碳(tan)(tan)吸收(shou)。洗(xi)滌(di)器(qi)排出(chu)的(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體經減(jian)壓(ya)(ya)后送至低壓(ya)(ya)吸收(shou)塔做進(jin)(jin)一步吸附回收(shou)。
3. 循環
利用降壓(ya)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)解(jie)的(de)(de)原理使殘(can)留氨(an)(an)(an)基甲(jia)酸銨(an)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)解(jie)成(cheng)二(er)氧(yang)化(hua)碳和(he)氨(an)(an)(an)，洗滌(di)后(hou)(hou)循(xun)環利用。來(lai)(lai)自高壓(ya)汽提塔(ta)(ta)的(de)(de)混合液(ye)(ye)（尿(niao)液(ye)(ye)）被送(song)入精餾塔(ta)(ta)，使部分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)氨(an)(an)(an)基甲(jia)酸銨(an)得以分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)解(jie)，然后(hou)(hou)進塔(ta)(ta)底氣液(ye)(ye)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)離器(qi)進行(xing)氣液(ye)(ye)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)離。分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)離出的(de)(de)液(ye)(ye)體(ti)（尿(niao)液(ye)(ye)）經減壓(ya)后(hou)(hou)進入閃蒸槽(cao)。進一步閃蒸出殘(can)留的(de)(de)氨(an)(an)(an)、二(er)氧(yang)化(hua)碳和(he)水蒸氣，最后(hou)(hou)得到濃度約為73％的(de)(de)尿(niao)液(ye)(ye)。之后(hou)(hou)，尿(niao)液(ye)(ye)進入尿(niao)液(ye)(ye)儲槽(cao)。從(cong)精餾塔(ta)(ta)頂部出來(lai)(lai)的(de)(de)氣體(ti)被送(song)入低壓(ya)氨(an)(an)(an)基甲(jia)酸銨(an)冷凝器(qi)，冷凝下來(lai)(lai)的(de)(de)氨(an)(an)(an)基甲(jia)酸銨(an)經氣液(ye)(ye)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)離后(hou)(hou)循(xun)環使用。而(er)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)離器(qi)出來(lai)(lai)的(de)(de)混合氣體(ti)（含氨(an)(an)(an)、二(er)氧(yang)化(hua)碳、氧(yang)氣等）進入低壓(ya)洗滌(di)器(qi)，除不凝氣外，其(qi)他氣體(ti)被吸(xi)收并(bing)循(xun)環使用。
4. 尿(niao)液蒸發與造(zao)粒(li)
通過加熱蒸發(fa)掉凝液中的大部(bu)分水，最后獲得商業用(yong)固體(ti)(ti)尿(niao)素(su)(su)顆粒(li)。凝液儲槽中的尿(niao)液用(yong)泵送到(dao)兩段真空(kong)蒸發(fa)器，利用(yong)蒸汽(qi)對其進行(xing)蒸發(fa)，得到(dao)濃(nong)度為99.7％的濃(nong)縮尿(niao)液或尿(niao)素(su)(su)熔體(ti)(ti)。尿(niao)素(su)(su)熔體(ti)(ti)被送到(dao)尿(niao)素(su)(su)造粒(li)塔頂(ding)部(bu)噴頭進行(xing)造粒(li)，從塔底出(chu)來(lai)的尿(niao)素(su)(su)顆粒(li)進行(xing)包裝儲存。
5. 吸(xi)收與(yu)解吸(xi)
利(li)用氨水對(dui)高壓或(huo)低(di)(di)壓洗(xi)滌器(qi)出(chu)來的氣體（含(han)氨、二氧(yang)(yang)化(hua)碳(tan)(tan)、氧(yang)(yang)氣、氮氣、氫氣等）進(jin)行(xing)有用成分（氨和二氧(yang)(yang)化(hua)碳(tan)(tan)）的吸(xi)收，并重復(fu)(fu)利(li)用。吸(xi)收是在吸(xi)收塔內進(jin)行(xing)的。解吸(xi)是對(dui)上游的各冷凝器(qi)過來的液體（含(han)少量的尿素(su)、氨、二氧(yang)(yang)化(hua)碳(tan)(tan)等）通過氨水吸(xi)收然后(hou)再利(li)用蒸汽加熱(re)進(jin)行(xing)解吸(xi)的方法對(dui)有用成分（尿素(su)、氨和二氧(yang)(yang)化(hua)碳(tan)(tan)）進(jin)行(xing)回(hui)收。回(hui)收溶液被送回(hui)低(di)(di)壓氨基甲酸(suan)銨冷凝器(qi)重復(fu)(fu)利(li)用。
三(san)、介質(zhi)特(te)點
尿素裝置中包含的有特殊性質的介質有尿素、甲胺、氨、二氧化碳等。尿素別名叫碳酸二胺、碳酰胺、脲，常態下為無色或白色針狀或棒狀結晶體，無臭無味。熔點為132.7℃。干尿素對金屬無腐蝕，但吸水后水解成氨基甲酸銨，而當氨基甲酸銨進一步分解成二氧化碳和氨時，將對金屬產生強烈的腐蝕，該腐蝕會隨溫度的升高而加劇，尤其是在更高的溫度下轉化為氰酸銨和氰酸時，對不(bu)銹鋼金屬也會產生較強的腐蝕。氨基甲酸銨對大多數金屬具有強烈的腐蝕，表現為還原性電化學腐蝕，而且還具有強烈的縫(feng)隙腐蝕特性。溫度越高，腐蝕性越強。當溫度高于160℃時，要維持介質中一定的氧含量，可促使不銹鋼鈍化膜的形成，從而減緩金屬的腐蝕。
四、尿素裝置的配管設計
主要是對塔、罐、泵(beng)、壓縮機等(deng)設備的配管設計。
