节能型尿素生产工艺的开发与改进（三）□丁振亭    三、节能型ＡＣＥＳ法新工艺日本三井东压和东洋工程公司在水溶液全循环Ｄ法
    三、节能型ＡＣＥＳ法新工艺日本三井东压和东洋工程公司在水溶液全循环Ｄ法和多年实践经验的基础上开发一种“节资节能”尿素新工艺ＡＣＥＳ法，其主要工艺流程为合成、汽提、净化、浓缩和粒化，此外还有甲铵冷凝、氨及二氧化碳的回收和工艺冷凝液的处理等工序。    该节能型新工艺的特点是：①尿素合成塔内设有挡板，避免合成液的返混，减少
    该节能型新工艺的特点是：①尿素合成塔内设有挡板，避免合成液的返混，减少合成液在塔内的停留时间（３６分钟）。尿素合成压力较低，一般为１７．２ＭＰａ，反应温度为１８５～１９０℃，ＮＨ３／ＣＯ２分子比为４．０，ＣＯ２转化率高于ＣＯ２气提法和ＮＨ３气提法，可以达到６８％～７２％。②采用特殊结构的气提塔，塔分两层，上部设有塔板，离开气提塔的尿液经两段减压分解后其浓度约为６７％，经两段蒸发后浓缩到９９．７％，再送造粒塔。③设置两个关联的甲铵冷凝器，一个加热进入中压分解的尿素，另一个回收热能可副产０．５８８ＭＰａ的蒸汽，供工艺使用。④高压转动设备采用离心式，高压氨泵和甲铵泵为多级高压离心泵，运转连续性好，维修工作量小，现场不需要装置备用泵。⑤采用新钢材，关键设备气提塔、甲铵冷凝器和高压分解器采用双相不锈钢（如ＤＰ－３管材，Ｒ－４板材），耐腐蚀性能优于２５Ｃｒ２２Ｎｉ２Ｍｏ，价格便宜，抗氯离子腐蚀。⑥设备采取立式布置，高压合成回路垂直布置在造粒塔附近，采用高框架结构。高压合成圈内部循环主要靠设备的位差自流来实现，尿素合成塔、高压洗涤器和甲铵冷凝器均在２４米标高以上，对其设备的安装、维护、操作和检修均不利。⑦操作简便，工作弹性大，适应性好，安全可靠。⑧污染性小，装置产生的含氨和尿素的工艺冷凝液，经水解解吸处理后氨和尿素的含量均可降至１～２ｐｐｍ，完全消除了废液的污染。造粒塔排放气设有粉尘回收系统，使塔顶排气含尿素粉尘降至２０ｍｇ／Ｎｍ３以下，减轻了对大气的污染。⑨产品品种、规格多，既有造粒塔生产的０．１～１．２ｍｍ的饲料肥料和０．８～２．８ｍｍ的作物肥料，还有粒化器生产的２～４ｍｍ的散装肥料，３～５ｍｍ的森林肥料和８～１２ｍｍ的追加肥料，以及流化床生产的大颗粒尿素等。⑽年运转率高，工厂可在５０％的负荷下操作，对高压系统开车无需专门的升温钝化，在事故停车时高压合成系统可封塔两天，事故排除后可快速再开车，既提高了装置的年运转率，又减少了原料的损失。⑾能耗低，经济效益好，吨尿素能耗为９５．４×１０４千卡（０．３９９ＭＪ），比国内水溶液全循环法的１７０．４×１０４千卡（０．７１３ＭＪ）降低４４．０１％，成本下降７％。    该法新工艺于１９７８年研究成功，并在日本千叶５０吨／天尿素规模的试验装
    该法新工艺于１９７８年研究成功，并在日本千叶５０吨／天尿素规模的试验装置的基础上于１９８２年首次应用于韩国釜山肥料公司的５００吨／天尿素生产装置的改造，由水溶液全循环改良改为ＡＣＥＳ法，１９８３年５月开始试运行，生产能力提高到６００吨／天，吨尿素的蒸汽消耗由原来的１．３８吨降至０．５９吨，电耗比原来减少２７度。另外，西班牙ＦＥＳＡ厂原设计是水溶液全循环改良Ｃ法，日产５００吨尿素，后来改用ＡＣＥＳ法，生产能力提高到日产７５０吨尿素。该项工程由日本东洋公司提供ＡＣＥＳ法工艺基础设计，由西班牙国内工程公司进行工程设计和设备采购、安装和试车，１９８８年１２月投入运行。近几年来国内外又兴建几套ＡＣＥＳ法新装置，其中包括孟加拉尿素肥料公司的１４４２吨／天尿素装置，已于１９９２年建成。印尼的１４４０吨／天和１７２５吨／天两套尿素装置，已于１９９３年建成。我国陕西渭河化肥厂采用水煤浆气化技术，年产３０万吨合成氨、５２万吨尿素，于１９９５年建成。这些新装置的建成投产，必将推动ＡＣＥＳ法的进一步发展和改进，提高竞争能力。    四、节能型ＩＤＲ法新工艺
