氨气提法和二氧化碳气提法尿素生产技术的新进展及评价Word格式.docx

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关键词：

气提法工艺运转率年产量NewProgressinTechnologyforUreaProductionbyAmmoniaStrippingandCarbon-DioxideStrippingtheirComparisonandEvaluationAbstractOnthebasisofreviewofcommercializationofureaproductionandevolutionoftheprocesses,principlesforevaluationofthevariousureaprocesseshavebeenproposed.ItisbelievedthatintheretrofitofthetotalrecycleaqueoussolutionureaunitsexistinginChinaeffortsmustbeconcentratedonthedecreaseinsteamandpowerconsumption.Mainmeasuresaregivenforloweringtheconsumption.throughanon-the-spotinvestigationofureaproductionunitsbasedontheammoniaandcarbon-dioxidestrippingprocessesandavisittotheprocesslicensors,theadvancesmadeinthesetwoprocessesinrecentyearsareknown,andinvestmentandevaluatedinlinewiththeactualproductionconditionsinChina.Keywordsstrippingprocessonstreamfactorannualoutput引言由于水溶液全循环法生产尿素存在需多弊端，浪费资源，对设备压力要求严格，因此为加快我国化肥建设速度,了解国外尿素生产技术的新进展,中国技术进出口总公司于1997年8月组团赴意大利、德国、法国等国考察尿素生产技术及关键设备,先后访问了意大利斯奈姆普罗盖提总部、海德鲁公司费拉拉工厂、德国海德鲁公司布伦斯特工厂、法国科来布斯公司,荷兰斯塔米卡邦公司派员到科来布斯公司进行了技术交流。

本文主要叙述在尿素生产技术中竞争力很强的斯奈姆普罗盖提的氨气提法和斯塔米卡邦的二氧化碳气提法尿素生产技术的新进展情况,结合我国大中型尿素生产实际情况,对两种生产方法进行评价3。

第一章第一章氨气提法尿素生产技术氨气提法尿素生产技术斯奈姆公司总部设在意大利米兰,是意大利国营Eni公司的子公司,主要从事炼油、天然气输送、化工、化肥、民用建筑、桥梁、海底油管和环保等工程项目的设计及承包工作。

公司全体员工3670人,意大利本土1878人,其中米兰总部684人,罗马分部204人,1996年营业额为31亿美元。

氨气提法尿素技术是斯那姆公司的专有技术,1966年半工业化,1971年实现了工业化。

从1971年至今在世界各地建成95套装置,地区分布为:

欧洲11套,亚洲71套,美洲12套,其它1套。

我国从80年代末开始引进氨气提法尿素技术,1990年至1995年期间建成的有中原、锦西、建峰和川天化4套大型装置,1996年建成和正在基建中的大中型尿素装置18套,总生产能力约800万t/a。

斯奈姆公司在保持了氨气提法原有的热效率高、低能耗、操作弹性大、低框架布置等特点外,近几年来在工艺上主要进行了如下的改进4。

1.1气提管由钛管改为双金属管气提管由钛管改为双金属管在高温、高压的条件下,金属钛管在尿素、氨基甲酸铵溶液中表现出良好的耐腐蚀性能。

但钛管在气提塔的腐蚀环境中,如遇到液流方向突然变向、受碰撞的地方或突然气化的地方,仍有腐蚀发生,如上部钛管发生减薄或有的管道穿孔5。

斯奈姆公司自1991年9月在突尼斯的蒙装斯工厂1200t/d尿素装置上使用双金属管进行试验,经6年的运行,仍未出现任何问题,现欲推广使用。

双金属管的外管材质为25-22-2（Cr25%,Ni22%,Mo2%）,厚度为2mm;

内层管材质为锆,厚度为0.7mm。

锆材非常坚硬,耐腐蚀性能好6。

1.2滚筒造粒技术滚筒造粒技术尿素造粒技术分为塔式喷淋造粒、流化床造粒和滚筒造粒。

采用塔式喷淋造粒只能生产出小颗粒尿素粒径小于2.5mm,采用流化床造粒和滚筒造粒均能生产出大颗粒尿素粒径为28mm。

与小颗粒尿素相比,大颗粒尿素具有强度高、不易结块、肥效利用率高的优点。

欧洲已有许多塔式喷淋造粒改产大颗粒尿素,现在欧洲生产大、小颗粒尿素的厂家各占一半。

大颗粒尿素生产技术有海德鲁的流化床造粒和斯那姆公司开发的滚筒造粒技术,本文主要介绍斯奈姆滚筒造粒技术,工艺流程见图17。

意大利费拉拉工厂滚筒造粒装置于1990年9月建成,生产能力为1650t/d,造粒器直径为3000,L=9000。

尿液质量分数99.4%99.8%经泵加压至500600kPa进入造粒器内的喷射长管4根,开有许多小孔,尿液从小孔射出;

造粒器内同时加入返料晶种和散热介质空气,空气入造粒器的温度为5060,出造粒器最高温度115;

出造粒器的尿素经冷却、斗提机、筛分后得成品尿素;

不符合成品要求的尿素经粉碎机破碎后与筛分后的粉末尿素合为一体进造粒器作为造粒晶种,返料比为21;

出造粒器的粉尘经水洗、酸洗后排放,排放尾气中NH3为20mg/m3,尿素为15mg/m3;

