分析二氧化碳气提工艺生产尿素的节能降耗

黄双斌

【摘要】科学技术的快速发展不断更新着尿素的生产，其中氨和二氧化碳的提取相对先进，成为了一种常用方法。然而，在专利对生产方法的影响下，二氧化碳气提工艺继续普及，使用该生产工艺旨在节约能源和降低消耗。本文件分析了二氧化碳和尿素汽提工艺的节能降耗，以达到节能降耗的预期目标，为尿素生产过程中的节能降耗提供一些建议。

关键词：二氧化碳；生产尿素；节能降耗

1引言

在经济飞速发展的现代社会，尿素作为一种重要的工业生活生产原料，越来越受到较多方面的专家的重视，二氧化碳气提工艺在其中最为重要。根据环保优化和尿素工艺改造等诸多方面的要求，本文进行了尿素生产工艺及节能降耗方面的分析，并提出相关措施。

2二氧化碳气提工艺简述

二氧化碳分离过程是在一定压力下收集含有二氧化碳的氨溶液的过程。在捕获过程中，二氧化碳和氨被还原，这些气体在压力下冷凝。在进行完成二次分解后，它也可以用作蒸汽选择器的电源，使得整个系统能够保温。二氧化碳气提工艺的主要部件有合成塔、汽提器、高压洗涤器等。这些工序的具体操作是二氧化碳收集、液氨加压，高压合成、二氧化碳回收、低压降解、回收等¹。

二氧化碳的溶解度相对较低，可以作为气体使用，但氨的提取相对简单，比传统的水溶性有更明显的用途，由于其操作舒适，温度相对较低，在尿合成过程中支持防腐等工作。氨和二氧化碳首先反应，第二反应步骤在尿素塔中进行。由于重力作用，自循环设备主要由合成塔、气提塔和高压氨基甲酸铵冷凝器组成。三个单元必须有一定的高度差才能满足实际流量。从能源角度来看，二氧化碳汽提工艺有很大的好处，当通过去除二氧化碳生产尿素时，必须将二氧化碳气体引入空气中，以减少材料对设备腐蚀的影响。

3二氧化碳气提工艺尿素的生产原理

3.1二氧化碳气提过程

当二氧化碳进入汽提塔的制备阶段时，合成塔中的合成液在塔的下部流体分配器和各管路中形成液膜流，进入低压塔。高压氨基甲酸铵冷凝器可降低氨的分压，加速氨的降解，最终生成尿素；尿素溶液的温度可加速游离氨和二氧化铵的蒸发和降解，以支持气体吸收。第三，汽提塔中气液的分布可以有效地测量气液的变化，比例由液体分布器决定，气液比越高，气提效果结果越高。

3.2操作的控制过程

为了提高尿素生产的整体效率，合格人员必须考虑热蒸汽量、气提塔液位和气流的均匀分布。20 （约2MPa）的蒸汽压侵蚀气提塔，目前，为了减少蒸汽问题和避免腐蚀问题，有必要降低规定的蒸汽压力速率。蒸汽温度过低将给低压系统的运行造成重大困难。因此，相关人员必须调整蒸汽压力。其次，液体的变化不会直接影响气提塔的功能、液体的温度和气提塔的性能；然而，为了保证气提塔的效率和减少尿素的产生，从气液分布的角度分析了实际生产过程中气体分布不均匀的现象。配气孔被堵塞和腐蚀，气提塔中的气液发生一定程度的反应；因此，在实践中，应避免配气孔被腐蚀和堵塞，以确保气体分布均匀²。

4二氧化碳气提法尿素生产及节能工艺

4压缩气提原料

在原料收集和压缩过程中，一氧化碳和蒸汽完全反应生成二氧化碳，产生的输入气体进入下一个生产过程，溶液进入CO2再生塔分离二氧化碳气体，冷却冷凝器中的废气，进入分离器分离水和溶液，然后二氧化碳被冲入压缩机，氨和二氧化碳在冷凝器中完全反应形成氨基甲酸铵。液氨和氨从冷凝液的下部分离，在水的作用下会产生大量的尿素。必须留出足够的时间避免不必要的物料混合。当尿素分布在管道上时，管道内的二氧化碳气体与尿素充分接触，并加热气体以生产尿素，洗涤器中未使用的气体到达可通过高压排放过程吸收的气体的下一部分。

