新型尿素技术设备——中国径流式尿素合成塔开发与应用

时间:2025-04-03

新型尿素技术设备——中国径流式尿素合成塔开发与应用

新型尿素技术设备

——中国径流式尿素合成塔开发与应用

程忠振余志文孙喜刘全亮徐霖

中国五环工程有限公司

攘姜,本文对轴流式尿素合崴苍的液相短路.返镌,衬里表面层缺氧逆行了辞细分析,辞细

地介绍了径院式尿素合崴誉的形式,特性和优点以反应用故幂,用径流式苍梭改造轴流式尿素合崴

苍是提高织转换车,降低蒸汽消耗的有效选径。

前言

我国现在年产尿素6000万吨左右,仅工艺蒸汽一项,每年耗用蒸汽高达6000万吨以上,折合标煤633万吨。

如果每吨尿素蒸汽消耗降低50-100kg,则每年能够节约标煤高达32-64万吨(是全国煤炭消耗总量的万分之一到万分之--),减排二氧化碳82-164万吨,减排二氧化硫O.57—1.14万吨,其经济效益和环保效益十分巨大。

那么,每吨尿素蒸汽消耗降低50-100kg可行吗?能够实现吗?采用什么创新技术来实现?

为了降低尿素的蒸汽消耗定额,我国尿素工程技术人员,开发了具有自主知识产权的“径流式

尿素合成塔”专利技术(专利号:ZL2006

2009

1948.3),经过6年来的开发—应用一改进一再创新,

已经成功地应用于7家尿素厂,今年还将有2个尿素合成塔投入使用。凡是在役的径流式尿素合成塔都取得了C02转换率提高1至3个百分点以上的业绩,节能减排效果明显。

1.开发1.1背景技术

提高尿素合成塔的C0:转换率,对降低分解未转化的甲铵所需热量,即蒸汽消耗,十分重要和有效。

现在各种尿素工艺技术经过不断改进和完善,在降低消耗方面取得了很大的成效,在此基础上,若想进一步大幅降低蒸汽消耗则是十分不容易的事情。例如,COz汽提法尿素工艺专利商Stamicarbon公司经过几十年的努力,在新材料、新设备、新的控制技术、新工艺方面做了很多研究和创新。但是,以工艺蒸汽消耗来衡量,1973年我国引进的(N=2)工艺,25bar(303。C)蒸汽消耗是935kg/t尿素,输出4bar(1470c)低压蒸汽250kg/t尿素。2011年引进的池式冷凝器,低氧/无氧操作工艺,消耗25bar(290℃)蒸汽862kg/t尿素,输出3.89bar(148.oC)低压蒸汽1lOkg/t尿素。历经38年,中压蒸汽消耗降低了73kg/t尿素,而低压蒸汽的输出则减少了140kg/t尿素。以热量计算(输入中压蒸汽热量一输出低压蒸汽热量),1973年热量消耗为509450kCal/t尿素,2011年热量消耗538677kCal/t尿素。

由此可见,仅仅从工艺技术路线着手来进一步降耗是十分困难的,甚至为了其它方面的改进而使热量消耗反而增加。

发生如此情况,则是因为各尿素工艺技术专利公司至今未能开发出活塞式尿素合成塔的原因。1.2轴流式尿素合成塔的形式、特性和缺点

331

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1.2.1轴流式尿素合成塔的形式

不论传统水溶液全循环法(N=1),氨气提法,C0z汽提法(N=2,N=3)法,ACES技术,双汽提法,以及其它技术,所采用的尿素合成塔具有下列形式:

(1)塔内设置多块多孔塔板,多孔作为气相通道;

(2)塔板与塔衬里之间有4-25mrn环形间隙,作为液相通道;(3)气相和液相在塔内自下而上沿轴向垂直流动。

作者称上述形式的尿素合成塔为轴流式尿素合成塔,亦称第1代尿素合成塔。1.2.2轴流式尿素合成塔的特性轴流式尿素合成塔存在着三大特性:(1)存在着严重的液相轴向返混;(2)环形间隙存在着严重的液相短路;

(3)防腐氧气不能与全部液相混合,溶解氧不能分布到全部液相里面,不锈钢衬里表面短路层缺氧。

1.2.3轴流式尿素合成塔的缺点

轴流式尿素合成塔的特性导致了轴流式尿素合成塔具有两大内生性缺点:

(1)返混和短路的存在使得进塔物料在塔内逗留时间大大减少,C0。转化率降低,蒸汽消耗高;(2)由于短路层的屏障作用和溶解氧扩散浓度梯度现象,使得溶解氧不能及时扩散到衬里表面,

修复受损的金属氧化膜,造成尿素合成塔衬里腐蚀速率高,缩短了尿素合成塔的使用寿命,增大了

维修量。

1.3径流式尿素合成塔的开发1.3.1解析轴流式尿素合成塔

(1)液相轴向短路和返混的验证测定

轴流式尿素合成塔实际上是古老传统的气液鼓泡式反应器,前人对鼓泡反应器已经做过许多研

究,告诉我们“鼓泡反应器液相轴向返混现象是很严重的,在不太大的高径比情况下,可以认为液相浓度是理想混合的”¨1,并认为“气液反应器中气相和液相,究竟接近活塞流还是接近于理想混

合,或处于中间状态,与反应器的形式和特性有关。”Ⅲ

上世纪70—80年代,株洲化工厂钱镜清总工程师对直径1.4m尿素合成塔内 …… 此处隐藏:4205字,全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……

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