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1、大 氮 肥1997年DADANFEI第20卷 第1期CO2汽提法和NH3汽提法尿素装置工艺比较茅启昌 蒋云华(泸天化(集团)有限责任公司,四川泸州,646300)摘要 通过从设计理论到生产实际运行效果,对CO2汽提法和NH3汽提法两种大型尿素生产工艺的技术经济性及可靠性作一比较,以供同行在改扩建化肥厂时作选型参考。关键词 工艺 性能 运转率 年产量 目前全国大化肥已投产和在建的共近30套,其时也利于降低造价。表1是同等规模不同工艺方法的[1]中70年代初引进13套(荷兰Stamicarbon的CO2汽投
2、资费用比较表,以CO2汽提法为基准。提法11套)大化肥装置,80年代后期又陆续引进几套表1 投资费用比较意大利Snam的NH3汽提法尿素装置。通过生产实生产CO2汽NH3汽ACES工艺UTI工艺IDR工艺践,对两种工艺技术的可靠性、可操作性、检修维护方法提工艺提工艺的难易程度、技术经济指标等,在尿素生产、科研行投资1.15～1.16～1.16～1.20～1.00业的工程技术人员都已有一定认识。为解决我国化比例1.181.201.201.25肥严重不足的问题,在国家宏观调控下,当前各地在1.2 合成转化率及
3、投资比较筹建、改、扩建化肥厂的同时,对选用那种尿素生产无论采用那种方法生产尿素,要使合成系统达方法可靠性更高,存在一些疑虑。为此通过研究,实到最佳转化,应同时考虑CO2和NH3的转化率。表2事求是地对上述两种工艺作一客观的评价。是两种工艺合成工艺条件的比较。表2 合成工艺条件比较1工艺比较项 目CO2汽提工艺NH3汽提工艺1.1工艺流程合成塔温度ö℃183188合成塔压力öMPa1415.6NH3öCO2ömol2.953.3～3.6H2OöCO2ömol0.390.5～0.6CO2转化率,%5964N
4、H3转化率,%4036 就转化率而言,从设计上看,CO2汽提法与NH3汽提法相当。而实际生产中目前国内NH3汽提法多数厂转化率均未达到设计值。由于CO2汽提法采用图1 两种工艺的示意流程接近共沸物下NH3öCO2(摩尔比)进料,正是这一特由图1可知:CO2汽提法流程短,设备较少,合成点使该工艺能在较低NH3öCO2、较低操作压力和温物料从高压圈出来后只有一个低压循环系统,占地度较低的情况下运行,从而使得投资、能耗及生产成面积小,设备多布置在楼面,充分利用物料位差,减本最低,图2是一定的投资回收期内,合成
5、塔NH3ö少能耗。NH3汽提法流程长,比CO2汽提法多中压循CO2对成本价格的影响。环系统、氨ö甲铵分离系统、氨冷凝和氨储藏系统。设1.3 汽提效率备多平面布置,占地面积宽,但检修较方便。流程短必然带来事故率低,开工率高的优点,同 收稿日期:1996-11-20。©1995-2007TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.12大 氮 肥1997年 第20卷作为汽提剂,CO2比NH3更有效,CO2是一种难汽提工艺高压圈甲铵泵做功多,电耗高。
6、假设采用同溶于水及尿液的优良汽提介质,这样使得CO2汽提一类型的泵,均取泵的效率为58%,根据轴功率公式法的汽提效率最高,在高压圈内回收的未反应物多,N=QPö102G,计算得CO2汽提法3.09kW,NH3汽提其后的工序只需一个低压段循环。另由于CO2汽提法5.13kW,即NH3汽提法比CO2汽提法每生产1吨[2]塔出塔总流出物少,其中氨含量也低,这样作为循环尿素甲铵泵要多耗电2.04kWh。吸收的负荷就大大减轻,返回量少,单程产率高。1.4 操作的难易程度集中控制室由于均采用计算机控制,仅对操作工而言
7、,操作的难易区别不大,NH3汽提工艺开停车比较平稳,但所需时间较长,消耗大,开车合成塔从NH3升压开始计量NH3,在比较顺利的情况下,从升压到造粒要用7h,耗NH3约为110t,而排塔回收的尿素很有限;如果是封塔开车,耗NH3也是20t。但可在40%负荷下能开车运行,操作弹性大是该工艺装置的特点。CO2汽提法由于汽提塔自身汽提过程的不同造成了最低负荷的区别,CO2汽提塔有对液体分布和液ö气的要求,所以CO2汽提工艺不能低于60%负荷运行。但开停车快,达到全流程稳定时间短,开车合成塔升压用CO2,不耗NH3
8、,从升压到投料、出产品不超过4h,即使排塔的NH3,尿素基本上可全回收,从而消耗少,但要求开车合成塔出料过程中操作人图2 合成塔NH3öCO2摩尔比对尿素成本价格的影响员熟练配合。由于工艺流程短,生产中即使出现偏离NH3汽提工艺本质上是一个热汽提工艺,因为正常工况时纠正较容易。并没有加入汽提剂—NH3,而是加热后分解出NH3、NH3汽提工艺合成塔出料需减压进入汽提塔,CO2气。由于NH3的溶解度大,汽提效率低,出塔总此后再减压