3.2循环过程

尿素和氨产生混合溶液，减压后到达蒸馏塔顶部，在蒸汽罐的影响下降低温度，并在整个脱氨过程中添加合适的循环设备，分离溶液，气体被校正并转移到电容器以吸收电容器中的液体。冷水吸收热量并可循环使用。此外，当排放后压力升高时，液体将从高压洗涤器向顶端移动。

3.3蒸发过程

检查后，尿素离开蒸馏塔，气体蒸发后进入尿罐，然后输送至蒸发器，并经过加工包装运输出去。

3.4解析水解过程

分析水解时，蒸汽为蒸发器创造真空条件，让冷凝液进入氨容器，防止气体通过冷凝液，有效回收二氧化碳和氨，满足节能降耗的要求。

4二氧化碳气提工艺节能降耗措施

4.1采用电机变频装置

为了满足二氧化碳排放和尿素生产的节能降耗要求，相关章节介绍了发动机变频调速，并将其应用于高压氨基甲酸铵泵和高压液氨泵。发动机调速器合成压力可达14MPa，与水基尿素生产工艺相比，水循环能耗较低，导致二氧化碳压缩机能耗较高。与循环生产尿素的水溶液相比，尿素合成过程的能耗更低。

4.2改造压缩机调速与控制系统

在二氧化碳气提尿素生产中，现有调节器和反电压调节器的“二回一”防喘振阀长期保持一定的开度。提高了调速，大大降低调速发生错误的几率，并且能够对控制系统进行二次优化处理，降低了二氧化碳压缩机的能耗和回流。

4.3配置双台吸收塔

大气压吸收器和低压吸收器的设计在高压洗涤器中产生的高压系统废气不能直接排放。将相关介质通过高压吸收器的吸收作用进行净化处理，并且在低压状态下将二氧化碳和氨进行分离并分别收集，在消耗少量原材料的前提下，减少有害气体的大量排放。

4.4改造二氧化碳压缩机蒸汽喷嘴

在尿素生产过程中，初期低压流量质量差，造成气轮机泵和二氧化碳冷凝器瓶表面腐蚀，但注射器的蒸汽喷射角度会发生变化，不能保证蒸汽的流量和有序性，因此，有必要用适当的人员更换压缩汽轮机中的蒸汽喷嘴，以有效改善这种情况并提高整体工作效率。表1为蒸汽系统优化操作前后装置工况比较。

表 1 蒸汽系统优化操作前后装置工况比较

此外，相关科学家还开发了一种新的二氧化碳收集工艺，该工艺具有理想的消耗指标，适合该工艺的生产。加强管理和控制，实现理想的消耗水平。

5结语

综上所述，尿素生产中用二氧化碳气提工艺的系统能够满足循环水交换冷却设备及换热的实际需要。根据目前情况，相关人员应采取节能措施，降低能耗，调整发动机变频，引进大气吸收室和低压吸收室，提高压缩机控制能力。为节能降耗，设计针对二氧化碳气提工艺的压缩机透平蒸汽喷嘴、防喘振控制系统和压缩机调速的改造。

参考文献：

[1]周庆振．二氧化碳气提法尿素工艺中的节能措施[J]化工设计通讯,2019,45(05):4+43.

[2]李旭初．省投资低能耗新型尿素生产技术助力节能减排[.J].中国经贸导刊,2018(28):66 -67.

1 [1]周庆振．二氧化碳汽提法尿素工艺中的节能措施[J]化工设计通讯,2019,45(05) :4+43.

2 [2]李旭初．省投资低能耗新型尿素生产技术助力节能减排[.J].中国经贸导刊,2018(28 ) :66 -67.