摘要：本文介绍了不同尿素工艺的优越性、缺点，并进行了对比总结，提出了作者对不同尿素工艺的见解。
关键词：尿素；生产工艺；运行和消耗；优越性；比较；
目前，国际上的尿素生产工艺主要有水溶液全循环、CO2汽提、氨汽提以及日本的ACES工艺。上述前两种尿素工艺是国内较常采用的，ACES尿素装置建设的较少，而氨汽提尿素工艺在我国的尿素装置中，除上个世纪八九十年代主要有中石化和中石油等垄断国企引进建设的几套年产52万t尿素装置外，国内其他企业采用该工艺建设的尿素装置也比较少。
一、水溶液全循环工艺和CO2汽提工艺尿素的生产运行和消耗
1.1 水溶液全循环尿素工艺
水溶液全循环尿素装置从上个世纪六七年代开始建设，八九十年代开始快速建设到目前为止，早已解决了我国农业生产用肥的需求，并且已经较多的出口。这其中水溶液全循环法尿素装置做出了巨大的贡献，也占据了尿素产量的大半壁江山。这都表现出了水溶液全循环尿素工艺装置的生产运行稳定，生产负荷加、减调节比较灵活和方便，生产操作弹性范围比较大，改造增产潜力比较大。通过改造增产，大多数水溶液全循环尿素生产装置基本上都达到了其设计能力的150%-300%。同时，产品质量较好控制，正常生产负荷时都能达到优级品。
水溶液全循环尿素装置的腐蚀性较温和，特别是尿素合成塔、中压分解和加热设备的腐蚀速率都比较小，尿素成品中镍含量均较低，为降低进尿素合成塔二氧化碳气体中的氧含量提供了可能，这也就是正常负荷生产时进尿素合成塔二氧化碳气体中氧含量一般控制在0.4%-0.6%（体积百分比），即可满足工艺要求的理论基础。
水溶液全循环尿素工艺经过几十年的改造和运行经验积累，各项消耗降低都较为明显，甚至达到了比较优秀的水平。电耗一般可以控制在140-155k W•h/t尿素（包括循环水的动力电），电耗的高低主要与生产负荷的大小、二氧化碳转化率的高低、冷凝器传热效果的好坏、气温的高低、操作管理水平等有关。
水溶液全循环尿素工艺的蒸汽消耗一般可以控制在1 000-1 300kg/t尿素。蒸汽消耗的高低也与生产负荷的大小、二氧化碳转化率的高低、冷凝器传热效果的好坏、操作管理水平等有关，但更重要的是与对整套尿素装置热力系统网络的综合改造、高低品位热量的合理利用有关，或与相关联装置的整体热力网络的综合改造、热量的合理利用有关。
水溶液全循环尿素工艺的氨耗大部分企业都能控制在573-580kg/t尿素，部分生产管理好的企业已能降到575kg/t尿素以下。
1.2 CO2汽提尿素工艺
CO2汽提法尿素也是一种非常优秀的尿素工艺，其生产运行也非常稳定，新装置开车后很快就能达到设计生产能力。生产运行的调节非常方便、简单，但其操作弹性不如水溶液全循环尿素装置，相对于水溶液全循环尿素装置，其生产负荷操作弹性比较小。由于其高压设备多，改造比较困难，装置的增产、挖潜改造潜力较小，一般情况下达到设计生产能力的130%，就比较理想了。要想改造达到设计生产能力的130%以上，有比较大的困难。CO2汽提法尿素工艺的产品质量控制也比较稳定，正常生产负荷时一般能控制到一级品至优级品范围。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但其优级品的缩二脲含量相较于水溶液全循环尿素装置的优级品要高一些。
CO2汽提尿素装置的工艺物料的腐蚀性也较温和，但相较于水溶液全循环尿素装置的腐蚀性要稍高一些，尿素成品中镍含量也相对较高。由于CO2汽提尿素工艺的氨碳比较低，工艺物料对设备、管道的腐蚀性相对较高。因此，为了降低对设备、管道的腐蚀，生产运行中二氧化碳气体中的氧含量控制要高一些，一般控制在0.8%（体积比）左右，需要停车时控制的更高一些，要达到1.0%以上。同时，为了防止尿素合成塔的腐蚀，尿素合成塔的停车保压时间规定8h以内，但一般情况下不得超过24h。
CO2汽提尿素工艺的主要原理就是在13.5MPa下，进行高压尿素合成以及CO2汽提分离和冷凝。采用共沸物下的氨碳摩尔比作为操作控制最佳指标进行操作，尽可能在较低的最佳氨碳比下获得尽可能高的冷凝温度，以提高副产蒸汽的能量品位。该工艺没有中压系统，流程短，高压系统操作压力低，操作温度适中，设备、管道腐蚀相对较轻。
二、两种尿素工艺的优点比较
2.1水溶液全循环尿素工艺的优点
水溶液全循环尿素工艺生产装置的静止高压设备较少，只有尿素合成塔及液氮预热器为高压设备，其他均为中压和低压设备，所以该尿素工艺生产装置的技术改造比较容易、方便，改造潜产潜力较大。由于该工艺高压设备较少，高压系统停车保压时间可以达到24h，所以生产装置的中小检修一般可以在尿素合成塔允许的停车保压时间内完成，减少了高压系统排放的次数，降低了尿素的消耗。由于氨碳比控制较高，中低压分解系统温度控制适当，尿素产品质量较容易控制，一般可以控制在优级品范围内。水溶液全循环尿素工艺生产装置的数量在我国现阶段尿素生产中占有绝对优势，经过该工艺尿素企业和科研、设计、制造等单位的共同努力研究、探究和生产实践经验的积累总结，水溶液全循环尿素工艺生产装置从设计、建造、技术改造、工艺操作到生产综合管理都积累了相当丰富的经验，是具有中国小氮肥企业特色的最成熟的尿素工艺。
2.2 CO2气提法尿素工艺的优点
CO2气提法尿素工艺生产装置的工艺流程较短，在操作调节方面比较简单、方便。该工艺的特点是采用共沸物下的NH3/CO2摩尔比为2.89作为操作控制最佳指标进行操作，大部分未反应生成尿素的氮和二氧化碳在高压系统内循环继续反应生成尿素，只有较少的氨和二氧化碳需要在低压部分进行回收，液氨泵和甲铵泵的台数较少，动力消耗较少，并且该工艺高压系统的操作压力较低，为13.5~14.5MPa，使液氨泵和甲铵泵的运行周期较长，维修费用较少。该工艺能够回收较高品味的甲铵反应热，产生0.4MPa的低压蒸汽，除本系统加热使用外还可剩余少部分富裕低压蒸汽供外系统使用。
结束语
通过以上对水溶液全循环和CO2汽提尿素装置各个方面进行的比较分析，可以得出如下结论。
（1）水溶液全循环和CO2汽提尿素工艺的综合消耗相差不大，各项消耗都比较低。
（2）水溶液全循环尿素的主要优点就是易于改造、增产潜力大、装置投资相对较低。
（3）CO2汽提尿素装置的单套生产能力较大，适合于今后大合成氨企业的建设。
（4）水溶液全循环尿素的水碳比可以控制的弹性范围较大一些，而CO2汽提尿素装置的水碳比可以控制的弹性范围较小。
论文作者:杨超
论文发表刊物:《基层建设》2018年第34期
论文发表时间:2019/1/4
标签：尿素论文; 水溶液论文; 工艺论文; 装置论文; 操作论文; 高压论文; 较少论文; 《基层建设》2018年第34期论文;