节能型尿素生产工艺的开发与改进（一）□丁振亭 尿素是当前国内外化肥市场极为紧俏的产品，其工业化生产方法有二，一是氰氨
尿素是当前国内外化肥市场极为紧俏的产品，其工业化生产方法有二，一是氰氨化钙（石灰氮）法，在氰氨化钙水溶液中通入ＣＯ２，使之分解生成氰胺和碳酸钙，滤去碳酸钙，加入硫酸催化剂，加热使氰胺水解生成尿素。二是氨和ＣＯ２直接合成法，按其未反应物的循环作用程度又分为不循环法（单程法）、半循环法、全循环法和气提法（包括ＣＯ２气提、ＮＨ３气提和双气提）等。过去国外生产尿素主要是采用水溶液全循环法，６０年代以后才逐步采用ＣＯ２气提法和氨气提法。新开发的日本三井东压／东洋工程公司的节能节资工艺ＡＣＥＳ法和意大利蒙特爱迪生ＩＤＲ法，目前仍处于发展阶段，虽然新建装置还比较少，但很有发展前途。 我国的尿素装置过去广泛采用水溶液全循环法及其改良ＣＯ２法和ＣＯ２气提法，
我国的尿素装置过去广泛采用水溶液全循环法及其改良ＣＯ２法和ＣＯ２气提法，这些工艺流程较长，技术落后，能耗高，将逐渐被节能型新工艺所代替。 一、改良型ＣＯ２气提法新工艺（Ｎ－３新工艺）
一、改良型ＣＯ２气提法新工艺（Ｎ－３新工艺） 荷兰斯塔米卡邦公司的ＣＯ２气提法，开发于１９６４年，目前全世界已建立１
荷兰斯塔米卡邦公司的ＣＯ２气提法，开发于１９６４年，目前全世界已建立１００多套生产装置，总产量已达１２万吨／年，单系列装置最大规模已达２１００～３０００吨／年，在世界上建厂最多，生产能力最大，约占世界总生产能力的５０％，生产工艺流程短，投资省，在总结多年使用经验的基础上，该公司近期又推出了节能型改进新工艺（Ｎ－３法工艺），对某些薄弱环节进行改进，但主流程仍无重大变化。它的特点是： ①在ＣＯ２气体进入装置前，增设脱氢装置，使原料ＣＯ２中的Ｈ２含量由１％
①在ＣＯ２气体进入装置前，增设脱氢装置，使原料ＣＯ２中的Ｈ２含量由１％降至０．２％，采用钯氧化铝催化剂，使用寿命为５年，不可再生，避免高压尾气遇静电和火花等发生爆炸事故。 ②尿素合成塔衬里仍为３１６Ｌ不锈钢，但对塔盘做了改进，ＮＨ３／ＣＯ２＝
②尿素合成塔衬里仍为３１６Ｌ不锈钢，但对塔盘做了改进，ＮＨ３／ＣＯ２＝３，合成压力１４．０ＭＰａ，塔顶温度１８３℃，塔底温度１７０℃，ＣＯ２转化率６０％，ＮＨ３转化率４１％，ＣＯ２回收率６５％，ＮＨ３回收率８４％，循环回路较短，投资、能耗和成本低，但对不锈钢的腐蚀加重。 ③气提塔进料管由侧入式改为上入式，使物料分布更为均匀。气提塔采用２５Ｃ
③气提塔进料管由侧入式改为上入式，使物料分布更为均匀。气提塔采用２５Ｃｒ２２Ｎｉ２Ｍｏ钢材、管子计算寿命为２０年。气提塔操作温度低，底部为１７０℃，工艺条件比较柔和，材质腐蚀无问题。气提效率高，出气提塔的尿素中含ＮＨ３为８％，ＣＯ２为１０％。 ④高压洗涤器由“烟卷式”改为“球式”，提高防爆能力，高程也降为１８～２
④高压洗涤器由“烟卷式”改为“球式”，提高防爆能力，高程也降为１８～２１ｍ左右，ＮＨ３损失减少７～８ｋｇ／ｈ。 ⑤甲铵冷凝器为立式，顶部装有简单的分布件，靠重力使物流循环至合成塔，不
