改进型C0

【摘 要】本文就新一代改进型CO2气提法工艺的特点进行详细介绍，并通过实践应用说明新工艺的优点及推广可行性。

【关键词】改进型；气提法；尿素；工艺

从尿素技术发展看，六十年代以前主要为水溶液全循环法，六十年代以后开始研究发展汽提技术，如斯塔米卡邦公司的CO2汽提法，司拉姆(SNAM)公司的氨汽提法，这两种方法均在六十年代中期工业化。七十年代汽提法尿素迅速发展，尤以CO2汽提法建厂最多。七十年代世界性能源危机后，能源费用急剧上涨，世界上一些公司致力开发新型的节能尿素技术，如八十年代初开发成功并且工业化的日本三井/东亚-东洋工程公司的节资节能先进工艺（ACES法），并在此基础上进一步改进，形成改良型的ACES工艺。同时原来采用汽提方法的公司在这期间也积极进行工艺流程的完善改造，如斯塔米卡邦公司设置CO2气脱H2，以改善装置运转的安全性；工艺尾气设置常压回收塔，减少NH3和CO2损失；工艺冷凝液处理增设尿素水解设施，减少环境污染，降低NH3和CO2消耗。九十年代该公司改进合成塔塔板结构、开发池式甲铵冷凝器，降低了蒸汽消耗，节省了投资。为便于区分，通常将过去的立式高压甲铵冷凝器型CO2汽提法称为传统型CO2汽提，将高压（池式）甲铵冷凝器（或池式反应器）型CO2汽提法称为改良型。

1、改进型CO2汽提法工艺的特点

a、设有脱氢装置，采用催化燃烧法将CO2中的氢气除去，工艺放空尾气无爆炸性。

b、采用了池式冷凝器，使60%的合成反应在此进行，同时使用甲铵喷射器，使整个框架高度降低，合成塔容积减少。

c、尿素合成塔采用了高效塔板，进一步减少了返混，可使合成塔容积减少20~25%。

d、汽提塔由于操作压力低和温度低，可使用25-22-2不锈钢作管材。

E、装置的最低负荷为60%，可满足通常负荷所要求的负荷弹性。

f、汽提塔效率高，循环系统负荷低，高压氨泵、高压甲铵泵的动力消耗低。

g、流程不设中压段，工艺流程简短。

2、高压甲铵冷凝器采用卧式冷凝器

传统C02气提法工艺采用的高压甲铵冷凝器为立式降膜式管壳换热器，新一代改进型CO2气提法工艺采用的高压甲铵冷凝器为卧式鼓泡式u型管换热器即池式冷凝器池式冷凝器中工艺介质走壳侧，低压蒸汽走管侧，与传统的立式降膜式管壳换热器相比，池式冷凝器具有无应力腐蚀的优点。池式冷凝器壳侧为高压简体，内衬3l6L，简体内设u型管束，气体分布器、挡板、导流板，材质为25―22―2，管板为25―22―2堆衬(工艺介质侧)的碳钢管板，U型管与管板的焊接采用内孔焊技术，即管子不穿过管板，只对管端头与管板上25―22―2衬里相焊接，在流程设计上u型管内的蒸汽冷凝液采用了强制循环流动方式，无法在水侧管板处进行浓缩和聚集，同时蒸汽冷凝液进行连续排污，防止了蒸汽冷凝液侧的管板上产生任何应力腐蚀。

3、高压洗涤器尾气增设4bar吸收塔

新一代改进型CO2气提工艺在高压洗涤器后增加了一个具有两段填料床的4bar吸收塔。4bar吸收塔使高压洗涤器尾气经过两次吸收后才排至大气。一方面减轻了高压洗涤器的洗涤负荷，增加了操作弹性，另一方面降低了由于尾气排放造成的氨损失，同时满足环保要求。

4、开车方法采用低压开车法

传统CO2气提法尿素工艺采用高压法开车，改进型CO2气提法尿素工艺采用低压法开车。与高压法开车法相比较，低压开车法具有：高压合成系统升温钝化快、化工投料前无须对高压系统富余的空气或CO2进行放空置换、开车速度快、减少了高压尾气燃烧或爆炸的可能性、无氨损失和无噪声危害等优点。

5、实际应用效果

5.1高效塔盘

高效塔盘的应用，有效防止了物料的返混，利于气液混合，促进质热的传递，从而改善塔内的转化反应，使合成塔平均转化率在59％(传统法约58％)，较传统法高出1％，不仅达到设计要求，同时验证了高效塔盘的适用性。

5.2池式冷凝器

该工艺采用了池式反应器，使合成塔和甲铵冷凝器、高压洗涤器三台高压设备合成为一个设备，使合成工序流程简化，高压工艺管线及阀门减少。同时整个框架高度降低。同时增大了池式反应器的传热温差及总传热系数，甲铵冷凝器的传热面积与传统CO2汽提法比较，可减少约25%；

A、由于池式反应器具有较大容积，从而有较大的缓冲能力，因而增加了系统的稳定性；

B、由于池式反应器减少了换热面积，同时框架高度降低及管道 长度和阀门的减少，其投资费用与传统CO2汽提工艺相比约降低5%（均在国外建厂）；

C、装置的稳定性更好，减少了系统的波动；

D、设备可靠性更好，减少了合成回路设备故障引起的停车。

5.3 低压开车法

从传统CO2气提法与新一代CO2气提法尿素装置开车过程曲线可以看出，采用低压开车法，保证尿素装置从高压系统升温钝化至高压合成系统出料仅需6～6.5小时，而传统法至少在9小时以上，这在多年的生产实践中得到证实。该方法不仅节省了开车时间，而且降低了开车期间的物料消耗，。

5.4 能耗比较

从长期装置实际运行状况来看，改进型CO2气提法尿素生产工艺的能源消耗明显较传统法低。

传统CO2气提法与改进型CO2气提法尿素生产工艺的综合比较，见下图。

参考文献

[1]吴鸿欣.提高尿素质量的若干措施，大氮肥．1999，22(4)：217

[2]袁一、王文善．化肥工业丛书 尿素.京化学工业出版社

[3]袁鸿欣．气候变化对造粒尿素产品质量的影响，大氮肥．1999，22(5)：321