[發明專利]一種提高尿素生產能力的深度水解系統節能優化工藝

有效

• 申請號: 201310743560.1
• 申請日: 2013-12-24
• 公開（公告）號: CN103724232A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 張競平;劉繼東;魏順安
• 申請（專利權）人: 天津市昊永化工科技有限公司
• 主分類號: C07C273/04
• 分類號: C07C273/04;C02F1/10;C02F1/58;C02F1/20
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技術領域

本發明涉及尿素生產，具體涉及一種提高尿素生產能力的深度水解系統節能優化工藝，不僅主動調控尿素合成塔的水碳比，提高CO₂的轉化率，從而增加尿素產量，還能大幅度降低尿素生產過程中的能耗，簡化深度水解系統的工藝流程，降低投資，屬于尿素生產技術領域，可用于水溶液全循環法、CO₂汽提法、NH₃汽提法和其它尿素生產工藝。

技術背景

就尿素裝置的生產工藝而言，針對工藝冷凝液的處理已由原來的只有解吸塔，即只回收工藝冷凝液中的氨（NH₃)和二氧化碳（CO₂），其中含約1%的尿素（（NH₂)₂CO)隨廢水外排。隨著環保要求的提高和水資源的合理利用，現在的尿素裝置都有工藝冷凝液的深度水解系統。將其中約1%的尿素水解成氨（NH₃)和二氧化碳（CO₂）進行回收，深度水解系統外送凈化水中的氨（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處理系統，這樣不僅回收了合成尿素的原料氨（NH₃)和二氧化碳（CO₂），同時還將原外排的廢水作為鍋爐給水加以利用。

目前所用的深度水解系統主要有兩類。其一是解吸-水解流程，主要設備是解吸塔和水解塔（器）及相關的換熱器和泵。其二是單塔汽提-水解流程。兩種流程均可使工藝冷凝液中的氨和尿素不大于5ppm而達到水資源的再利用。但解吸-水解工藝流程長、設備較多，電耗高，操作復雜，投資比單塔汽提-水解工藝大。單塔汽提-水解工藝只有一臺汽提水解塔、一臺水解換熱器、一臺水解泵，具有流程簡單，電耗低，容易操作的特點。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%），經冷凝、冷卻后成為稀甲銨液返回尿素合成系統，即回收的NH₃、CO₂要攜帶50%的水返回尿素合成系統，使尿素合成塔的水碳比超出設計值，而不足以主動控制進尿素合成塔的水碳比。水是尿素合成的產物，同時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的轉化率，降低尿素產量；多余的水在整個尿素系統中循環，會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工藝冷凝液。專利CN101696177A、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，同時因操作壓力較低，致使解吸塔頂出來的氣相帶水較多造成了最終進尿素合成塔的物料水碳比高于設計值；上述專利中，在塔頂加碳銨液回流，不能完全回收熱量，同時增加了冷卻水消耗。單塔汽提-水解流程如專利ZL200520013319.4設有冷凝器、回流泵等設備，投資大，且沒有回收解吸氣的熱量，同時消耗冷卻水，不利于當前的節能降耗減排等環保政策，急需對其進行優化以節能的同時提高生產效率。

發明內容

本發明的目的是解決現有尿素生產中工藝冷凝液深度水解裝置的上述缺點與不足，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、NH₃汽提工藝）或精餾塔（CO₂汽提工藝），同時降低中壓分解氣中的水含量，可主動調控進尿素合成塔的水碳比，使尿素合成塔在最佳水碳比下運行，提高尿素合成中CO₂的轉化率，從而提高尿素的生產能力，并大幅降低尿素生產過程中的能耗，減少深度水解系統的投資，簡化操作流程。

本發明克服了現有深度水解裝置的缺陷與不足，發明了操作壓力在1.1-2.5Mpa范圍內的一種提高尿素生產能力的深度水解系統節能優化工藝，具體的說就是汽提-水解單塔工藝，將汽提-水解塔頂出來的氣相直接引入中低壓系統的分解塔（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，使進尿素合成塔的水碳比可控，從而提高尿素合成中CO₂的轉化率，提高尿素產量，降低單位尿素的生產能耗，使其低于設計值。本發明還取消了現有汽提-水解單塔工藝中的回流液，進一步減少了能量的消耗和回流設備的投資，簡化系統的操作運行。

為實現上述目的，一種提高尿素生產能力的深度水解系統節能優化工藝，其特征主要包括以下步驟：