本实用新型属于尿素生产设备领域，具体涉及一种用于二氧化碳气提法尿素生产工艺的节能提产装置。
背景技术：
尿素是一种重要的农业氮肥，通常采用nh3和co2来合成。为了尽可能利用尿素合成反应的原料，一般基于气提法配置回收系统。根据原料配比的氨过量程度，尿素合成回收系统的气提法分为二氧化碳气提法和氨气提法。二氧化碳气提法中，为了实现冷凝液中原料的回收，需要经过水解、解吸两个过程，完成深度水解。但是，上述方法需要水解和解吸两种装置，同时回收的成分直接返回回收系统，因此同时有大量的水分返回尿素合成过程，由于水碳比的增加而不利用于尿素反应的正向进行，高能耗，合成转化率低。
技术实现要素：
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本实用新型旨在提供一种用于二氧化碳气提法尿素生产工艺的节能提产装置，实现尿素合成系统水碳比的主动控制，提高尿素合成的转化率。
为了实现上述目的，本实用新型实施例采用如下技术方案：
本实用新型实施例提供了一种用于二氧化碳气提法尿素生产工艺的节能提产装置，所述二氧化碳气提法尿素生产工艺的设备，包括尿素合成塔、高压洗涤器、二氧化碳气提塔、低压精馏塔、低压冷凝器、低压分离罐及中压吸收塔，所述节能提产装置包括：中压解吸水解塔、由预浓缩器、后冷器和喷射器组成的预浓缩组件和由中压甲铵冷凝器、中压分离罐组成的中压甲铵冷凝组件；其中，
所述中压解吸水解塔分为相互连通的上段和下段，下段上部侧面具有与冷凝液槽连通的冷凝液进口，下段中部侧面具有与高压洗涤器连通的高压系统气进口，下段下部侧面具有中压蒸汽进口，下段底部具有净化水出口；上段底部具有一个升气帽，升气帽上侧设置有分离器；上段下部侧面具有与精馏塔连通的冷尿液出口，上段上部侧面具有与气提塔底连通的冷尿液进口，上段顶部具有与预浓缩器连通的水解气相出口；所述中压解吸水解塔下段中部设置有换热器，用于冷凝液与高压系统气的气液混合相，与中压蒸汽换热；
所述预浓缩器、后冷器、喷射器依次相连，所述预浓缩器分为相互连通的上段和下段，下段底部具有一个与精馏塔液相出口连通的精馏液相进口，下段下部侧面具有一个同时与中压解吸水解塔的水解气相出口和低压分离罐液相出口连通的混合气液进口，下段上部具有一个与中压甲铵冷凝器底部连通的混合气液出口；上段下部具有一个与尿液槽连通的浓缩液出口，顶部具有一个与后冷器连通的气相出口；所述后冷器用于气液的冷却，具有另一出口，连通于所述低压吸收塔的出液管，将冷却后的冷凝液汇入冷凝液槽，将气相送入喷射器；所述喷射器用于气相排空；
所述中压甲铵冷凝器底部具有一个与所述预浓缩器下段上部的混合气液出口连通的冷凝进口，上部侧面具有第一出口；所述中压分离罐中部侧面具有一个与所述中压甲铵冷凝器上部侧面的第一出口连通的第一进口，底部具有一个与高压洗涤器进口连通的第二出口，顶部具有一个与低压甲铵冷凝器底部连通的第三出口。
上述方案中，所述中压解吸水解器及中压甲铵冷凝器采用2.0～2.5mpa。
上述方案中，所述中压解吸分解塔下段中部高压系统气进口相连的高压系统气管线上设置有止逆阀。
上述方案中，与所述高压系统气进口连通的高压系统气管路，进入中压分解器后设置有减压阀，且减压阀后设置有分布管。
上述方案中，在中压解吸水解塔下段设置有气液分布板，所述气液分布板包括塔板及分布单元；分布单元包括降液装置、升气装置，且降液装置和升气装置上均设置有开孔。
本实用新型实施例所提供的技术方案具有如下有益效果：
