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        尿素生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)展問題研究

        2013-04-12 19:23:10王新敏史新麗塔里木油田石化分公司新疆庫爾勒841000
        化工管理 2013年10期
        關(guān)鍵詞:二氧化碳?xì)?/a>合成塔造粒

        王新敏 史新麗(塔里木油田石化分公司 新疆 庫爾勒 841000)

        引言

        尿素是一種含氮量非常高的化肥,我國生產(chǎn)的氮肥中,尿素的比例占到了60%,而且尿素可以和其他肥料一起制作出復(fù)合肥料,為我國的農(nóng)業(yè)發(fā)展做出了很大的貢獻(xiàn),同時(shí),尿素還是重要的化工原料,其需求量巨大?;仡櫮蛩氐墓に嚉v史,在1773年首次提純尿素后,人們在實(shí)驗(yàn)室開始了研制尿素的生產(chǎn),到20世紀(jì)30年代后,才逐步開始了工業(yè)化的生產(chǎn)階段,生產(chǎn)技術(shù)不斷取得了進(jìn)步,本文對尿素的生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)展進(jìn)行研究,具體分析如下。

        一、二氧化碳?xì)馓岱?/h2>

        這種方法是利用二氧化碳進(jìn)行氣提,在1967年投入工業(yè)化運(yùn)行,由于這種方法流程并不復(fù)雜,設(shè)備相對較少,因此在上世紀(jì)70年代得到了快速的發(fā)展,到上世紀(jì)90年代后,這種技術(shù)進(jìn)行了較大幅度的改進(jìn),簡要分析如下。

        為了進(jìn)一步提高設(shè)備的安全性能,添加了原料氣體脫氫的設(shè)備。對合成塔的構(gòu)造進(jìn)一步改造,利用高效板進(jìn)一步提高了轉(zhuǎn)化率,而且使合成塔的高度和體積有所降低。把原先立式降膜式甲銨冷卻器改造成水平池式,而且將它作為初級反應(yīng)器,進(jìn)一步使合成塔的體積和高度降低。

        通過這些技術(shù)進(jìn)步,將反應(yīng)器改為水平狀態(tài),可以解決原先塔頂聚集大量氣體的問題,產(chǎn)生同等低壓蒸汽時(shí)所需的冷卻面減少一半,而且使進(jìn)料實(shí)現(xiàn)了連續(xù)化,使工廠的框架進(jìn)一步降低,減少了投資成本[1]。

        二、氨氣提法

        這種方法是利用氨進(jìn)行氣提,再1970年投入工業(yè)化運(yùn)行,其基本工序同二氧化碳?xì)馓岱ɑ疽恢?,不同的地方在于提高了氨與二氧化碳的比例(摩爾比提升到3.3—3.6),這樣就使汽提塔中氨的比例變大,從而實(shí)現(xiàn)自氣提的目的。

        這種方法將氨與二氧化碳的比例變大,使二氧化碳的轉(zhuǎn)化率增加,使之后的回收負(fù)荷減少,而且通過這種比例的調(diào)整,也可以使設(shè)備的腐蝕速率降低,在開始生產(chǎn)前不必再對高壓設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行鈍化處理,在意外停車后,也不必急需進(jìn)行排放,可以暫時(shí)封閉幾天,不僅減少了損失,而且可以快速轉(zhuǎn)入運(yùn)行,節(jié)約了時(shí)間。

        近年來氨氣提法不斷取得了技術(shù)上的進(jìn)展,增加了吸收塔來進(jìn)一步回收低壓系統(tǒng)排放的氨;汽提塔換熱設(shè)備從原先的鈦金屬改為襯鋯雙金屬不銹鋼,降低了材料費(fèi)用,而且耐沖刷;柱式高壓氨泵由原先的密封油替換為脫鹽水,降低了油的消耗量;在造粒技術(shù)上改為轉(zhuǎn)鼓造粒,這樣進(jìn)一步增加了尿素成品的硬度,使成品顆粒變大,不容易發(fā)生結(jié)塊。

        三、ACES法

        這種方法能夠進(jìn)一步節(jié)約能源和降低投資,通過將二氧化碳?xì)馓岱ㄅc全循環(huán)工藝的高轉(zhuǎn)化率相結(jié)合的一致方法,在合成塔內(nèi)氨與二氧化碳的摩爾比為4.0,使設(shè)備的腐蝕降低到可以忽略的程度,再190攝氏度和17.1兆帕的情況下,使轉(zhuǎn)化率達(dá)到了三分之二,較大幅度地減少了用于分解和分離未反應(yīng)所需的蒸汽用量[2]。這是目前資源消耗最低的一種尿素生產(chǎn)技術(shù),在高中壓設(shè)備中全部采用新開發(fā)的不銹鋼,能夠?qū)⒏g的問題徹底解決。這套生產(chǎn)技術(shù)的不足在于設(shè)備有相應(yīng)增加,使控制變得復(fù)雜,增加了一次投資的成本,在維修時(shí)也顯得有些不便。

        四、熱循環(huán)法

        這套工藝更加適合于老廠改造,而且二氧化碳的轉(zhuǎn)化率得到了提高,使投資成本進(jìn)一步降低。

        這種方法的特點(diǎn)是設(shè)計(jì)了等溫尿素合成塔,能夠?qū)⑥D(zhuǎn)化率提高到接近80%,而且從熱平衡的角度進(jìn)行考慮,將40%的二氧化碳直接投入到中壓吸收部位,然后與尿素溶液利用換熱設(shè)備進(jìn)行換熱,能夠使尿素溶液的濃縮率升高到接近90%,從而降低了蒸汽和冷卻水的用量,同時(shí)也減少了二氧化碳的消耗。這套工藝將造粒塔的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改造,使空氣從塔底進(jìn)入后從塔頂抽出,將造粒的噴頭直接安裝在了空氣抽出口與塔壁中間,使造粒塔的效率大為提高。

        五、尿素生產(chǎn)技術(shù)的選擇

        原材料的消耗是尿素生產(chǎn)過程中最重要的能耗。從不同技術(shù)原材料的消耗上分析,氨與二氧化碳?xì)馓岱ǖ脑牧舷膸缀跸嗟龋瑥目偟哪芎姆矫孢M(jìn)行分析,等壓雙氣提的能耗最低,不過相差并不多。從以上的分析可以看出,各種尿素生產(chǎn)技術(shù)均有一定的優(yōu)點(diǎn),因此在尿素生產(chǎn)技術(shù)選擇時(shí),要因地制宜的選擇最合理的生產(chǎn)技術(shù),通過考慮設(shè)備的穩(wěn)定性、投資的成本和投資收益,來最終決定最佳的生產(chǎn)技術(shù)。

        總結(jié)

        隨著科技的不斷發(fā)展,尿素的生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟,從本文分析可以看出,各項(xiàng)技術(shù)的能耗相差并不大,在今后的技術(shù)進(jìn)展中要進(jìn)一步降低成本和維修費(fèi)用,在選擇尿素生產(chǎn)技術(shù)使,要重復(fù)考慮綜合的因素,來決定尿素生產(chǎn)技術(shù)的選擇。

        [1]顏廷昭,徐榮.尿素生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)展評述[J].化工生產(chǎn)與技術(shù),2001,(3):21-22

        [2]唐文騫.尿素生產(chǎn)技術(shù)的新進(jìn)展 [J].煤化工,2000,(2):13—16.

        [3]閆學(xué)峰.尿素生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)展及下游產(chǎn)品開發(fā)[J].科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì),2007,17(15):150

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