中压汽提塔在二氧化碳汽提尿素装置的应用.pdf

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1、第4期中氮肥No．42014年7月M—SizedNitrogenousFertilizerProgressJu1．2014中压汽提塔在二氧化碳汽提尿素装置的应用廖容波，付海华(1．北京众联盛化工工程有限公司，北京100101；2．陕西龙门煤化工有限责任公司，陕西韩城715405)[中图分类号]TQ441．41[文献标志码]B[文章编号]1004—9932(2014)04—0027—02山东某大氮肥厂的400kt／a二氧化碳汽提尿中压汽提塔是中压分解吸收系统的核心设备，集素装置进行节能增产改造，通过增加中压分解

2、吸中了加热、汽提、分解、精馏等功能。收系统等技术，使该尿素装置的生产能力增加了传统中压分解塔加热器采用升膜式结构，中50％。本文着重介绍了该技术中的关键设备——压分解加热和汽提是分开进行的，尿液的加热分中压汽提塔，并对其高效的汽提分解作用进行了解在中压精馏塔内进行，汽提在中压CO：汽提剖析。塔内进行。因精馏塔没有汽提剂CO(加入空气)的通人，导致系统缺氧而造成设备的腐蚀，1技术简介同时升膜式加热器效率较低，蒸汽消耗较高。1．1技术背景中压汽提塔为立式结构，塔上部设置旋风分二氧化碳汽提尿素装置通常只设置有高压合

3、离器和填料，塔下部设置液体分布器和降膜式列成系统和低压分解吸收系统，由于该装置受到高管式加热器，塔底设置汽提分布头。其工艺过程压汽提塔的限制，其设计负荷弹性仅为70％～如下。115％l1]，如采用增加中压分解吸收系统，能使(1)分离高压合成的甲铵液不经过高压汽提塔，直接进入来自尿素合成塔和汽提塔的含有尿素、甲中压系统，这样就能避免高压汽提塔因持液量过铵、水和氨的反应混合物，进入中压汽提塔上部多，溢出造成偏流，以及汽提塔效率下降和系统旋风分离段。由于尿液混合物减压至1．7—2．0超压等问题。MPa，部分甲铵分解

4、，部分氨、CO：和水从混合1．2反应机理液中闪蒸出来。尿素的中压分解是在1．7～2．0MPa的条件(2)精馏下利用蒸汽加热尿素溶液至155～165℃，使溶经分离后的尿液混合物进入精馏段，在温度液中的氨基甲酸铵(简称甲铵)分解成氨和125～135oC、压力1．7～2．0MPa的条件下，与CO，的过程，其反应式如下：来自塔底的CO：和分解气在精馏段的填料层上NH2COONH42NH3T+CO2T一158．84kJ逆流接触，进行气液传质传热、精馏，促使氨基甲铵的分解反应为吸热反应，必须提供热量甲酸铵分解。使其分解为

5、目标产物氨和CO，冷凝吸收后可循(3)加热环回收利用，避免甲铵液在下游工序结晶和腐蚀出精馏段的尿液经液体分布器，均匀流入降设备及管件。膜式加热器列管，在管内成膜，管中心为来自塔1．3工艺过程分析底的CO气体，对管内壁尿液进行汽提，促使合成塔出料时，由于转化率较低，合成塔中氨基甲酸铵进一步分解为CO和氨，分解温度甲铵量较大]，经过减压后，进入中压汽提塔。为155～165oC。管外由温度185～195℃的蒸汽进行加热，提供分解所需的热量。(4)气体分布[收稿日期]2013-0912CO经过底部气体分布器均匀进入列

6、管下[作者简介]廖容波(1981一)，男，湖北天门人，工程师，从事化工工艺设计。部，浓缩后的尿液从塔底流出。由于CO中加·28·中氮肥第4期入了空气，这可以使与尿液接触的不锈钢表面形提塔进、出气相物料的组分比较见表2。成钝化保护膜，防止设备腐蚀。表2中压汽提塔进、出气相物料的组分比较1．4中压汽提塔主体结构及主要参数中压汽提塔的塔内径为1600mm(上段)／1400nlrrl(下段)，塔高1613，安装填料41371。该塔操作压力1．6～1．8MPa，塔顶温度125～135c【=，塔底温度155～165c【=

7、，壳侧蒸汽温度185～195℃，中压段的氨碳比(NH与CO的由表2可见：离开中压汽提塔气相的氨碳比摩尔比，下同)为2．2～2．5。为2．42，远低于同等压力下甲铵液平衡状态下中压汽提塔进、出液相物料参数见表1。的氨碳比(6．28)，所以尿素甲铵液的气液相尚表1中压汽提塔进、出液相物料参数未达到平衡状态，尿液中的氨依旧可以被逐出。通过计算可以得到出中压汽提塔的尿素甲铵液中各组分比值见表3。表3出中压汽提塔尿素甲铵液各组分比值项目数据m(NH3)／m(NH3+CO2)／％43．85m(CO2)／m(H20+CO2

8、)／％18．60注：进塔液相平均分千量为27．9，出塔液相平均分f量为m(H2O)／m(NH3+H20)／％84．8533．5。氨碳比2．O表1中进中压汽提塔的尿素甲铵液主要为合甲铵分解率／％74成塔下液，由于CO：在液相中的难溶性，因此由表3可知，汽提后的尿液中氨碳比为2，液相中CO绝大部分以甲铵的形式存在，所以可见溶解在尿液中的氨和二氧化碳不是以游离形可以推算出进塔物料中甲铵物质的量为157．9