一、裝置簡介

  尿素是氮肥系列中最高效的一種肥料。尿素同時也是一種重要的化工原料，可被用來制造塑料、涂料，也是醫藥、制革等生產中的重要原料。尿素是以液氨和二氧化碳為原料、在一定的壓力和溫度條件下化合而成的。實際過程是分兩步完成的，第一步是液氨與二氧化碳化合生產液體氨基甲酸銨，第二步是對氨基甲酸銨進行脫水而轉化成尿素。由于反應是可逆的，因此原料的轉換總是不完全的。圍繞著原料轉化率及回收循環的方法，派生出許多生產工藝。國內應用最多的生產工藝是荷蘭STAMICORBAN的二氧化碳汽提工藝技術。

二、典型尿素裝置的工藝及特點

  二氧化碳汽提法生產工藝大致可以分為以下幾個環節，即原料加壓、合成與汽提、循環、尿液蒸發與造粒、吸收與解吸，其工藝流程示意圖如圖2.35所示。

 1. 原料加壓 

   原料加壓的目的是把原料（液氨和二氧化碳）加壓到反應需要的壓力條件。由外界過來的液氨，經液氨泵加壓，再經加熱器加熱后進入高壓噴射泵。在噴射泵內，與抽吸過來的氨基甲酸銨混合，然后送至高壓氨基甲酸銨冷凝器頂部。液氨泵一般采用往復泵。由外界送來的二氧化碳，加入一定量的空氣，由二氧化碳壓縮機加壓送入二氧化碳汽提塔底部。加入空氣的目的是為后續的介質中提供一定量的氧氣，用于防止或減緩金屬的腐蝕。二氧化碳壓縮機一般采用兩段離心式壓縮機。

 2. 合成與汽提 

   合成的過程就是尿素原液生成的過程，而汽提則是把合成反應中剩余的原料分離出來并循環利用。在汽提塔內，原料氣二氧化碳與合成塔流出物（尿素原液混合物）經過傳質、傳熱，帶走反應中剩余的原料，并從塔頂出來。汽提塔塔頂出來的二氧化碳混合氣與來自高壓噴射泵的液氨、氨基甲酸銨液混合進入高壓氨基甲酸銨冷凝器，并在冷凝器中發生反應生成氨基甲酸銨。冷凝器底部出來的物料。來自高壓冷凝器的物料在合成塔內自下而上，進一步反應生成甲胺，甲胺轉化為尿素，并以混合液物料的形式從合成塔底部流出。混合液物料含尿素、氨基甲酸銨、氨、二氧化碳、水等。然后送入汽提塔脫除大部分多余的二氧化碳和氨。經汽提后的混合液（尿液）減壓進入循環系統。合成塔頂部出來的氣體含有氨氣、二氧化碳、氫氣、氮氣、氧氣、水蒸氣等。被送入高壓洗滌器對其中的氨氣和二氧化碳進行回收，即利用氨基甲酸銨液將氨氣、二氧化碳吸收。洗滌器排出的氣體經減壓后送至低壓吸收塔做進一步吸附回收。

 3. 循環 

   利用降壓分解的原理使殘留氨基甲酸銨分解成二氧化碳和氨，洗滌后循環利用。來自高壓汽提塔的混合液（尿液）被送入精餾塔，使部分氨基甲酸銨得以分解，然后進塔底氣液分離器進行氣液分離。分離出的液體（尿液）經減壓后進入閃蒸槽。進一步閃蒸出殘留的氨、二氧化碳和水蒸氣，最后得到濃度約為73％的尿液。之后，尿液進入尿液儲槽。從精餾塔頂部出來的氣體被送入低壓氨基甲酸銨冷凝器，冷凝下來的氨基甲酸銨經氣液分離后循環使用。而分離器出來的混合氣體（含氨、二氧化碳、氧氣等）進入低壓洗滌器，除不凝氣外，其他氣體被吸收并循環使用。

 4. 尿液蒸發與造粒 

   通過加熱蒸發掉凝液中的大部分水，最后獲得商業用固體尿素顆粒。凝液儲槽中的尿液用泵送到兩段真空蒸發器，利用蒸汽對其進行蒸發，得到濃度為99.7％的濃縮尿液或尿素熔體。尿素熔體被送到尿素造粒塔頂部噴頭進行造粒，從塔底出來的尿素顆粒進行包裝儲存。

 5. 吸收與解吸 

   利用氨水對高壓或低壓洗滌器出來的氣體（含氨、二氧化碳、氧氣、氮氣、氫氣等）進行有用成分（氨和二氧化碳）的吸收，并重復利用。吸收是在吸收塔內進行的。解吸是對上游的各冷凝器過來的液體（含少量的尿素、氨、二氧化碳等）通過氨水吸收然后再利用蒸汽加熱進行解吸的方法對有用成分（尿素、氨和二氧化碳）進行回收。回收溶液被送回低壓氨基甲酸銨冷凝器重復利用。

三、介質特點

  尿素裝置中包含的有特殊性質的介質有尿素、甲胺、氨、二氧化碳等。尿素別名叫碳酸二胺、碳酰胺、脲，常態下為無色或白色針狀或棒狀結晶體，無臭無味。熔點為132.7℃。干尿素對金屬無腐蝕，但吸水后水解成氨基甲酸銨，而當氨基甲酸銨進一步分解成二氧化碳和氨時，將對金屬產生強烈的腐蝕，該腐蝕會隨溫度的升高而加劇，尤其是在更高的溫度下轉化為氰酸銨和氰酸時，對不銹鋼金屬也會產生較強的腐蝕。氨基甲酸銨對大多數金屬具有強烈的腐蝕，表現為還原性電化學腐蝕，而且還具有強烈的縫隙腐蝕特性。溫度越高，腐蝕性越強。當溫度高于160℃時，要維持介質中一定的氧含量，可促使不銹鋼鈍化膜的形成，從而減緩金屬的腐蝕。

四、尿素裝置的配管設計

  主要是對塔、罐、泵、壓縮機等設備的配管設計。