一種提高尿素生產(chǎn)能力的深度水解系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于尿素生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，可用于水溶液全循環(huán)法、CO2汽提法、NH3汽提法和其它尿素生產(chǎn)工藝。具體的說(shuō)是一種操作壓力在1.1-2.5Mpa范圍內(nèi)的提高尿素生產(chǎn)能力的深度水解系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化工藝，通過(guò)汽提-水解單塔工藝，將汽提-水解塔頂出來(lái)的氣相直接引入中低壓系統(tǒng)的分解設(shè)備（精餾塔）中，最大限度地回收汽提-水解塔塔頂氣相熱量，將其多余的水分限制在中低壓系統(tǒng)的尿素溶液中，使進(jìn)尿素合成塔物料的水碳比可控，從而提高尿素合成中CO2的轉(zhuǎn)化率，降低單位尿素的生產(chǎn)能耗，使其低于設(shè)計(jì)值。本發(fā)明還去掉了現(xiàn)有汽提-水解單塔工藝中的回流液，進(jìn)一步減少了能量的消耗和設(shè)備的投資，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的操作運(yùn)行。
【專利說(shuō)明】一種提高尿素生產(chǎn)能力的深度水解系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及尿素生產(chǎn)，具體涉及一種提高尿素生產(chǎn)能力的深度水解系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化工藝，不僅主動(dòng)調(diào)控尿素合成塔的水碳比，提高CO2的轉(zhuǎn)化率，從而增加尿素產(chǎn)量，還能大幅度降低尿素生產(chǎn)過(guò)程中的能耗，簡(jiǎn)化深度水解系統(tǒng)的工藝流程，降低投資，屬于尿素生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，可用于水溶液全循環(huán)法、CO2汽提法、NH3汽提法和其它尿素生產(chǎn)工藝。
技術(shù)背景
[0002]就尿素裝置的生產(chǎn)工藝而言，針對(duì)工藝?yán)淠旱奶幚硪延稍瓉?lái)的只有解吸塔，SP只回收工藝?yán)淠褐械陌?NH3)和二氧化碳(CO2),其中含約1%的尿素((NH2)2CO)隨廢水外排。隨著環(huán)保要求的提高和水資源的合理利用，現(xiàn)在的尿素裝置都有工藝?yán)淠旱纳疃人庀到y(tǒng)。將其中約1%的尿素水解成氨(NH3)和二氧化碳(CO2)進(jìn)行回收，深度水解系統(tǒng)外送凈化水中的氨(NH3)、尿素((NH2)2CO)均低于5ppm，可作為低壓鍋爐的給水或送到高壓鍋爐給水的預(yù)處理系統(tǒng)，這樣不僅回收了合成尿素的原料氨(NH3)和二氧化碳(CO2),同時(shí)還將原外排的廢水作為鍋爐給水加以利用。
[0003]目前所用的深度水解系統(tǒng)主要有兩類。其一是解吸-水解流程，主要設(shè)備是解吸塔和水解塔(器)及相關(guān)的換熱器和泵。其二是單塔汽提-水解流程。兩種流程均可使工藝?yán)淠褐械陌焙湍蛩夭淮笥?ppm而達(dá)到水資源的再利用。但解吸-水解工藝流程長(zhǎng)、設(shè)備較多，電耗高，操作復(fù)雜，投資比單塔汽提-水解工藝大。單塔汽提-水解工藝只有一臺(tái)汽提水解塔、一臺(tái)水解換熱器、一臺(tái)水解泵，具有流程簡(jiǎn)單，電耗低，容易操作的特點(diǎn)。