通过设置中压解吸水解塔，对高压系统气和冷凝液进行混合后，与中压蒸汽通过换热器进行热交换；热交换后获得水解生成的气相，再与冷尿液进行热交换，不但实现了深度水解，对冷凝液中的原料进行回收再利用，提高了气相分布的均匀性及热量回收效率；同时降低了中压分解塔分离器顶部气相中的水含量，实现了对尿素合成系统水碳比的主动控制，提高了尿素合成的转化率。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1是现有技术中二氧化碳气提法尿素生产工艺设备连接图；
图2是本实用新型实施方式提供的用于二氧化碳气提法尿素生产工艺的节能提产装置结构示意图；
图3是图2所示节能提产装置的设备连接图。
附图标记说明：
01-深度水解装置；10-中压解吸水解塔；11-换热器；12-升气帽；13-分离器塔盘；20-预浓缩组件；21-预浓缩器；22-后冷器；23-喷射器；30-中压甲铵冷凝组件；31-中压甲铵冷凝器；32-中压分离罐；4-尿液槽；5-冷凝液槽；61-尿素合成塔；62-高压洗涤器；63-二氧化碳气提塔；64-高压甲铵冷凝器；71-低压精馏塔；72-低压甲铵冷凝器；73-低压分离罐；81-中压吸收塔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关实用新型，而非对该实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与实用新型相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
图1是目前二氧化碳气提法尿素合成工艺设备连接示意图。如图1所示，所述尿素合成工艺的设备，包括尿素合成塔61、高压洗涤器62、二氧化碳气提塔63、高压甲铵冷凝器64、低压精馏塔71、低压冷凝器72、低压分离罐73、中压吸收塔81、尿液槽4、冷凝液槽5及深度水解装置01。中压吸收塔81中分离出的冷凝液存储在冷凝液槽5中，进入深度水解装置01的解吸塔中，完成解吸后进入水解塔中，完成解吸和水解的塔顶气直接返回回收系统，此时的塔顶气中含有大量热量及大量水分。
如图2和图3所示，本实用新型实施方式提供了一种用于二氧化碳气提法尿素生产工艺的节能提产装置，包括：中压解吸水解塔10、预浓缩组件20和中压甲铵冷凝组件30，其中，所述预浓缩组件20包括预浓缩器21、后冷器22和喷射器23；所述中压甲铵冷凝组件30包括中压甲铵冷凝器31、中压分离罐32。
所述中压解吸水解塔10分为相互连通的上段和下段，其中下段上部侧面具有与冷凝液槽5连通的冷凝液进口，下段中部侧面具有与高压洗涤器72连通的高压系统气进口，下段下部侧面具有中压蒸汽进口，下段底部具有净化水出口；上段底部具有一个升气帽12，升气帽12上侧设置有分离器塔盘13和填料；上段下部侧面具有与精馏塔21连通的冷尿液出口，上段上部侧面具有与气提塔31底连通的冷尿液进口，上段顶部具有与预浓缩器21连通的水解气相出口。所述中压解吸水解塔10下段中部设置有换热器11，用于冷凝液与高压系统气的气液混合相，与中压蒸汽换热。
所述预浓缩器21、后冷器22、喷射器23依次相连，所述预浓缩器21分为相互连通的上段和下段，下段底部具有一个与精馏塔71液相出口连通的精馏液相进口，下段下部侧面具有一个同时与中压解吸水解塔10的水解气相出口和低压分离罐73液相出口连通的混合气液进口，下段上部具有一个与中压甲铵冷凝器72底部连通的混合气液出口；上段下部具有一个与尿液槽4连通的浓缩液出口，顶部具有一个与后冷器22连通的气相出口。所述后冷器22用于气液的冷却，具有另一出口，连通于所述低压吸收塔81的出液管，将冷却后的冷凝液汇入冷凝液槽5，将气相送入喷射器23；所述喷射器23用于气相排空。
