尿素生产装置的扩能改造方法

摘要

本发明涉及尿素生产装置的扩能改造方法，其高压圈由合成塔、汽提塔、高压冷凝器及高压洗涤器组成，汽提塔和高压甲铵冷凝器采用了放大设计，在循环系统中仅串联一个以调温水冷却的低阻力降直立列管式吸收冷凝器的预冷凝流程，在蒸发系统中仅串联了以高压调温水为热源的降膜式尿液预浓缩器的预浓缩流程。本发明具有以下优点：不改变原有工艺主流程，扩大了生产能力，又保证了产品质量，降低了成本。

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种扩能改造方法，特别是一种尿素生产装置的扩能改造方法。

技术背景

典型的荷兰Stamicarbon公司的“二氧化碳汽提法”尿素工艺，是被广泛应用于工业制备尿素的生产方法。在此工艺过程中，尿素的生成是在15-20MPa压力，183-188℃温度条件下在合成塔内由甲铵脱水反应而得，其混合物在汽提塔内用二氧化碳压缩机送来的二氧化碳进行逆流汽提，使出合成塔的未反应物以汽相形式分离进入高压甲铵冷凝器中。在合成塔未反应的少量氨和二氧化碳气体及惰性气体进入高压洗涤器，以循环工段来的甲铵液洗涤之。形成的甲铵液经高压液氨喷射泵注入高压甲铵冷凝器与汽提气一并冷凝形成甲铵后再返回合成塔，在形成甲铵过程中产生的热量由壳侧的蒸汽带走。

出汽提塔后的尿液基本上是水和尿素及少量甲铵液，经减压入循环段进一步分解并形成甲铵液返回高压圈，基本上是尿素水溶液的物料再通过二段蒸发送入造粒塔成粒，废液进入水解系统，其中的尿素、氨和二氧化碳等污染物被水解和冷凝回收，排出废液中氨氮小于40ppm，此传统的二氧化碳汽提法尿素工艺。Stamicarbon在某厂扩能改造中采取了并联流程方法。即在高压系统并联一个小的汽提塔，循环系统并联一个小的分解和吸收段，增加了一套升膜式尿液预浓缩系统，增加离心式氨泵，增加一台二氧化碳增压机。

此并联流程投资较大，设备台数较多，操作复杂，因添加了许多设备，增加了操作难度同时大、小两个系统物料分配也很困难，更有施工复杂，占地面积大施工周期长等弊病。

发明内容

本发明的目的在于克服现有尿素生产装置技术的缺点，并提供一种的扩能改造方法，不改变原工艺主流程，不改变主要工艺操作参数，简化操作，使装置能力扩大20％以上。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：汽提塔和高压甲铵冷凝器采用了放大设计，在循环系统中串联一个以调温水冷却的低阻力降直立列管式吸收冷凝器的预冷凝流程，在蒸发系统中串联了以高压调温水为热源的降膜式尿液预浓缩器的预浓缩流程；

氨泵、甲铵泵采用扩能和变频调速技术；

二氧化碳压缩机采用节能型三元流转子；

水解系统的蒸馏塔，其内件采用ADV微分浮阀。

汽提塔列管为2700-3200根，液体受液槽出液口为等阻力均布结构，设置有升气管定位器。

高压甲铵冷凝器列管数为2700-3200根，液氨和甲铵混合物进口为分级降压缓冲式分布器，在液体分布塔盘的降气管上端部采取封焊措施阻隔端晶腐蚀。

以调温水冷却的低阻力降直立列管式吸收冷凝器，吸收液为后续工段来的稀甲铵液，其操作温度控制不低于75℃，壳侧用调温水冷却。

尿液入蒸发系统前先通过尿液预浓缩系统，预浓缩器为降膜式，其热源由高压洗涤器的调温水供给；预浓缩系统的操作压力为0.035-0.050Mpa(绝)。

氨泵的缸体扩大到Φ100mm以上，采用变频电机调速。

离心式二氧化碳压缩机采用三元流节能型转子，压缩机入口压力1.3-1.7ata，压缩机出口至汽提塔前设脱氢装置。

工艺废液水解系统中的蒸馏塔，其内件采用ADV微分浮阀。

通过上面的叙述可以看出，本发明具有以下优点：不改变原有工艺主流程，仅串入低压分解气预冷凝流程和尿液预浓缩流程，扩大了生产能力，不改变主要工艺操作参数，又保证了产品质量，仅利用年度大修，分步实施扩能改造工作，不占有效生产时间，避免了停车损失；汽提塔和高压甲铵冷凝器是在设备使用寿命到期必须更新时进行放大设计，实现结构改造和能力扩大；除压缩机由国外制造商实施改造外其余均自行改造，节省了投资。

附图说明

图1为本发明在传统的二氧化碳汽提法尿素工艺流程的基础上增设预冷凝流程和预浓缩流程示意图。

图2为本发明在传统的二氧化碳汽提法尿素工艺流程的基础上实施的改造项目示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述：原Stamicarbon设计的二氧化碳汽提法尿素工艺流程日产为1620吨尿素，采用本发明技术扩能到日产2000-2200吨尿素。

图1虚线部分为本发明在传统的二氧化碳汽提法尿素工艺流程的基础上增设预冷凝流程和预浓缩流程示意图。

如图2所示，采用了：二氧化碳压缩机高、低压缸用三元流节能转子，入口压力提到1.3-1.7ata，每小时节省中压蒸汽10t。

氨泵、甲铵泵采变频调速电机，氨泵的缸体由Φ95mm扩大到100mm以上，一台氨泵即达到满足日产2000吨的能力，变频调速实现节电。

汽提塔列管为2700-3200根，液体受液槽出液口为等阻力均布结构，设置有升气管定位器提高汽提效率及装置运转率。

高压甲铵冷凝器列管数为2700-3200根，液氨和甲铵混合物进口为分级降压缓冲式分布器，在液体分布塔盘的降气管上端部采取封焊措施阻隔端晶腐蚀。

以调温水冷却的低阻力降直立列管式吸收冷凝器，吸收液为后续工段来的稀甲铵液，其操作温度控制不低于75℃，壳侧用调温水冷却。

尿液入蒸发系统前先预通过尿液预浓缩系统，预浓缩器为降膜式，为节约能源其热源由高压洗涤器的调温水供给；预浓缩系统的操作压力绝压为0.035-0.050Mpa，尿液浓度提高4.5-6％。

水解系统的蒸馏塔由ADV微分浮阀替代原F1浮阀，处理能力提高20％达到55m³/h。