⑤甲铵冷凝器为立式，顶部装有简单的分布件，靠重力使物流循环至合成塔，不需要较大的喷射泵，但上塔板容易富集Ｃｌ－，容易引起腐蚀和泄漏。 ⑥高压氨泵和高压甲铵泵，既可采用离心式，也可采用往复式，采用新型密封材
⑥高压氨泵和高压甲铵泵，既可采用离心式，也可采用往复式，采用新型密封材料ＬＡＴ－ＴＹＥＬＯＮ４７５８，并以水代替油作为填料箱的密封液。 ⑦物料在主要合成回路（合成塔、气提塔和甲铵冷凝器）中的流动无需机泵，完
⑦物料在主要合成回路（合成塔、气提塔和甲铵冷凝器）中的流动无需机泵，完全靠气液密度差和重力进行循环，节省能源。 ⑧增加预蒸发器，实现一步法蒸发造粒，采用晶种造粒，即将部分晶种（尿素粉
⑧增加预蒸发器，实现一步法蒸发造粒，采用晶种造粒，即将部分晶种（尿素粉尘）从造粒塔中部喷入，提高尿素颗粒强度。改进造粒喷头和刮料机，避免挂塔，减少粉尘和结块。 ⑨在仪表控制上，使用ＮＨ３／ＣＯ２在线控制，提高自动化程度，并能与ＤＣ
⑨在仪表控制上，使用ＮＨ３／ＣＯ２在线控制，提高自动化程度，并能与ＤＣＳ联网，运行连续稳定，测量精度高达０．１５％，取液量可少至５０ｌ／ｈ。 ⑽充分利用余热，节约能源，可额外输出蒸汽２７０ｋｇ／ｈ。高压洗涤器的热
⑽充分利用余热，节约能源，可额外输出蒸汽２７０ｋｇ／ｈ。高压洗涤器的热量可用来预热软水至１４０℃，可满足循环段３０％～６０％的热量。用低压冷凝器的热量预热液氨，使其温度从１５℃升至６０℃。 ⑾采用低压快速启动，不仅可以避免氨的流失，降低噪音，而且还能更容易获得正确的摩尔比，使生产装置在短时间内进入正常状态，比过去采用的高压启动方式节约１１个小时。 ⑿操作容易，开停车和正常操作均可在控制室内进行，有较好的操作弹性和较高的运转率。 ⒀环境污染较轻，排出液体中含ＮＨ３和尿素降低到约１０ｐｐｍ以下。 它的缺点是：
它的缺点是： ①高压设备多，且需布置在７６米高的高层框架上，虽然节省了占地面积，但投
①高压设备多，且需布置在７６米高的高层框架上，虽然节省了占地面积，但投资高，设备的安装、检修和操作维护都不方便。 ②设备的腐蚀较为严重，对材质的要求较高，ＣＯ２原料气中加氧量高达０．８
②设备的腐蚀较为严重，对材质的要求较高，ＣＯ２原料气中加氧量高达０．８％，不利于防爆。 ③高压洗涤器在结构上虽然作了防爆设计，流程中也增设了脱氢装置，但是尾气
③高压洗涤器在结构上虽然作了防爆设计，流程中也增设了脱氢装置，但是尾气爆炸的危险性仍然存在，高压洗涤器洗涤后的气体仍近于可爆气体，尚需进一步改进。 ④高低温调节水的温度控制要求严格，过高则尾气洗涤不完全，过低则可能有甲
④高低温调节水的温度控制要求严格，过高则尾气洗涤不完全，过低则可能有甲铵结晶析出，造成堵塞。 ⑤操作条件苛刻，当调整氨碳比时，１．５小时后才能显示调整结果，不能低负
⑤操作条件苛刻，当调整氨碳比时，１．５小时后才能显示调整结果，不能低负荷运行。