酸洗用硫酸浓度为10%20%吸收造粒器的尾气之后成为硫酸铵和尿素溶液,可返回尿素系统,成品尿素中硫酸铵含量约为2500-610,或者将溶液循环至硫酸铵质量分数约40%出售。

尿素滚筒造粒单耗如表1示8。

表1滚筒造粒单耗项目消耗蒸汽45kg电力24kwh甲醛3kg脱盐水80kg造粒成本4572元1.3深度水解深度水解吨尿素理论生成水量300kg,但因有真空系统的蒸汽冷凝水和系统的冲洗水等,工艺水量可达600kg。

工艺水中氨质量分数为4%5%,CO2为1.5%2%,尿素0.5%1.0%.因此,一般尿素厂设有工艺废水低压解吸处理装置,经处理后排放的废水中含NH30.07%,尿素0.5%1.0%。

近10年来,发达国家对排放废水中氨氮的含量严加限制,并以法令的形式作了规定,如意大利国家标准中总N以NH4+计为15mg/L;

欧洲肥料制造商协会规定排放水中尿素含量为1mg/L,氨5mg/L。

废水中的氨可用蒸汽和空气气提,尿素可采用生物氧化法、反渗析法、次氯酸盐氧化法离子交换法、亚硝酸盐氧化法和水解法处理。

斯奈姆公司对尿素废水深度水解在取得小试和中试成果的基础上,于1983年在为特立尼达和多巴哥的国家能源公司设计的1座1620t/d尿素装置中应用深度水解处理尿素废水获得成功9。

经多年的改进,工艺流程如图2示。

主要设备,如水解器为卧式,内有隔板,蒸汽压力为3.5MPa（表压）,温度一般保持在230;

精馏塔为立式浮阀板式塔,操作压力为0.150.35MPa（表压）,低压蒸汽直接加入塔内。

经处理后的废水,氨和尿素含量均小于110-6,可作锅炉给水,实现了尿素装置无废水排放10。

1.4CO2压缩机的选型压缩机的选型70年代初,斯奈姆公司在意大利的尼开姆工厂成功地应用了第一台离心式CO2压缩机。

斯奈姆公司通过反复比较后认为:

当尿素生产能力大于800t/d时,宜选用离心式CO2压缩机,采用蒸汽拖动;

当尿素生产能力小于800t/d时，宜选用往复式,采用电机拖动11。

1.5造粒塔排风口尿素粉尘洗涤装置造粒塔排风口尿素粉尘洗涤装置在自然通风的条件下,喷淋式造粒塔塔顶排放气体中尿素粉尘为90mg/m3。

设有除尘装置的新型造粒塔排出空气中的粉尘含量经测定为4050mg/m3,该指标对大多数的国家和地区是可以接受的,但仍不能满足部分国家和地区的要求。

为此,斯那姆公司开发了尿素粉尘洗涤工艺,详见图312。

采用该工艺后,造粒塔粉尘排放量降至15mg/m3以下,吨尿素电力消耗为9kWh（按生产规模为1000t/d计）。

1.6防爆措施防爆措施氨气提法尿素工艺钝化加氧量为0.25%,惰性气体经洗涤回收氨之后,其组成仍在爆炸范围之内,仍存在潜在爆炸的危险性。

斯奈姆公司在这方面又开发了1项新技术,即在惰洗气的洗涤系统内加入天然气或合成弛放气,以改变惰性气体回收氨后的组成,置于爆炸区之外,确保安全。

以1750t/d生产规模为例,加甲烷量为150m3/h（标态）,经洗涤后的惰洗气送一段炉燃烧用。

工艺流程见图413。

第二章第二章CO2气提法尿素生产技术气提法尿素生产技术斯塔米卡邦公司是荷兰DSM能源股份公司的子公司。

DSM是一家大型国际联合化工集团,在全球拥有1.7万名员工,主要业务和产品有石油和天然气的勘察和生产、石油化工、三聚氰胺、化肥、精细化工等,1996年销售额为60亿美元。

斯塔米卡邦公司专门从事转让DSM集团的专利技术业务,提供工艺软件包、基础设计,负责技术指导和开车14。

斯塔米卡邦的尿素技术已有悠久的历史,承建了200多套尿素装置（含CO2气提法117套）,设计能力在202000t/d。

我国引进了斯塔米卡邦CO2气提法尿素生产装置13套,总生产能力为730万t/a。

斯塔米卡邦专家介绍了近几年来推出的CO2气提新工艺,即尿素2000+TM。

与原CO2气提法相比,该工艺有如下改进15。

2.1采用新型高效的塔盘采用新型高效的塔盘传统多孔塔盘的尿素合成塔内存在返混和沟流现象（图5）,部分液体通过塔壁和塔盘之间的环隙沟流到下一格内,致使该股流体在合成塔内停留时间降至最短。

返混是液体经塔盘漏到前一格中,延长了不必要的停留时间,降低了塔内转化率。

新型高效塔盘（图6）上设有气体分布系统的液体上升管,以使塔盘上气相和液相之间混合均匀,完全消除了沟流和返混现象。

若将原合成塔改装新型高效塔盘,可使生产能力提高35%。

对新建尿素装置而言,尿素合成塔容积可减少25%。

美国路易斯安那