正文 第一章 尿素合成塔(一)(1 / 1)

尿素合成塔(以下簡稱尿素塔)在尿素生產中起什麼作用?

尿素,化學名碳酰胺。在自然界中,尿素主要存在於人及其他食肉脊椎動物所排泄出的尿液中。在某些植物的葉子中也含有尿素成分。工業上采用氨與二氧化碳直接合成方法製成尿素。其總反應式可以表示為

這一反應需在高溫>140,—般為180~190、高壓>1372MPa下進行,由於這是可逆反應,因此氨與二氧化不可能全部轉化為尿素,在工業生產條件下,二氧化碳的轉化率僅在50~70%之間。為了處理未反應的氨和二氧化碳,可以將合成的熔融物加熱分解,使氣體逸出;再采用不同的流程將氨和二氧化碳全部或部分返回進行合成反應的設備重新合成尿素。為了實現這一合成反應的工藝過程,必須配置適應此特殊生產條件的設備即尿素塔。尿素塔是尿素工廠高壓的關鍵設備之一,可以稱之為尿素生產的“心髒”,氨和二氧化碳由尿素塔底部進塔,在高溫、高壓下立即發生反應並放熱升溫,自塔底部往上流動,其流動過程即連續反應過程。反應後生成的物質,叫做熔融物(或熔融液),其中含有尿素、水、氨基甲酸銨及過剩氨等。此反應熔融自頂部溢流進液出口管,由塔底流出,尿素塔的作用就是實現此反應過程。

簡述尿素生產工藝有哪幾種不同的流程?

尿素生產工藝的關鍵技術就是如何處理未反應的氨和二氧化碳因有幾種不同的流程

(1)不循環法

將合成熔融物采用一次分解,未反應的氨和二氧化碳不再返回尿素合成係統中去而送去副產硫酸銨或碳化氨水。

(2)半循環法

將合成熔融物進行二次分解,回收第一次分解的氨和二氧化碳返回合成係統中去而將第二次分解的氨和二氧化碳送去製造硫酸銨或碳化銨水。

(3)全循環法

將未反應的氨和二氧化碳全部返回合成係統中去,為了避免生成固體氨基甲酸銨的工況出現,而發展了熱氣全循環法、礦物油全循環法、氣體分離全循環法、水溶濃全循環法、氣提全循環法和中壓聯尿法。

目前國際上尿素工藝有哪幾種有競爭力的氣提專利技術?

目前國際上最有吸引力的氣提專利技術有四種,即荷蘭斯塔米卡邦公司的氧氣氣提工藝、意大利斯那姆蓋提公司的氣提工藝、意大利蒙特愛迪生公司的等壓雙氣提工藝(簡稱DR)和日本東洋工程公司的低成本低能耗工藝簡稱(ACES)。這四種工藝的共同特點都是采用了氣提技術,氣提劑為或尺隻,或兩者兼有。70年代我國引進大型尿素裝置十餘套為氣提工藝,80年代以後國際上尿素廠發展趨勢多采用凡氣提工藝,我國也已引進建成了一套52萬噸年氨氣提尿素裝置。

尿素塔對耐腐蝕有什麼特殊要求?

尿素合成反應實質上分兩步進行。

第一步氨和二氧化碳作用生成氨基甲酸銨(簡稱甲銨);

第二步反應是液態甲銨脫水生成尿素,這些介質的中間混合物在一定的溫度和壓力下會生成。氰酸和氰氧胺是一種非氧化性的有機酸,氰氧離子對不鏽鋼表麵耐腐蝕的氧化膜有強烈的破壞作用,使一般不鏽鋼在尿素介質中失去了耐蝕能力據有關資料介紹,不鏽鋼在尿素合成反應條件下,年腐蝕率為3mm,對炭鋼腐蝕作用就更加劇烈,年腐蝕率高達2000mm。因此,雖然1870年就出現了合成尿素的工藝,但一直到50年以後才實現工業化生產。當時曾先後采用過鉛、銀作為尿素塔內襯防腐蝕材料因代價昂貴,而壽命也不長,直到1950年,荷蘭斯太米卡邦公司研究出在尿素合成反應器中加入氧氣的辦法,使不鏽鋼連續鈍化,提高其抗蝕能力,才解決了尿素塔的防腐蝕問題目前尿素塔用材有很大發展,如超低碳鉻鎳鉬奧氏體不鏽鋼、鉻錳氮雙相不鏽鋼、工業純鈦、鋯等,根據尿素塔的設計條件加以選用。此外,還要選用與母材相匹配的焊接材料,采用經過評定的焊接工藝,焊工要經過專門的訓練和考試。在原材料進廠、投料,製作、組焊到水壓試驗、滲漏試驗的全過程中,按專門的檢驗規程進行檢驗以保證設備耐腐蝕質量滿足設計的要求。尿素塔製造技術條件和驗收標準按GB9842—88的規定。在此基礎上將塔交付生產,使在操作條件下經受尿素介質強烈腐蝕的考驗。設計部門要編製尿素塔使用說明書,規定操作壓力、溫度等限製條件。使用部門必須在操作規程中製訂操作指標和守則以及向塔內加氧緩蝕的措施等。