尿素装置工艺流程见图 1。

图 1

尿素装置工艺流程

液氨依次经液氨增压泵加压、液氨预热器加热至170 ℃左右进入合成塔；来自中压吸收塔的一甲液依次经一甲泵加压、甲铵预热器加热至180 ℃进入合成塔。因无新鲜CO₂补入合成塔，甲铵脱水生成尿素所需要的热量由甲铵在甲铵预热器内分解生成氨和二氧化碳的反应热来提供，故甲铵预热器、液氨预热器的运行状况严重影响尿素装置的运行。根据其他企业甲铵预热器的使用情况，甲铵预热器的材质应采用耐腐蚀性能较好的2522不锈钢。液氨预热器宜选用材质等级较高的材料，本装置液氨预热器材质采用了316L不锈钢。液氨预热器材质要求较高，主要是考虑到尿素装置副产的液氨大部分作为顶底回流氨和合成塔用氨，只有少量液氨外送，而中压吸收塔精馏出来的液氨中含有微量的甲铵，在高温下的腐蚀性较强。甲铵预热器和液氨预热器设计参数见表 2。

出尿素合成塔的物料[w(CO₂)=13.4%，w(NH₃)=39.0%，w(H₂O)=24.9%，温度t=188 ℃，压力P=20 MPa]经减压后进入一分塔顶部的预分离段，大部分游离氨被分离，少量甲铵发生分解，尿液自上而下通过一分塔蒸馏段，与自下而上的分解气逆流接触，进行传热、传质。在此过程中，气相中部分水蒸气冷凝，气体的显热和水蒸气冷凝的潜热加热尿液，尿液的组分随之变化，易挥发组分氨含量减小，不易挥发组分水含量增大。出一分塔蒸馏段的尿液进入外置的一分加热器管内被加热至158~160 ℃，出一分加热器的气液混合物进入一分塔下部的分离段，分离后的尿液[w(CO₂)=3.2%，w(NH₃)=8.2%，w(H₂O)=43.9%，t=160 ℃，P=1.8 MPa]从下液管流出进入二分塔，进一步分解回收未反应物并对尿液提浓。一分塔分离段分离出的气体通过升气管进入一分塔精馏段，与自上而下的冷尿液逆流接触，并与尿素合成反应液减压分离出的气体混合，混合后的气体被送至闪蒸加热器热利用段，再经一吸外冷器冷凝后进入中压吸收塔进行鼓泡吸收。

经中压分解后的中压分解液减压至0.4 MPa，使中压分解液中的部分甲铵分解成为氨和二氧化碳气体。从顶部进入二分塔的中压分解液经填料层(精馏段)向下流动，进入二分加热器底部加热，中压分解液中未分解的甲铵进一步分解，然后进入二段分解分离器，分离出的气体经风帽进入二分塔精馏段不断上升，进行传热与传质，气相中沸点较高的水蒸气不断被塔顶流下的溶液冷凝，尿液中未分解的甲铵被气体加热后不断分解成气体氨和二氧化碳。从二分塔顶部出塔的气体混合物[w(CO₂)=9.1%，w(NH₃)=64.9%，w(H₂O)=26.0%，t=120 ℃，P=0.4 MPa]送至二循一冷进行冷凝吸收，未冷凝的气体再送至二循二冷进行冷凝吸收，剩下的少量气体去尾吸塔进行冷凝吸收，出尾吸塔的尾气经放空筒放空。二分塔塔底排出的液体混合物[w(CO₂)=0.6%，w(NH₃)=0.8%，w(H₂O)=46.8%，t=140 ℃，P=0.4 MPa]经减压后进入尿液槽，再提浓成熔融尿素送往三胺装置循环利用。

出二分塔的气体混合物、解吸冷凝器来的回流液以及来自三胺装置的低压尾气一起进入二循一冷，经冷凝吸收得到的二甲液[w(CO₂)=27.8%，w(NH₃)=34.1%，w(H₂O)=37.8%]经二甲泵加压后分成两路进入一段吸收系统。一路二甲液去闪蒸加热器热利用段，与来自一分塔的气体混合，发生部分冷凝，放出的热量用于加热尿素溶液；另一路二甲液去一段蒸发加热器热能利用段，与来自三胺装置的经尾气压缩机加压至2.0 MPa的中压尾气混合并发生部分冷凝。回收生成的反应热后，两路热能回收段出来的物料汇合，一起进入一吸外冷器，在循环调温水的作用下，气体进一步冷凝。出一吸外冷器的气液混合物进入一吸塔底部鼓泡段进行鼓泡吸收，得到的一甲液[w(CO₂)=37.7%，w(NH₃)=39.0%，w(H₂O)=23.1%]经一甲泵加压至22.0 MPa后与高压防腐空气混合，经甲铵预热器加热至180 ℃送往合成塔，未吸收的气体进入中压吸收塔精洗段进一步精洗吸收。中压吸收塔塔顶排出的气体[φ(CO₂)＜1.0×10^-4，φ(NH₃)=99.5%，φ(空气)= 0.5%，t≈46 ℃]进入液氨冷凝器，大部分气氨在此得到冷凝并流入液氨缓冲槽，作为顶底回流氨和合成塔用液氨，少量液氨外送。