高效合成及低能耗尿素工藝探討

，

(山東華魯恒升化工股份有限公司，山東 德州 253024)

山東華魯恒升化工股份有限公司(以下簡稱華魯恒升)新建的3 000t/d尿素裝置采用了中國五環(huán)工程有限公司(以下簡稱中國五環(huán))“高效合成、低能耗尿素”新工藝，該裝置于2018年5月3日一次性投料開車成功，當月實現(xiàn)負荷90%以上穩(wěn)定生產，產品質量穩(wěn)定，滿足國家農業(yè)用優(yōu)級品標準要求。截至發(fā)稿時，裝置已實現(xiàn)連續(xù)滿負荷運行7個多月，蒸汽消耗(2.2MPa(a)飽和蒸汽)0.75t/t-Ur左右，達到國際先進水平。

1 主要工藝特點

高效合成及低能耗尿素工藝技術THESES (Technology of High Efficiency Synthesis and Energy Saving)是中國五環(huán)基于其獲授權的國家發(fā)明專利“高效冷凝、低安裝高度CO2汽提法尿素生產工藝及高壓管式全冷凝器” (ZL200910060466.X)而開發(fā)的，該工藝具有流程布局合理、裝置框架高度低、能耗低等優(yōu)點。

1.1 高壓圈設備創(chuàng)新

眾所周知，尿素合成分為兩步進行，第一步為NH3和CO2生成甲銨的快速放熱反應；第二步為甲銨脫水生成尿素的緩慢吸熱反應。

2NH3+ CO2←→NH2COONH4

(-28.44kcal/mol)

NH2COONH4←→NH2CONH2+ H2O

(+ 5.98kcal/mol)

全冷凝器反應器是集甲銨冷凝及尿素合成功能為一體的特殊設備，其下部為冷凝段，由于控制較高的水碳比，甲銨冷凝溫度提高，在下部可副產0.6MPa(a)(實際運行在0.65～0.7MPa(a))以上的低壓蒸汽，熱利用效率提高；上部為反應段，主要進行甲銨脫水生成尿素的反應，其出口尿素含量可達28%～30%(w)，可有效分流尿素合成塔的負荷，減小其容積，有利于實現(xiàn)尿素裝置的大型化。THESES尿素高壓圈流程示意見圖1。

圖1 THESES高壓圈流程示意

通過采用新型設備——全冷凝反應器，高壓圈流程更合理，設備布置更加緊湊，主要設備如尿素合成塔布置在地面上，安裝高度大幅降低，使生成尿素的兩步反應分別在最佳條件下進行。……