尿素生產(chǎn)技術(shù)進展問題研究

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，同時，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，人們在實驗室開始了研制尿素的生產(chǎn)，到20世紀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)不斷取得了進步，本文對尿素的生產(chǎn)技術(shù)進展進行研究，具體分析如下。

一、二氧化碳氣提法

這種方法是利用二氧化碳進行氣提，在1967年投入工業(yè)化運行，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70年代得到了快速的發(fā)展，到上世紀90年代后，這種技術(shù)進行了較大幅度的改進，簡要分析如下。

為了進一步提高設(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)造進一步改造，利用高效板進一步提高了轉(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，進一步使合成塔的體積和高度降低。

通過這些技術(shù)進步，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)生同等低壓蒸汽時所需的冷卻面減少一半，而且使進料實現(xiàn)了連續(xù)化，使工廠的框架進一步降低，減少了投資成本[1]。

二、氨氣提法

這種方法是利用氨進行氣提，再1970年投入工業(yè)化運行，其基本工序同二氧化碳氣提法基本一致，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)部進行鈍化處理，在意外停車后，也不必急需進行排放，可以暫時封閉幾天，不僅減少了損失，而且可以快速轉(zhuǎn)入運行，節(jié)約了時間。

近年來氨氣提法不斷取得了技術(shù)上的進展，增加了吸收塔來進一步回收低壓系統(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

這種方法能夠進一步節(jié)約能源和降低投資，通過將二氧化碳氣提法與全循環(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，使投資成本進一步降低。

這種方法的特點是設(shè)計了等溫尿素合成塔，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)進行了改造，使空氣從塔底進入后從塔頂抽出，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，氨與二氧化碳氣提法的原材料消耗幾乎相等，從總的能耗方面進行分析，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，因此在尿素生產(chǎn)技術(shù)選擇時，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，各項技術(shù)的能耗相差并不大，在今后的技術(shù)進展中要進一步降低成本和維修費用，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)的新進展 [J].煤化工，2000，(2):13—16.

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