瀘天化1620t-d尿素裝置蒸發(fā)系統(tǒng)擴能改造的方案研究.pdf

1、中國大大小小的尿素生產(chǎn)裝置已達幾百套,其中生產(chǎn)能力在500kt/a及以上的大型裝置有30套左右,尿素總產(chǎn)量已占氮肥總量的60％.隨著中國加入世貿(mào)組織和國內(nèi)天然氣等原材料價格的持續(xù)上漲,尿素行業(yè)的競爭將日趨激烈.面對市場的巨大挑戰(zhàn)和壓力,改造尿素裝置瓶頸、擴大生產(chǎn)能力,從而降低產(chǎn)品單耗成了我們急需解決的問題.該文結(jié)合500kt/a尿素裝置擴能改造任務(wù),重點對其瓶頸工序蒸發(fā)系統(tǒng)進行分析研究和設(shè)計.通過對尿素溶液在蒸發(fā)過程中熱敏性質(zhì)的詳細分析

2、,闡明了縮二脲生成、尿素水解反應(yīng)和尿素分解反應(yīng)等副反應(yīng)的機理、反應(yīng)速度和反應(yīng)條件,發(fā)現(xiàn)副反應(yīng)產(chǎn)物的生成量與蒸發(fā)溫度和尿液的停留時間成遞增關(guān)系.針對此熱敏性質(zhì),并結(jié)合各種蒸發(fā)加熱器型式的特性,選擇了傳熱系數(shù)大、停留時間短的升膜式蒸發(fā)器作為蒸發(fā)尿液的加熱器.通過對Ur-H<,2>O體系平衡相圖的分析發(fā)現(xiàn),由于要穿越飽和溶液的結(jié)晶區(qū),尿液從低濃度進料一次濃縮到熔融尿素是不可能的.且也不符合為減少副反應(yīng)的影響對操作溫度條件的要求.因此,確定尿液

3、的蒸發(fā),采用兩段真空蒸發(fā)流程.進而由Ur-H<,2>O體系的平衡相圖選擇了適合尿液蒸發(fā)的兩段真空蒸發(fā)工藝參數(shù):一段蒸發(fā)工藝參數(shù),溫度130℃、壓力32kPa(絕)(240mmHg),尿素濃度95％(質(zhì)量％);二段蒸發(fā)工藝參數(shù),溫度140℃、壓力3.4kPa(絕)(25.5mmHg),尿素濃度為99.7％(質(zhì)量％).通過對升膜式加熱器傳熱過程的細致分析,從而確定了計算加熱器傳熱過程的汽-液相熱負荷計算模型、蒸汽冷凝液膜給熱系數(shù)模型、尿液液