对现有CO2汽提法工艺生产尿素装置改造的设想？ 目前 CO2 汽提法尿素 生产装置 CO2 转化率设计值在 60% 左右，实际中操作中 CO2 转化率也在在 60% 左右。 CO2 转化率在 60% 左右汽提塔的高压蒸汽用量在 1 吨尿素 / 吨蒸汽，有脱氢系统和高温水解系统的高压蒸汽用量在 1.1~1.2 吨尿素 / 吨蒸汽。如果能将 CO2 转化率提高到 80% 左右，那对于 CO2 汽提法尿素生产装置的生产工艺上是极大的创新和进步，在 CO2 汽提法尿素生产装置生产操作中可以将高压系统、低压系统的压力降下来，能将氨耗、 CO2 耗、汽耗减下来，这非常符合当前节能减排、技术创新、实现中国梦的理想。在 CO2 汽提法尿素生产中， CO2 转化率提高到 80% 左右，单估计汽提塔的高压蒸汽用量将降低到 0.5 吨尿素 / 吨蒸汽，在不计氨耗、 CO2 耗、动力消耗带来收益的情况下，对于 48 万吨 / 年 CO2 汽提法尿素生产装置，日产按 1720 吨尿素计算，每吨尿素节约 0.5 吨高压蒸汽， 24 小时节约 860 吨高压蒸汽，每吨高压蒸汽成本大约在 200 元左右，一天净得 17.2 万元，真的是中国梦啊！要实现中国梦不能只停留在梦中，要依靠技术进步和创新，要提高 CO2 汽提法尿素生产装置 CO2 转化率必须要依靠技术进步和创新使工艺生产技术更上一个台阶。在 CO2 汽提法尿素生产装置实际生产中 NH3 和 CO2 反应生成 氨基甲酸 氨，氨基甲酸氨脱水生成尿素， CO2 转化率可以简单理解为在高压系统中有多少 CO2 转化为尿素。根据第四化工设计院和上海化工研究院的物料衡算：高压冷凝器内 NH3 和 CO2 反应生成氨基甲酸氨没有尿素产生，合成塔内主要是氨基甲酸氨脱水反应生成尿素，所以要提高 CO2 汽提法尿素生产装置 CO2 转化率首先要从合成塔改造做起。氨基甲酸氨脱水生成尿素反应速度慢、限制条件多，限制条件主要有：压力、温度、氨碳比、水碳比、停留时间等。虽然氨基甲酸氨脱水生成尿素反应是合成塔内的主要反应，但反应热来自氨基甲酸氨合成反应，所以反应分子间的热量传递就非常重要，使合成塔内物料的混合、搅拌作用就显的非常重要。合成塔内有八块塔板分割九个区域是典型多釜式反应器，使用气体鼓泡形式搅拌，只能达到合成塔内部液体物料垂直方向波动，没有充分考虑到合成塔内部液体物料径向上的扰动，所以现使用中合成塔搅拌设计方式没有真正达到釜式反应器的要求。合成塔设计根据反应的要求，为了克服反应物料返混和减小设计体积需要，合成塔内部设计上采用了 8 块塔板，形成多釜串联式反应器，使合成塔内每一层物料反应更强调混合、搅拌作用。然而合成塔内部采用气体鼓泡式搅拌设计，气体鼓泡搅拌方式的优点是在垂直方向上下作用较强，但缺点是在水平方向作用较弱，多层塔板的设置进一步弱化气体鼓泡搅拌作用，减弱反应与反应之间的热量传递，限制了出合成塔液相中 CO2 转化率的提高。如果在合成塔内部九个小室中增加新型的无动力搅拌装置，改善合成塔内每一层塔板径向上搅拌作用，就能使合成塔内 NH3 和 CO2 反应产生的热量迅速传递给氨基甲酸氨，使氨基甲酸氨脱水生成尿素反应快速达到平衡，就可以将 CO2 转化率提高至 70% 。合成塔出来液相物料中未进行脱水反应的氨基甲酸氨量越少，汽提塔分解氨基甲酸氨为 CO2 和 NH3 返回高压冷凝器进行反应量越少，高压蒸汽的消耗量相应减少。 对合成塔内部的创新改造只是第一步，必须通过生产操作来观察出合成塔液相组份中因 CO2 转化率提高至 70% 后，汽提塔、高压洗涤器工作情况将发生的变化，需要在工艺上作出一定调整，特别要注意氢、氧爆炸极限的问题，才能进一步的进行改造。 第二部改造将针对高压冷凝器。高压冷凝器是典型 管式反应器 ，理论上认为 CO2 和 NH3 反应生成氨基甲酸氨在高压冷凝器内进行，反应速度快、能够快速达到反应的平衡状态，并且反应中限制条件较少，但温度升高其反应平衡常数随温度之升高而降低。由于进入高压冷凝器的 CO2 气相组份是汽提塔来的 180℃ 高温物料，要靠高压冷凝器来帮助冷却，限制了氨基甲酸氨在高压冷凝器内反应生成。从实际生产情况来看，高压冷凝器的严重腐蚀大多出现在下管板区域，及合成塔底部。说明氨基甲酸氨在高压冷凝器下管板区域逐渐浓度达到最高，这没有完全充分发挥高压冷凝器作用。理论上认为氨基甲酸氨必须达到一定的高浓度脱水反应才能进行，如果能在高压冷凝器顶部采用特殊的工艺手段，将进入高压冷凝器的 CO2 气相组份（汽提塔来的 180℃ 高温物料）的温度快速传递给进入高压冷凝器 NH3 液相组份（喷射器来的 132℃ 高温物料），创造使 CO2 和 NH3 反应生成氨基甲酸氨快速达到反应平衡的条件，这样高压冷凝器顶部或高压冷凝器上管板区域内氨基甲酸氨浓度就能达到最高，部分氨基甲酸氨脱水生成尿素反应就前移至高压冷凝器的列管中完成。假如使高压冷凝器内氨基甲酸氨脱水生成尿素反应发生率在原生产条件基础上提高 10% ，不仅充分利用高压冷凝器的操作环境和空间，还能使高压冷凝器下管板严重腐蚀的情况得到有效改善。使高压系统 CO2 转化率总体提高至 80% 。 化工生产装置的“三传一反”概括了化工生产过程的全部生产特征，优化生产装置的传递过程是提升工艺生产技术发展的重要突破口，是将生产装置节能降耗改造的内涵延伸成为生产装置工艺流程创新的重要举措。 CO2 汽提法尿素生产装置提高 CO2 转化率改造工艺设想来自于对乙酸乙酯生产装置的工艺改造，并在乙酸乙酯生产装置的技术升级中得到充分印证，尿素合成反应与酯化反应虽然生产控制目标不同，这并不代表它们所采用的生产技术之间不能相互借鉴和融合。 对于 CO2 汽提法尿素装置改造的优点是： ⑴ 投资小。 ⑵ 不增加任何设备只对塔内件进行有限的改造。 ⑶ 原操作条件和原操作环境不变操作工无需培训。 ⑷ 效益高风险小。 查看更多1个回答 . 3人已关注
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