所述中压甲铵冷凝器31底部具有一个与所述预浓缩器21下段上部的混合气液出口连通的冷凝进口，上部侧面具有第一出口；所述冷凝器31内部具有调温水弯管，用于执行冷凝操作。所述中压分离罐32中部侧面具有一个与所述中压甲铵冷凝器31上部侧面的第一出口连通的第一进口，底部具有一个与高压洗涤器62进口连通的第二出口，顶部具有一个与低压甲铵冷凝器71底部连通的第三出口。
所述中压解吸水解器10及中压甲铵冷凝组件30采用中压均为2.2mpa。
在本实用新型的一个具体实施例中，所述中压解吸分解塔10下段中部高压系统气管线加装止逆阀，防止高压系统气反串引起中压解吸水解塔憋压，确保装置稳定运行。进一步地，减压阀后气相管路进入中压分解器后增设分布管，以实现气相管路中高压气与液相的汇合获得气液两相。
在本实用新型的一个具体实施例中，在中压解吸水解塔下部增设气液分布板，以保证气液分布的均匀性。
当采用上述二氧化碳气提法尿素生产线的节能提产装置进行尿素生产时，其节能提产过程如下：
在水解塔下段，来自于冷凝液槽的冷凝液经进料泵加压后，从冷凝液进口进入中压解吸分解塔，与来自于高压系统的高压洗涤气混合；混合后与200℃的中压蒸汽在中压解吸水解塔中部的换热器上进行热交换，同时，冷凝液在中压解吸水解塔内经中压蒸汽加热气提后，冷凝液中的尿素发生水解生成氨和二氧化碳，与冷凝液中游离的氨、二氧化碳和水通过水解塔上段底部的升气帽以气相进入分离器塔盘。所述气相经换热器换热至185℃后进入中压解吸水解塔上段顶部，水解塔顶部压力2.2mpa。通过中压蒸汽的气提作用，使冷凝液中的尿素深度水解并释放潜热，水解后的冷凝液成为净化水，从净化水出口排出。这里排出的净化水尿素和氨含量低于5ppm，后续可满足水资源的再利用。
在水解塔上段，通过升气帽进入分离器的气相，与来自于二氧化碳气提塔底部的冷尿液进行热交换，从水解塔上段顶部排出，释放显热，温度为180℃；冷尿液完成热交换升温后的冷尿液进入精馏塔。
在热交换中利用中压解吸分解器中换热管对气相进行分布，使气提-水解塔顶气通过升气帽进入上段后与冷尿液充分接触，并降低对中压分解塔分离器填料或塔盘的冲击，充分回收气提-水解塔顶气的热量(包括潜热和显热)，同时减少了甲铵溶液中的水含量，从而降低了返回尿素合成塔的水碳比，实现了对尿素合成塔水碳比的主动控制，提高了尿素合成转化率，同时降低了后续低压系统循环量，提高了后续装置的操作弹性。
在预浓缩器中，来自于水解塔的气相与来自于低压冷凝器分离罐的液相混合后进入预浓缩器中，以气液混合的形式再与来自于精馏塔的气相进行混合，在预浓缩器中进行预浓缩，气液混合相中符合条件的成分浓缩为尿液，汇入尿液槽中；剩余的气相通过后冷器冷却后的液相汇入冷凝槽，气相通过喷射器放空。
在中压甲铵冷凝器中，来自于预浓缩器的气液混合相从底部进入冷凝器中，在调温水的作用下达到预设温度后进入中压分离罐，完成气液混合相的气液分离，其中气相自中压分离罐顶部进入低压冷凝系统，液相自压分离罐底部进入高压冷凝系统，返回尿素合成过程。
由以上技术方案可以看出，本实用新型实施方式提供的二氧化碳气提法尿素生产工艺节能提产装置，解决了现有氨气提法尿素生产工艺中工艺冷凝液深度水解系统的不足的问题，充分利用现有设备，实现将塔顶气相热量全部用于提高中压分解器和中压解吸水解塔分离器中氨基甲酸铵的分解，通过分布管和分布板，提高了气相及气液混合相的分布均匀性；同时降低中压分解塔分离器顶部气相中的水含量，实现对尿素合成系统水碳比的主动控制，提高尿素合成的转化率，降低后续回收系统的循环量，从而实现节能提产。
