0 前言
我国是尿素生产大国,年产量超过30Mt,我国的尿素生产装置有日产300t、500t的中小型厂,也有日产1600t以上的大型厂。中小型厂以溶液全循环法为主,大型厂则以各种汽提法为主。
目前溶液全循环法生产的尿素约占全国产量的一半。溶液全循环法生产尿素我国有长期生产建设的经验,建厂投资少,设备易制造维护,适合中小型厂。但存在能耗高的缺点。
当前溶液全循环法每生产1t尿素约消耗蒸汽1.4t、电140kW·h、冷却水150m3。同汽提法尿素装置相比,每吨尿素多耗的能量相当于750kg蒸汽或130kW·h电。
溶液全循环法尿素工艺应怎样改进?已有不少专论发表,总起来说有以下两类方法。
一是利用汽提技术,改造成汽提法或半汽提法生产尿素。我国掌握各种汽提法尿素生产技术,用汽提技术进行改造,完全有把握,也有改造成功的实例。这样改造,能耗可达到先进水平,增产幅度也较大,但改造工作量大,投资较多,多数厂不具备条件。
二是“扬长补短”,用新的适用技术完善、改进现有溶液全循环法尿素工艺,缩小能耗差距。这方面我们组织有关人员从提高转化率,提高热量回收率,提高产品质量,完善废液处理等方面进行了研究,取得了一些成绩。
下面对提高转化率、解吸液水解汽提二项技术进行介绍。
1 提高CO2转化率
提高CO2转化率,对降低溶液全循环法尿素能耗及提高系统生产能力关系极大。溶液全循环法尿素生产中,氨基甲酸铵生成热的回收利用程度低,提高转化率能有效降低蒸汽消耗,且溶液全循环法选定的合成工艺条件最具有提高转化率的条件。当今在能耗上具有竞争力的UTI法、改良C法都属溶液全循环法,转化率都在70%以上。
我国现有溶液全循环法尿素厂的CO2转化率,虽经多方面改进,多数在66%~67%。
在溶液全循环法尿素合成工艺条件下,合理的转化率应多高?
如现行合成工艺条件为190℃、NH3/CO2=4、H2O/CO2=0.65,则平衡转化率计算值为71.4%,实际转化率应达平衡转化率(以下简称平衡接近率)的95%~97%,即转化率应为67.8%~69.3%,如H2O/CO2降低到0.5,则平衡转化率为73.8%,实际转化率应为70.1%~71.6%。
应该指出的是,在温度190℃时,出现平衡转化率的计算值和工业塔实测不一致的情况,工业合成塔测定结果为:在190~195℃之间,温度每升高1℃,CO....