兩種深度水解工藝，出解吸塔(汽提水解塔)頂氣相中含水量約為(50wt%)，經(jīng)冷凝、冷卻后成為稀甲銨液返回尿素合成系統(tǒng)，即回收的NH3、CO2要攜帶50%的水返回尿素合成系統(tǒng)，使尿素合成塔的水碳比超出設(shè)計(jì)值，而不足以主動(dòng)控制進(jìn)尿素合成塔的水碳比。水是尿素合成的產(chǎn)物，同時(shí)它又占有尿素合成塔的有效空間，因此水碳比增加必然影響CO2的轉(zhuǎn)化率，降低尿素產(chǎn)量；多余的水在整個(gè)尿素系統(tǒng)中循環(huán)，會(huì)增加尿素裝置的電耗和蒸汽消耗。兩種工藝蒸汽消耗均約300kg/t工藝?yán)淠骸＠鸆N101696177A、CN1356313A、CN102267754A中汽提水解塔氣體到二段分解塔(低壓分解塔)，回收熱量品位低，同時(shí)因操作壓力較低，致使解吸塔頂出來(lái)的氣相帶水較多造成了最終進(jìn)尿素合成塔的物料水碳比高于設(shè)計(jì)值；上述專利中，在塔頂加碳銨液回流，不能完全回收熱量，同時(shí)增加了冷卻水消耗。單塔汽提-水解流程如專利ZL200520013319.4設(shè)有冷凝器、回流泵等設(shè)備，投資大，且沒有回收解吸氣的熱量，同時(shí)消耗冷卻水，不利于當(dāng)前的節(jié)能降耗減排等環(huán)保政策，急需對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化以節(jié)能的同時(shí)提高生產(chǎn)效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有尿素生產(chǎn)中工藝?yán)淠荷疃人庋b置的上述缺點(diǎn)與不足，完全回收單塔汽提-水解塔出塔氣相的顯熱和潛熱，將其用于尿素裝置的中壓分解塔(水溶液全循環(huán)、NH3汽提工藝)或精餾塔(CO2汽提工藝)，同時(shí)降低中壓分解氣中的水含量，可主動(dòng)調(diào)控進(jìn)尿素合成塔的水碳比，使尿素合成塔在最佳水碳比下運(yùn)行，提高尿素合成中CO2的轉(zhuǎn)化率，從而提高尿素的生產(chǎn)能力，并大幅降低尿素生產(chǎn)過(guò)程中的能耗，減少深度水解系統(tǒng)的投資，簡(jiǎn)化操作流程。
[0005]本發(fā)明克服了現(xiàn)有深度水解裝置的缺陷與不足，發(fā)明了操作壓力在1.1-2.5Mpa范圍內(nèi)的一種提高尿素生產(chǎn)能力的深度水解系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化工藝，具體的說(shuō)就是汽提-水解單塔工藝，將汽提-水解塔頂出來(lái)的氣相直接引入中低壓系統(tǒng)的分解塔(精餾塔)中，最大限度地回收出汽提-水解塔的氣相熱量，將其多余的水分限制在中低壓系統(tǒng)，使進(jìn)尿素合成塔的水碳比可控，從而提高尿素合成中CO2的轉(zhuǎn)化率，提高尿素產(chǎn)量，降低單位尿素的生產(chǎn)能耗，使其低于設(shè)計(jì)值。本發(fā)明還取消了現(xiàn)有汽提-水解單塔工藝中的回流液，進(jìn)一步減少了能量的消耗和回流設(shè)備的投資，簡(jiǎn)化系統(tǒng)的操作運(yùn)行。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，一種提高尿素生產(chǎn)能力的深度水解系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化工藝，其特征主要包括以下步驟:
[0007]1.由工藝?yán)淠翰蹃?lái)的含有氨、二氧化碳、尿素和水的工藝?yán)淠航?jīng)過(guò)汽提-水解泵送至高效換熱器，與來(lái)自汽提-水解塔底出液(190-220°C )進(jìn)行換熱，經(jīng)預(yù)熱(180-200 V )后進(jìn)入汽提-水解塔。工藝?yán)淠褐械哪蛩卦谄?水解塔內(nèi)高溫和足夠的停留時(shí)間下完全水解，最終水解廢液自塔底經(jīng)高效換熱器以及廢液冷卻器排至界外，其尿素和氨的含量不大于5ppm，可直接作為低壓鍋爐的給水或送到高壓鍋爐的給水預(yù)處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)水的高級(jí)別利用。汽提-水解塔內(nèi)游離的氨、二氧化碳以及由尿素水解得到的氨、二氧化碳和水一同從汽提-水解塔頂排出，溫度約為170-190°C，直接進(jìn)入中、低壓系統(tǒng)的分解塔(精餾塔)下部的氣相空間。
[0008]汽提-水解塔的關(guān)鍵控制參數(shù)為外送凈化水中的氨、尿素含量，可以通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)入汽提-水解塔的蒸汽量和出塔氣相自控閥進(jìn)行調(diào)整。
[0009]2.從分解塔(精餾塔)下部的氣相空間`進(jìn)料的汽提-水解塔頂部出氣與自分解設(shè)備(精餾塔)頂部進(jìn)料的冷尿液(通過(guò)塔盤或填料)逆流接觸。汽提-水解塔頂部出氣中約60%-85%的水蒸汽被冷凝到尿液中，放出的潛熱和顯熱使得尿液中的氨基甲酸銨部分分解為游離氨和二氧化碳，并隨少量水蒸汽從塔頂排出，進(jìn)入回收系統(tǒng)；從分解塔(精餾塔)出來(lái)的液相進(jìn)入尿素濃縮系統(tǒng)后加工成尿素產(chǎn)品。
[0010]其中分解塔(精餾塔)根據(jù)不同的尿素工藝可采用板式塔或填料塔，塔內(nèi)設(shè)有氣體和液體分布裝置。
[0011]3.汽提-水解塔頂出氣不經(jīng)冷凝回流直接進(jìn)入中低壓分解塔(精餾塔)中，充分回收了汽提-水解氣中的潛熱和顯熱，大幅度減少了氨基甲酸銨溶液中的水含量，從而降低了進(jìn)尿素合成塔溶液中的水碳比，增加了后續(xù)的低壓循環(huán)系統(tǒng)的操作彈性，通過(guò)調(diào)節(jié)低壓回收系統(tǒng)的加水量主動(dòng)控制進(jìn)尿素合成塔的水碳比在最佳范圍，使尿素合成中CO2的轉(zhuǎn)化率提高1%-3%，降低了分解過(guò)程中的中、低壓蒸汽消耗和電耗。
[0012]其中汽提-水解塔不設(shè)回流裝置，不僅減少了設(shè)備，簡(jiǎn)化了操作流程，還降低了一些不必要的蒸汽消耗。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有的處理方法相比，所具有的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0014]1.最大限度地回收汽提-水解塔塔頂氣相熱量，大幅降低尿素生產(chǎn)過(guò)程中的能耗，減少深度水解系統(tǒng)的投資，簡(jiǎn)化操作流程。[0015]2.能夠主動(dòng)調(diào)控進(jìn)尿素合成塔的水碳比，使尿素合成塔在最佳水碳比下運(yùn)行，提高尿素合成中CO2的轉(zhuǎn)化率，從而提高尿素的生產(chǎn)能力。
[0016]3.克服了現(xiàn)有深度水解裝置的缺陷與不足，發(fā)明了操作壓力在1.1-2.5Mpa范圍內(nèi)的一種提高尿素生產(chǎn)能力的深度水解系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化工藝，適用于國(guó)內(nèi)普遍采用的水溶液全循環(huán)工藝、CO2汽提工藝、NH3汽提工藝和其它尿素生產(chǎn)流程。