以上描述仅为本实用新型的较佳实施例及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本实用新型中所涉及的实用新型范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，也应涵盖在不脱离所述实用新型构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本实用新型中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征互相替换而形成的技术方案。
1.一种用于二氧化碳气提法尿素生产工艺的节能提产装置，所述二氧化碳气提法尿素生产工艺的设备，包括尿素合成塔、高压洗涤器、二氧化碳气提塔、低压精馏塔、低压冷凝器、低压分离罐及中压吸收塔，其特征在于，所述节能提产装置包括：中压解吸水解塔、由预浓缩器、后冷器和喷射器组成的预浓缩组件和由中压甲铵冷凝器、中压分离罐组成的中压甲铵冷凝组件；其中，
所述中压解吸水解塔分为相互连通的上段和下段，下段上部侧面具有与冷凝液槽连通的冷凝液进口，下段中部侧面具有与高压洗涤器连通的高压系统气进口，下段下部侧面具有中压蒸汽进口，下段底部具有净化水出口；上段底部具有一个升气帽，升气帽上侧设置有分离器；上段下部侧面具有与精馏塔连通的冷尿液出口，上段上部侧面具有与气提塔底连通的冷尿液进口，上段顶部具有与预浓缩器连通的水解气相出口；所述中压解吸水解塔下段中部设置有换热器，用于冷凝液与高压系统气的气液混合相，与中压蒸汽换热；
所述预浓缩器、后冷器、喷射器依次相连，所述预浓缩器分为相互连通的上段和下段，下段底部具有一个与精馏塔液相出口连通的精馏液相进口，下段下部侧面具有一个同时与中压解吸水解塔的水解气相出口和低压分离罐液相出口连通的混合气液进口，下段上部具有一个与中压甲铵冷凝器底部连通的混合气液出口；上段下部具有一个与尿液槽连通的浓缩液出口，顶部具有一个与后冷器连通的气相出口；所述后冷器用于气液的冷却，具有另一出口，连通于低压吸收塔的出液管，将冷却后的冷凝液汇入冷凝液槽，将气相送入喷射器；所述喷射器用于气相排空；
所述中压甲铵冷凝器底部具有一个与所述预浓缩器下段上部的混合气液出口连通的冷凝进口，上部侧面具有第一出口；所述中压分离罐中部侧面具有一个与所述中压甲铵冷凝器上部侧面的第一出口连通的第一进口，底部具有一个与高压洗涤器进口连通的第二出口，顶部具有一个与低压甲铵冷凝器底部连通的第三出口。
2.根据权利要求1所述的用于二氧化碳气提法尿素生产工艺的节能提产装置，其特征在于，所述中压解吸水解器及中压甲铵冷凝器采用2.0～2.5mpa。
3.根据权利要求1所述的用于二氧化碳气提法尿素生产工艺的节能提产装置，其特征在于，所述中压解吸分解塔下段中部高压系统气进口相连的高压系统气管线上设置有止逆阀。
4.根据权利要求3所述的用于二氧化碳气提法尿素生产工艺的节能提产装置，其特征在于，与所述高压系统气进口连通的高压系统气管路，进入中压分解器后设置有减压阀，且减压阀后设置有分布管。
5.根据权利要求1所述的用于二氧化碳气提法尿素生产工艺的节能提产装置，其特征在于，在中压解吸水解塔下段设置有气液分布板，所述气液分布板包括塔板及分布单元；分布单元包括降液装置、升气装置，且降液装置和升气装置上均设置有开孔。
技术总结