尿素,英文名稱為Urea,化學名稱為脲或碳酰胺。結構式為CO(NH2或NH2CONH2,分子式為CH4ON2,相對分子質量為60.056。純尿素含氮46.65%(質量分數),是含氮量最高的氮肥。
尿素(su)生產工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)流程基(ji)本由6個(ge)工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)單元(yuan),即原料供應(ying)、尿素(su)的(de)(de)高(gao)壓合(he)(he)成、含尿素(su)溶(rong)液(ye)(ye)的(de)(de)分離過(guo)(guo)(guo)(guo)程、未(wei)(wei)(wei)反(fan)(fan)應(ying)氨(an)和二(er)氧(yang)化碳(tan)的(de)(de)回(hui)收(shou)、尿素(su)溶(rong)液(ye)(ye)的(de)(de)濃(nong)縮、造粒(li)與(yu)產品輸(shu)送和工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)冷凝液(ye)(ye)處理,其基(ji)本過(guo)(guo)(guo)(guo)程如圖(tu)5-116所示。原料CO2和NH3被加(jia)壓送到高(gao)壓合(he)(he)成圈,反(fan)(fan)應(ying)生成尿素(su),二(er)氧(yang)化碳(tan)轉化率(lv)在50%~75%,此過(guo)(guo)(guo)(guo)程被稱為合(he)(he)成工(gong)(gong)(gong)(gong)序(xu);分離過(guo)(guo)(guo)(guo)程與(yu)未(wei)(wei)(wei)反(fan)(fan)應(ying)物回(hui)收(shou)單元(yuan)承擔著把(ba)未(wei)(wei)(wei)轉化為尿素(su)的(de)(de)氨(an)和二(er)氧(yang)化碳(tan)從溶(rong)液(ye)(ye)中分離出來,并(bing)回(hui)收(shou)返回(hui)合(he)(he)成工(gong)(gong)(gong)(gong)序(xu),因此這兩(liang)個(ge)單元(yuan)被統(tong)稱為循環工(gong)(gong)(gong)(gong)序(xu);最后在真空(kong)蒸發和造粒(li)設備中把(ba)70%~75%的(de)(de)尿素(su)溶(rong)液(ye)(ye)經濃(nong)縮加(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)為固體產品,稱為最終加(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)工(gong)(gong)(gong)(gong)序(xu)。

盡管尿素(su)生(sheng)產的(de)(de)(de)(de)(de)(de)基(ji)本(ben)過程(cheng)(cheng)(cheng)相(xiang)似,但在(zai)具體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)程(cheng)(cheng)(cheng)、工(gong)藝(yi)(yi)(yi)條件、設(she)備結構等(deng)方(fang)面,不同(tong)(tong)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)存在(zai)一定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)差異(yi)。迄今世界各地的(de)(de)(de)(de)(de)(de)尿素(su)工(gong)廠,絕(jue)大多數(shu)都是由幾家工(gong)程(cheng)(cheng)(cheng)設(she)計公(gong)(gong)司所開發設(she)計的(de)(de)(de)(de)(de)(de),已形成幾種典型的(de)(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)流(liu)(liu)程(cheng)(cheng)(cheng),典型的(de)(de)(de)(de)(de)(de)有荷蘭(lan)斯(si)太(tai)米卡邦(bang)(Stamicarbon)公(gong)(gong)司的(de)(de)(de)(de)(de)(de)水溶液全循環CO2氣(qi)提法(fa)(fa)(fa)、意大利斯(si)納(na)姆(Snamprogetti)公(gong)(gong)司的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氨汽提法(fa)(fa)(fa)和(he)蒙(meng)特愛迪生(sheng)集團公(gong)(gong)司的(de)(de)(de)(de)(de)(de)等(deng)壓雙循環工