尿素生产技术进展问题研究

王新敏 史新丽（塔里木油田石化分公司 新疆 库尔勒 841000）

引言

尿素是一种含氮量非常高的化肥，我国生产的氮肥中，尿素的比例占到了60%，而且尿素可以和其他肥料一起制作出复合肥料，为我国的农业发展做出了很大的贡献，同时，尿素还是重要的化工原料，其需求量巨大。回顾尿素的工艺历史，在1773年首次提纯尿素后，人们在实验室开始了研制尿素的生产，到20世纪30年代后，才逐步开始了工业化的生产阶段，生产技术不断取得了进步，本文对尿素的生产技术进展进行研究，具体分析如下。

一、二氧化碳气提法

这种方法是利用二氧化碳进行气提，在1967年投入工业化运行，由于这种方法流程并不复杂，设备相对较少，因此在上世纪70年代得到了快速的发展，到上世纪90年代后，这种技术进行了较大幅度的改进，简要分析如下。

为了进一步提高设备的安全性能，添加了原料气体脱氢的设备。对合成塔的构造进一步改造，利用高效板进一步提高了转化率，而且使合成塔的高度和体积有所降低。把原先立式降膜式甲铵冷却器改造成水平池式，而且将它作为初级反应器，进一步使合成塔的体积和高度降低。

通过这些技术进步，将反应器改为水平状态，可以解决原先塔顶聚集大量气体的问题，产生同等低压蒸汽时所需的冷却面减少一半，而且使进料实现了连续化，使工厂的框架进一步降低，减少了投资成本[1]。

二、氨气提法

这种方法是利用氨进行气提，再1970年投入工业化运行，其基本工序同二氧化碳气提法基本一致，不同的地方在于提高了氨与二氧化碳的比例（摩尔比提升到3.3—3.6），这样就使汽提塔中氨的比例变大，从而实现自气提的目的。

这种方法将氨与二氧化碳的比例变大，使二氧化碳的转化率增加，使之后的回收负荷减少，而且通过这种比例的调整，也可以使设备的腐蚀速率降低，在开始生产前不必再对高压设备内部进行钝化处理，在意外停车后，也不必急需进行排放，可以暂时封闭几天，不仅减少了损失，而且可以快速转入运行，节约了时间。

近年来氨气提法不断取得了技术上的进展，增加了吸收塔来进一步回收低压系统排放的氨；汽提塔换热设备从原先的钛金属改为衬锆双金属不锈钢，降低了材料费用，而且耐冲刷；柱式高压氨泵由原先的密封油替换为脱盐水，降低了油的消耗量；在造粒技术上改为转鼓造粒，这样进一步增加了尿素成品的硬度，使成品颗粒变大，不容易发生结块。

三、ACES法

这种方法能够进一步节约能源和降低投资，通过将二氧化碳气提法与全循环工艺的高转化率相结合的一致方法，在合成塔内氨与二氧化碳的摩尔比为4.0，使设备的腐蚀降低到可以忽略的程度，再190摄氏度和17.1兆帕的情况下，使转化率达到了三分之二，较大幅度地减少了用于分解和分离未反应所需的蒸汽用量[2]。这是目前资源消耗最低的一种尿素生产技术，在高中压设备中全部采用新开发的不锈钢，能够将腐蚀的问题彻底解决。这套生产技术的不足在于设备有相应增加，使控制变得复杂，增加了一次投资的成本，在维修时也显得有些不便。

四、热循环法

这套工艺更加适合于老厂改造，而且二氧化碳的转化率得到了提高，使投资成本进一步降低。

这种方法的特点是设计了等温尿素合成塔，能够将转化率提高到接近80%，而且从热平衡的角度进行考虑，将40%的二氧化碳直接投入到中压吸收部位，然后与尿素溶液利用换热设备进行换热，能够使尿素溶液的浓缩率升高到接近90%，从而降低了蒸汽和冷却水的用量，同时也减少了二氧化碳的消耗。这套工艺将造粒塔的结构进行了改造，使空气从塔底进入后从塔顶抽出，将造粒的喷头直接安装在了空气抽出口与塔壁中间，使造粒塔的效率大为提高。

五、尿素生产技术的选择

原材料的消耗是尿素生产过程中最重要的能耗。从不同技术原材料的消耗上分析，氨与二氧化碳气提法的原材料消耗几乎相等，从总的能耗方面进行分析，等压双气提的能耗最低，不过相差并不多。从以上的分析可以看出，各种尿素生产技术均有一定的优点，因此在尿素生产技术选择时，要因地制宜的选择最合理的生产技术，通过考虑设备的稳定性、投资的成本和投资收益，来最终决定最佳的生产技术。

总结

随着科技的不断发展，尿素的生产技术已经逐渐成熟，从本文分析可以看出，各项技术的能耗相差并不大，在今后的技术进展中要进一步降低成本和维修费用，在选择尿素生产技术使，要重复考虑综合的因素，来决定尿素生产技术的选择。

[1]颜廷昭，徐荣.尿素生产技术进展评述[J].化工生产与技术，2001，（3）：21-22

[2]唐文骞.尿素生产技术的新进展 [J].煤化工，2000，(2):13—16.

[3]闫学峰.尿素生产技术进展及下游产品开发[J].科技情报开发与经济，2007，17（15）:150