[发明专利]新汽提循环法尿素生产方法及其装置

说明书

本发明属于尿素生产领域。

众所周知，工业上用氨和二氧化碳生产尿素至今世界上已有多种生产方法，通常可分为两大类：即水溶液全循环法及汽提法。水溶液全循环法系早期的尿素生产方法，其代表性流程有斯塔米卡邦公司的水溶液全循环法；三井/东压公司的全循环C法、D法；蒙特卡提尼公司的全循环法等，这是高能耗一类方法。汽提法尿素生产系六十年代及其后期开发的技术，其代表性流程有斯塔米卡邦公司的CO2汽提法(以下简称CO2汽提法)；斯纳姆公司的氨汽提法；蒙特爱迪生公司的等压双汽提法(IDR法)；三井/东压公司的节能节资新工艺(简称ACES法)。它们是使用CO2、NH3或二种都使用作为汽提剂的尿素生产方法，具有能耗低的特点。

在上述斯塔米卡邦的CO2汽提法工艺中，高压合成圈内的设备包括有：合成塔，汽提塔，高压冷凝器，高压洗涤器，它们都在同一压力下操作，除此还有二台蒸汽包。合成塔操作压力为13.7MPa(g)，操作温度183-185℃，NH3/CO2(mol)＝2.8-2.9，H2O/CO2(mol)＝0.34，合成转化率为57％，汽提塔出液温度167℃，溶液中含NH37.8％，含CO2 10％；付产蒸汽压力0.32-0.34MPa(g)。

CO2汽提法系采用低的氨碳比，低的操作压力，来强化高压圈的工艺操作，即达到汽提塔的深度汽提、高压洗涤器的深度吸收，以此取消中压循环段，汽提后的溶液直接到低压段。这样带来的弊端是设备腐蚀大，需增加钝化空气量，导致尾气进入爆炸极限，设备需作成防爆型，增加脱H2系统等。这样流程短的优势就不复存在，设备有效利用率降低以及能耗相对高。由于操作条件的限制，该法的操作范围很窄、弹性小，操作稳定性差，装置难以实现长周期运转。为此在以后的年代以CO2气作汽提剂的工艺又发展起来了几种新流程(包括本发明的汽提循环法)。

在上述三井/东压公司的节能节资新工艺(ACES法)中，高压合成圈内的设备有：尿素合成塔、CO2汽提塔、第一、二高压甲胺冷凝器、高压洗涤器，它们都在同一压力下操作，此外还有二台蒸汽包。尿素合成塔的操作压力为：压力17.1MPa(g)，温度190℃，NH3/CO2(mol)＝4.0，H2O/CO2(mol)＝0.64，合成转化率68％，付产蒸汽压力0.5MPa(g)。该工艺系采用高氨碳比，高操作压力，以提高尿素转化率。但它的高压设备台数多，操作环节多，操作难度大，个别设备结构复杂，制造难度大，总的设备费用增加。该工艺加入的防腐蚀空气量大，氧含量为原料CO2气的0.5％，这不仅降低了设备的有效利用率，且中压段尾气中氢氧比例已达到爆炸极限，装置操作非常不安全。

本发明的新汽提循环法尿素生产方法及其装置的目的旨在设计一种具有新特色的节能型尿素生产方法及其装置，该方法具有能耗低，流程简短，操作弹性大，操作安全可靠性好，设备投资省等优点。

本发明的包括有高压合成圈、中压循环段及低压循环段以CO2作为汽提剂的汽提循环法尿素生产方法，其特征是：

(1).在高压合成圈内：

①.合成塔4的操作参数为：压力15.5-16.5MPa(g)，温度185-190℃，NH3/CO2(分子比)3.5-3.7，H2O/CO2(分子比)0.6-0.7，合成尿素转化率65-67％；

②.汽提塔5的操作参数为：压力15.5-16.5MPa(g)，出塔溶液温度170-175℃，出塔溶液氨含量11-13％；

③.高压甲胺冷凝器6的操作参数为：压力15.5-16.5MPa(g)，温度170-175℃，壳程副产蒸汽压力0.4-0.6MPa(g)；

高压洗涤器7，仅起绝热吸收作用；

④.在高压圈内，采用二元防腐钝化剂，即除在CO2气进压缩机1之前加入空气外，并在合成塔4的反应物流入汽提塔5的入口处加入过氧化氢(H2O2)，以满足系统设备防腐和安全操作的需要，特别是操作温度高，腐蚀程度相对要大的汽提塔的防腐需要。二元防腐剂的加入量为：空气0.20-0.25％(以O2计)，过氧化氢(H2O2)为1.5-2.5Kg/T(尿素)；过氧化氢最好以过氧化氢水溶液的形式加入系统；

(2).在中压循环段：

①.来自汽提塔5底部的溶液中的甲铵在中压分解器8内被加热分解为CO2、NH3，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8的下部引入高压洗涤器7来的富氧尾气以钝化中压系统设备，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8的操作参数为：压力量1.6-1.8MPa(g)，分解温度155-160℃；