    四、节能型ＩＤＲ法新工艺    意大利蒙特爱迪生公司近期推出一种等压双气提（或称双循环）ＩＤＲ法新工艺，
    意大利蒙特爱迪生公司近期推出一种等压双气提（或称双循环）ＩＤＲ法新工艺，与其它工艺相比，具有以下的特点：①主要生产工艺流程为原料输送、尿素合成双气提（ＩＤＲ圈）、未转化物的分解回收、尿素溶液提浓、造粒和工艺冷凝液的处理等，其中ＩＤＲ圈为专利技术。②合成压力为１８．０ＭＰａ，反应温度１８５～１９０℃，ＮＨ３／ＣＯ２分子比为４～５，ＣＯ２单程转化率７０％～７５％。③合成塔分上下两部分，便于控制反应温度和氨碳比，且可降低设备位差，减少框架高度。④设置两个气提塔，一个用于提，另一个用于ＣＯ２气提，采用ＮＨ３和ＣＯ２双气提法，高压系统去腐蚀除加少量的空气之外，还加入少量的化学溶剂，降低惰性气体的总量，使高压洗涤排放尾气为非爆炸性气体。⑤采用高效的热回收系统，使其工艺蒸汽消耗量特别低，仅为其它工艺的５０％，并能利用甲铵冷凝热和合成反应热等余热副产０．７ＭＰａ和０．３５ＭＰａ的蒸汽。⑥具有良好的防腐蚀措施，采用双氧水（Ｈ２Ｏ２）为钝化剂，防止气提塔内管线及进入合成塔前热甲铵管线的腐蚀，并能消除爆炸的危险。氨和ＣＯ２气提塔均采用２５２２２型尿素级不锈钢，高压管道以及尿素合成塔衬里均采用ＡＩＳＩ３１６型尿素级不锈钢。⑦具有良好的操作弹性和安全可靠性，可在设计负荷的４０％～１００％范围内平稳操作，全部机器处理能力均可降低至额定能力的１０％，有利于装置的开停车。    该新工艺于１９７７年获得专利，１９８１年２月在意大利Ｆｅｎｔｉｍｏｎｔ
    该新工艺于１９７７年获得专利，１９８１年２月在意大利Ｆｅｎｔｉｍｏｎｔ厂的３００吨／天的尿素装置上进行了工艺试验，１９８３年经试车后取得设计数据。我国泸州天然气化工厂老系统尿素装置的改造采用了ＩＤＲ新工艺，代替原设计的水溶液循环法工艺，使产量由原来的５００吨／天增加到７５０吨／天，通过试运行表明该工艺具有以下特点：①高压圈设备和管道多，流程复杂，容易发生操作不慎或阀门内漏造成管线的倒注和堵塞，增加了操作的复杂性，对操作人员的技术水平要求高。②对ＮＨ３／ＣＯ２要求严格，它对ＣＯ２转化率影响很大，如有偏高，则将严重影响循环工艺的操作。③操作弹性大，曾在２８％～１０３％的负荷范围内运行，工况仍比较稳定。④操作稳定，工况波动小，不易发生超温超压。⑤开停车平稳，不易堵塞，但排放量大，物料损耗多。⑥断料时间可以较长，在发生断ＮＨ３（或ＣＯ２）时，只要适当地控制ＣＯ２（或ＮＨ３）量，在３０分钟内仍可不停车，工况控制也较为容易，因而具有很好的灵活性和机动性，减少开停车次数，方便操作。但是，断甲铵的时间一般不得超过５分钟。⑦副产蒸汽控制简便，负荷的波动不影响合成塔的运行。⑧采用蒸汽分级运用方式，使蒸汽的利用较为合理，蒸汽消耗一般约为每吨尿素７００公斤，是水溶液全循环法的一半，也大大低于ＣＯ２气提法。⑨开车方法独特，一般分充液、升温钝化和开车三个步骤，从ＩＤＲ圈充液到生产出成品尿素，一般需要２４～３０小时。⑽停车时ＮＨ３、ＣＯ２和甲铵液三种物料不是同时切断，而是只停止ＣＯ２和ＮＨ３进入ＩＤＲ圈，甲铵泵继续运转，ＩＤＲ圈与循环工序连通并进行稀释降温，视停车时间的长短再进一步稀释或排放，因此，封塔时间较长，腐蚀危险较小，且不易堵塞，操作简便。目前蒙特爱迪生公司正在计划采用ＩＤＲ新工艺改造其日产７００吨尿素工厂，并为其它国家兴建新装置。