(gong)藝(yi)(yi)(yi)(IDR)、日本(ben)三井東亞-東洋工(gong)程(cheng)(cheng)(cheng)公(gong)(gong)司的(de)(de)(de)(de)(de)(de)全循環改(gai)良C法(fa)(fa)(fa)和(he)改(gai)良D法(fa)(fa)(fa)及(ji)ACES法(fa)(fa)(fa)、美國(guo)尿素(su)技術公(gong)(gong)司UTI的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱循環法(fa)(fa)(fa)尿素(su)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)(HR)等(deng)。但不論是哪種工(gong)藝(yi)(yi)(yi)流(liu)(liu)程(cheng)(cheng)(cheng),生(sheng)產過程(cheng)(cheng)(cheng)中主要原料NH3和(he)CO2的(de)(de)(de)(de)(de)(de)消(xiao)耗(hao)基(ji)本(ben)上是相(xiang)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de),其流(liu)(liu)程(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)先進(jin)與否主要表現(xian)在(zai)公(gong)(gong)用工(gong)程(cheng)(cheng)(cheng),即水、電、汽的(de)(de)(de)(de)(de)(de)消(xiao)耗(hao)上。尿素(su)生(sheng)產流(liu)(liu)程(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)改(gai)進(jin)過程(cheng)(cheng)(cheng),實質就(jiu)是公(gong)(gong)用工(gong)程(cheng)(cheng)(cheng)消(xiao)耗(hao)降低的(de)(de)(de)(de)(de)(de)過程(cheng)(cheng)(cheng)。
目前國內建有尿素裝置200多套,規模分為大型(48萬噸/年以上)、中型(11萬噸/年以上)、小型(4萬噸/年以上)。中、小型尿素裝置均采用國內的水溶液全循環技術,大型裝置多采用國外引進工藝技術。在國內的大型尿素裝置工藝技術中,多數采用CO2汽提工藝和氨汽提工藝。
目前設計(ji)的(de)采用(yong)CO2汽提(ti)工(gong)(gong)藝和氨汽提(ti)工(gong)(gong)藝的(de)尿素(su)裝置,其尿素(su)氨耗(hao)基本接近于理論(lun)水平,公用(yong)工(gong)(gong)程消耗(hao)更(geng)低,相對于傳(chuan)統的(de)設計(ji),其投資更(geng)低。下面僅(jin)介紹 Snamprogetti 氨汽提(ti)法尿素(su)工(gong)(gong)藝。
意大利斯納(na)姆公司創(chuang)立(li)于1956年,在20世紀(ji)60年代(dai)(dai)初開始尿(niao)(niao)素(su)生產的(de)研究(jiu)。1966年第一個(ge)建成(cheng)以氨(an)(an)作(zuo)為(wei)汽(qi)提(ti)氣(qi)的(de)日產70t的(de)尿(niao)(niao)素(su)裝置(zhi)。早期第一代(dai)(dai)氨(an)(an)汽(qi)提(ti)法(fa)(fa)尿(niao)(niao)素(su)裝置(zhi),設(she)備采用框架式立(li)體布置(zhi),氨(an)(an)直接(jie)加入汽(qi)提(ti)塔(ta)底部。在20世紀(ji)70年代(dai)(dai)中(zhong)期,改(gai)進(jin)了設(she)計,設(she)備改(gai)為(wei)平面布置(zhi),而且也(ye)不向汽(qi)提(ti)塔(ta)直接(jie)加入氨(an)(an)氣(qi),這就(jiu)是(shi)所(suo)謂的(de)自汽(qi)提(ti)工藝(yi)(yi)或稱為(wei)第二代(dai)(dai)氨(an)(an)汽(qi)提(ti)工藝(yi)(yi),是(shi)目前采用的(de)方法(fa)(fa)。斯納(na)姆氨(an)(an)汽(qi)提(ti)法(fa)(fa)尿(niao)(niao)素(su)工藝(yi)(yi)由以下幾(ji)個(ge)主要工序組成(cheng)。
①. CO2氣體的壓縮。
②. 液(ye)氨的(de)加(jia)壓。
③. 高(gao)壓合成與氨汽提(ti)回收。
④. 中壓分解(jie)與循環(huan)回收。
⑤. 低壓(ya)分解與(yu)循環回收。
⑥. 中、低(di)壓分解與循環回收。
⑦. 真空蒸發與造(zao)粒(li)。
⑧. 解吸與水解系(xi)統。
氨(an)汽提法尿素生產工(gong)藝流程、如(ru)圖5-117所示。