[0017]本發(fā)明的最大特點(diǎn)是:將汽提-水解塔頂出來(lái)的氣相直接引入中低壓系統(tǒng)的分解設(shè)備(精餾塔)中，最大限度地回收汽提-水解塔塔頂氣相熱量，將其多余的水分限制在中低壓系統(tǒng)，使進(jìn)尿素合成塔的水碳比可控，從而提高尿素合成中CO2的轉(zhuǎn)化率，降低單位尿素的生產(chǎn)能耗，使其低于設(shè)計(jì)值。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]附圖1為本發(fā)明的工藝流程示意圖；
[0019]其中1-工藝?yán)淠翰郏?-汽提-水解泵，3-高效換熱器，4-汽提-水解塔，5-分解塔(精餾塔)，6_廢液冷卻器，Vl-工藝?yán)淠毫髁空{(diào)節(jié)閥，V2-蒸汽調(diào)節(jié)閥，V3-廢液流量調(diào)節(jié)閥，V4-氣相自控閥。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖1說(shuō)明本發(fā)明的工藝流程和【具體實(shí)施方式】:
[0021]1.由工藝?yán)淠翰?I)來(lái)的含有氨、二氧化碳、尿素和水的工藝?yán)淠航?jīng)汽提-水解泵(2)送至高效換熱器(3)，與來(lái)自汽提-水解塔(4)底的出液(190-220°C)進(jìn)行換熱，經(jīng)預(yù)熱至180-200°C后進(jìn)入汽提-水解塔(4)。工藝?yán)淠褐械哪蛩卦谄?水解塔(4)內(nèi)高溫和足夠的停留時(shí)間下完全水解，最終水解廢液自塔底經(jīng)高效換熱器(3)以及廢液冷卻器(6)排至界外，其尿素和氨的含量`不大于5ppm，可直接作為低壓鍋爐的給水或送到高壓鍋爐的給水預(yù)處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)水的高級(jí)別循環(huán)利用。汽提-水解塔(4)內(nèi)游離的氨、二氧化碳以及由尿素水解得到的氨、二氧化碳和水一同從汽提-水解塔(4)頂排出，溫度約為170-190°C，直接進(jìn)入中低壓系統(tǒng)的分解塔(精餾塔)(5)下部的氣相空間。汽提-水解塔
(4)的關(guān)鍵控制參數(shù)為外送凈化水中的氨、尿素含量，可以通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)入汽提-水解塔(4)的蒸汽調(diào)節(jié)閥(V2 )和出塔氣相自控閥(V4 )進(jìn)行調(diào)整。
[0022]2.從分解塔(精餾塔)(5)下部的氣相空間進(jìn)料的汽提-水解塔(4)頂部出氣與自分解塔(精餾塔)(5)頂部進(jìn)料的冷尿液(通過(guò)塔盤或填料)逆流接觸。汽提-水解塔(4)頂部出氣中約60%-85%的水蒸汽被冷凝到尿液中，放出的潛熱和顯熱使得尿液中的氨基甲酸銨部分分解為游離氨和二氧化碳，并隨部分水蒸汽從塔頂排出，進(jìn)入回收系統(tǒng)；從分解設(shè)備(精餾塔)(5)出來(lái)的液相進(jìn)入尿素濃縮系統(tǒng)，經(jīng)處理后送至造粒塔進(jìn)行造粒。其中分解塔(精餾塔)(5)根據(jù)不同的尿素工藝可采用板式塔或填料塔，塔內(nèi)設(shè)有氣體和液體分布裝置。
[0023]3.汽提-水解塔(4)頂出氣不經(jīng)冷凝回流直接進(jìn)入分解塔(精餾塔)(5)中，充分回收利用了汽提-水解氣中的潛熱和顯熱，大幅度減少了氨基甲酸銨溶液中的水含量，從而降低了進(jìn)尿素合成塔溶液中的水碳比，增加了后續(xù)的低壓循環(huán)系統(tǒng)的操作彈性，通過(guò)調(diào)節(jié)低壓回收系統(tǒng)的加水量主動(dòng)控制進(jìn)尿素合成塔的水碳比在最佳范圍，使尿素合成中CO2的轉(zhuǎn)化率提高1%_3%，降低了分解過(guò)程中的中、低壓蒸汽消耗。其中汽提-水解塔(4)不設(shè)回流裝置，不僅減少了設(shè) 備，簡(jiǎn)化了操作流程，還降低了一些不必要的蒸汽消耗。
