水溶液全循环尿素生产节能工艺技术原理

　　来自氨库的原料液氨，经液氨泵加压到20～23MPa后送往液氨预热器，被加热到70℃分为两路，一路约为总量80%的NH3、103℃甲铵液和来自CO2压缩机20～23MPa的 CO2一起进入合成塔塔顶分布器；另一路约20% 的NH3通过尿素合成塔底部进入，在塔内完成等温高压合成反应，反应产物从塔的顶部出来。

　　工业生产尿素的反应分两步进行，第一步由氨和二氧化碳反应生成中间产物氨基甲酸铵（简称甲铵），其反应式为：

　　2NH3（液）+CO2（气）=NH4COONH2（液）+ Q1

　　第二步由甲铵脱水生成尿素，其反应式为：

　　NH4COONH2（液）=CO(NH2)2（液）+H2O（液）－Q2

　　第一步反应是一个可逆的强放热反应，生成氨基甲酸铵的反应速度比较快，容易达到化学平衡，且达到化学平衡后二氧化碳转化为氨基甲酸铵的程度很高。第二步反应是一个可逆的微吸热反应，需要在液相中进行，反应速度慢，需要较长时间才能达到化学平衡，即使达到化学平衡也不能使全部氨基甲酸铵都脱水转化为尿素。

　　2）循环回收工序

　　从合成塔出来的反应混合物先后经过中压分解吸收（压力1.7 MPa）和低压分解吸收（压力0.3 MPa）后，尿素浓度达到67%左右，温度为140℃，然后送入蒸发系统；尿素尾气通过高效安全的尾气净氨处理后（氨含量小于1%）放空。

　　3）蒸发工序

　　从低压循环系统来的尿素溶液送入逆流降膜式预浓缩器，以中压分解气作热源进行预浓缩，将尿液浓度从67%提高到85%；用膨胀蒸汽和蒸汽冷凝液作热源对85%尿液进行两段加热进行再浓缩，使尿液浓度从85%提高到95%，完成对尿素的一段蒸发。出一段蒸发器的尿液再经过二段蒸发加热器，浓缩至99.6%左右，送至尿素造粒塔进行造粒。

　　4）解吸、水解工序

　　碳铵液由解吸泵送至解吸水解系统，采用蒸汽加热气提，使塔底排出的解吸净水中尿素及氨含量≤5ppm；解吸水解塔底出来的188℃解吸净水、解吸水解塔顶出来的160℃的解吸气分级利用于尿素分解工序，利于节省蒸汽、维持系统水平衡。

　　2．关键技术

　　1）液相逆流换热式等温合成塔和尿素合成塔的优化运行；

　　2）二次加热-降膜逆流换热应用于中压分解工艺；

　　3）三段吸收-蒸发式氨冷-低水碳比尿素中压回收工艺；

　　4）一段蒸发系统低位能热的利用；

　　5）尾气净氨新工艺；

　　6）高效尿素低压分解回收新工艺；

　　7）节资-节能型尿素废水处理系统。

　　3．工艺流程

水溶液全循环节能尿素生产工艺流程图

　　五、主要技术指标：

　　1）吨尿素单耗：氨570㎏、蒸汽905㎏、循环水77m3、电125kWh；

　　2）合成二氧化碳转化率72%；解吸后净水中氨和尿素含量＜5ppm。

　　六、技术应用情况：

　　该技术已通过四川省科