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尿素生產(chǎn)安全技術(shù)

  
評論: 更新日期:2011年05月04日

 尿素(H2NCONH2),又稱脲或碳酰胺,白色晶體,相對分子質(zhì)量在60.055。尿素大量存在于人類和哺乳動物的尿液中。尿素溶于水、乙醇和苯,幾乎不溶于乙醚和氯仿。

  尿素含氮量居固體氮肥之首,達46%以上為中性速效肥料,施于土壤中不殘留使土壤惡化的酸根,而且分解出來的二氧化碳也可為植物所吸收。

  尿素在工業(yè)上的用途亦很廣泛,可用于制造脲醛樹脂、聚胺酯等高聚物的原料,(用作塑料、噴漆、粘合劑)。還可作多種用途的添加劑(用作油墨材料、黏結(jié)油等),尿素還可用于醫(yī)藥、林業(yè)、制革、動物飼料、石油產(chǎn)品精制等方面。

  第一座以氨和二氧化碳為原料生產(chǎn)尿素的工業(yè)裝置是德國法本(I?G?Farben)公司于1922年建成投產(chǎn)的,采用熱混合氣壓縮循環(huán)。1932年美國杜邦公司(Du pont)用直接合成法制取尿素氨水,并在1935年開始生產(chǎn)固體尿素,未反應(yīng)物以氨基甲酸銨水溶液形式返回合成塔,是現(xiàn)今水溶液全循環(huán)法的雛形。

  中國的尿素工業(yè)發(fā)展始于1958年,先由南京永利寧廠建成日產(chǎn)10噸尿素的半循環(huán)生產(chǎn)法裝置,其后又在上海吳涇化工廠建成年產(chǎn)1.5萬噸的半循環(huán)法裝置。1975年中國第一套二氧化碳汽提法裝置亦在上海吳涇化工廠建成投產(chǎn)。20世紀70年代以來,我國興建年產(chǎn)30萬噸合成氨、52~60萬噸尿素聯(lián)合生產(chǎn)裝置的大型化肥生產(chǎn)廠。至今已建成30余套大化肥生產(chǎn)裝置,成為我國主要生產(chǎn)尿素的基地。這些尿素生產(chǎn)廠都以石油化工成品或半成品為原料,因而大都隸屬于石油化工行業(yè)。由于合成氨一尿素生產(chǎn)的緊密相關(guān)性,其生產(chǎn)工藝過程分別介紹如下。

  1.合成氨生產(chǎn)

  氮肥生產(chǎn)的主要過程主要環(huán)節(jié)是制取氫,而合成氨所需要的氮則直接或間接地來源于空氣。目前世界上大多數(shù)的氮肥廠均采用石化原料或其副產(chǎn)品來制取氫或一氧化碳,只有少數(shù)廠家采用電解水法制取氫,由于此法受電力成本制約,難以形成大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。

  用石化原料制取氫和一氧化碳的過程均為化學過程,從其反應(yīng)類型上來看,大致可分為烴類一蒸汽催化轉(zhuǎn)化法和烴類部分氧化法。前者所用原料一般為天然氣、油田氣、高爐氣、煉廠氣、石腦油等輕質(zhì)烴類;后者以煤和渣油等重質(zhì)烴類為主。

  國內(nèi)合成氨生產(chǎn)既有以天然氣、油田氣、石腦油等輕烴作原料的,也有以重油、渣油作原料的,從發(fā)展趨勢來看,為充分利用資源,應(yīng)以石油氣和重油為原料更為合理。

  合成氨兩種類型主要工藝流程示意如圖1所示。

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圖1? 烴類一蒸汽轉(zhuǎn)化法

  烴類一蒸汽轉(zhuǎn)化法其簡要的生產(chǎn)過程為:天然氣(主要成分為甲烷)經(jīng)脫硫后與水蒸氣混合,先進一段轉(zhuǎn)化爐,在適宜的壓力和溫度以及鎳系催化劑的作用下,大部分甲烷轉(zhuǎn)化為氫氣、一氧化碳和二氧化碳。然后在二段轉(zhuǎn)化爐引入空氣在爐內(nèi)燃燒繼續(xù)進行轉(zhuǎn)化,同時提供氨合成的主要成分氮氣。轉(zhuǎn)化氣中的一氧化碳在高、低變換爐中于不同的溫度和鐵系、銅系催化劑作用下與水蒸氣反應(yīng)生成氫氣和二氧化碳,變換氣中的二氧化碳被脫碳塔中溶液吸收送尿素車間。脫碳氣中的一氧化碳、二氧化碳于甲烷化在適宜的溫度下和鎳系催化劑作用下與氫反應(yīng)生成甲烷和水蒸氣。最后氮氫混合氣由壓縮機壓縮到24MPa送入合成塔,在540℃和鐵系催化劑作用下,氮氫氣進行合成氨反應(yīng)出塔氣經(jīng)冷卻使氨冷凝分出即為合成氨產(chǎn)品。

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圖2? 部分氧化法

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