【權(quán)利要求】
1.一種提高尿素生產(chǎn)能力的深度水解系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化工藝，其特征在于: 1)、由工藝?yán)淠翰蹃?lái)的含有氨、二氧化碳、尿素和水的工藝?yán)淠航?jīng)汽提-水解泵送至高效換熱器，與來(lái)自汽提-水解塔底的出液(190-220°C )進(jìn)行換熱，經(jīng)預(yù)熱至180-200°c后進(jìn)入汽提-水解塔。工藝?yán)淠褐械哪蛩卦谄?水解塔內(nèi)高溫和足夠的停留時(shí)間下完全水解，最終水解廢液自塔底經(jīng)高效換熱器以及廢液冷卻器排至界外，其尿素和氨的含量不大于5ppm，可直接作為低壓鍋爐的給水或送到高壓鍋爐的給水預(yù)處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)水的高級(jí)別利用。汽提-水解塔內(nèi)游離的氨、二氧化碳以及由尿素水解得到的氨、二氧化碳和水一同從汽提-水解塔頂排出，溫度約為170-190°C，直接進(jìn)入中低壓系統(tǒng)的分解塔(精餾塔)下部的氣相空間。 所述的汽提-水解塔的關(guān)鍵控制參數(shù)為外送凈化水中的氨、尿素含量，可以通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)入汽提-水解塔的蒸汽量和出塔氣相自控閥進(jìn)行調(diào)整。 2)、從分解塔(精餾塔)下部的氣相空間進(jìn)料的汽提-水解塔頂部出氣與自分解設(shè)備(精餾塔)頂部進(jìn)料的冷尿液(通過(guò)塔盤或填料)逆流接觸。汽提-水解塔頂部出氣中約60%-85%的水蒸汽被冷凝到尿液中，放出的潛熱和顯熱使得尿液中的氨基甲酸銨部分分解為游離氨和二氧化碳，并隨部分水蒸汽從塔頂排出，進(jìn)入回收系統(tǒng)；從分解塔(精餾塔)出來(lái)的液相進(jìn)入尿素濃縮系統(tǒng)后加工成尿素產(chǎn)品。 所述的分解塔(精餾塔)根據(jù)不同的尿素工藝可采用板式塔或填料塔，塔內(nèi)設(shè)有氣體和液體分布裝置。 3)、汽提-水解塔頂出氣不經(jīng)冷凝回流直接進(jìn)入分解塔(精餾塔)中，充分回收利用了汽提-水解氣中的潛熱和顯熱，大幅度減少了氨基甲酸銨溶液中的水含量，從而降低了進(jìn)尿素合成塔溶液中的水碳比，增加了后續(xù)的低壓循環(huán)系統(tǒng)的操作彈性，通過(guò)調(diào)節(jié)低壓回收系統(tǒng)的加水量主動(dòng)控制進(jìn)尿素合成塔的水碳比在最佳范圍，使尿素合成中CO2的轉(zhuǎn)化率提高1%-3%，降低了分解過(guò)程中的中、低壓蒸汽消耗和電耗。 所述的汽提-水解塔不設(shè)回流`裝置，不僅減少了設(shè)備，簡(jiǎn)化了操作流程，還降低了一些不必要的蒸汽消耗。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能優(yōu)化工藝，可用于水溶液全循環(huán)法、CO2汽提法、NH3汽提法和其它尿素生產(chǎn)工藝。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能優(yōu)化工藝，其操作壓力范圍為1.1-2.5Mpa。
【文檔編號(hào)】C02F1/20GK103724232SQ201310743560
【公開日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2013年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月24日
【發(fā)明者】張競(jìng)平, 劉繼東, 魏順安 申請(qǐng)人:天津市昊永化工科技有限公司