摘要：自改革开放以来，我国科学技术大力发展，因此我国各个行业都呈现朝气蓬勃的发展趋势，化工行业也是如此，尿素的生产在化工行业中占据重要地位，那么在一般的制取尿素工作中，主要依靠二氧化碳汽提法进行制取。根据实际的工作来看，通过加热蒸汽量的合理调节以及汽提塔液位的合理设置，从而使尿素在生产当中具备操作简单、节约原料消耗的特点，受到尿素生产厂家的普遍青睐。本文对传统的二氧化碳汽提法的具体操作进行简要概述，并引入二氧化碳汽提法的新工艺手段，对比分析新旧工艺在尿素生产当中的优劣。
关键词：尿素生产 二氧化碳 汽提工艺 应用
现阶段，二氧化碳汽提法工艺是制取尿素的主要工艺，并且二氧化碳汽提工艺也得到了广泛的认可与运用，二氧化碳汽提法的工作原理为：：原料的选用为二氧化碳和氨，将原料放置在高温高压的环境当中，通过这两种气体自身的化学反应释放出热量，从而生成尿素。在以往的二氧化碳汽提法工艺当中，对于温度的控制以及蒸汽压力的要求相对比较严格，而正是因为严格的要求，才能够在保证安全生产的同时，提高尿素的生产质量。总的来说，二氧化碳汽提工艺可以在很大程度上提高尿素的生产效率，并且二氧化碳汽提工艺与其他工艺相比具有明显的优势与好处。
一、二氧化碳汽提法生产尿素的基本原理
1.1 汽提过程。二氧化碳进入到汽提塔之前，合成塔中的合成液会沿着塔底液体分布器与各管成液膜状流，并进入到低压分解塔中，与刚刚进入的二氧化碳进行逆流接触，并经历分解，二氧化碳从塔顶出塔，进入高压甲铵冷凝器中，降低氨分压，促进甲铵分解，生成尿素。在这个过程之中需要注意以下几方面。压力是二氧化碳汽提提高的主要方式；温度是尿素溶液当中游离氨以及甲铵的蒸出和分解中所吸收的重要条件；气液分布则是汽提塔中气体和液体比例变化的重要指标。其比例内容由液体分布器来决定，气液比例越高，汽提效率越高。
1.2 操作方法和合理化控制。在操作过程中，为了提高生产效率，一般需要注重加热蒸汽量、汽提塔液位和气液分布均匀这三个方面。其中加热蒸汽量需要进行合理调节。蒸汽压力的增加会使输入热量得到提高，会降低汽提液当中的含氨数量，从而提升反应效率。但在实际的测算过程中，测算人员发现，当蒸汽压力超过20kg/㎡时会对汽提塔造成不可逆的腐蚀效果，甚至会影响到安全生产，因此蒸汽压力的调节速度需要放缓，通过蒸汽温度的降低避免氨气和甲胺温度过高造成的巨大腐蚀性。但是蒸汽温度过低又会使低压系统变得更加难以操作，因此蒸汽压力和温度应该需要根据实际情况进行合理调节；汽提塔液位在一定范围内的升高或者降低虽然不会对液温温度和汽提效率造成直接影响，但是通常情况下为了保证汽提效率降低缩二脲的产生，会将液位设置偏低一些；汽提塔的气液分布不均一般是由于分布孔出现了阻塞和腐蚀，这种情况下汽提管中的气体和液体会产生相互作用，无法保障稳定运行。因此在使用过程中应当尽量避免因分布孔的腐蚀和阻塞给气液分布带来影响。
二、以某尿素生产企业为例，探究生产过程中易出现的设备问题
本文对某大型尿素生产企业的生产过程进行观察和研究，发现在二氧化碳汽提的过程当中，影响生产效率的主要因素是设备问题。本文经过总结归纳对该企业设备存在的诸多问题进行了概述。
2.1 氨泵，甲铵泵。氨泵在运行一段时间之后经常会出现压力不稳定的现象，探其原因，主要是由于泵内压力过高，造成了密封处泄露；甲铵泵在运送甲铵液进入高压圈时极其不稳定，压力波动巨大，原因为前置泵的扬程不符合要求。
2.2 高压喷射器。在工作初期，高压喷射器氨喷入口的流量过低，而该处的温度却出现下降趋势同时压力不断增高。这表明高压喷射器的弹性不能满足要求，同时抽吸能力不足。基于上述问题和原因，该公司进行了设备的维护和更换，其中氨泵加装了密封水站，提高了密封性；甲铵泵重新设计叶轮，并选用了A 字轮，提高了扬程；高压喷射器则选择更换喷针。借助上述措施的实施，该公司尿素产量转好。
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三、二氧化碳汽提法的工艺探讨
3.1 纯蒸汽升温钝化。在新工艺当中，需要在传统装置合成塔的大降液管位置加装一个蒸汽升温管，该升温管的压强需要保证为0.88MPa，蒸汽不再直接流入到合成塔内部，而是需要优先经过升温管使其中一部分蒸汽向上进入到高压洗涤口，另一部分下降到高压甲铵冷凝器，完成升温钝化，之后进入到合成塔中。
3.2 低压开车。与一般的高压开车经历四个小时稳定出料的方式不同，低压开车在降低了压力的同时，又将出料时间压缩到了三个小时以内，除了开车时间短能够有效降低能耗外，同时还可以延长机械的使用寿命。在低压开车的过程中，一般由两台二氧化碳压缩机共同工作完成，从而在投料和出料时能够保证放空阀的放空，从而节省了大量的电力能源，并且降低了噪音和生产废气对环境的影响。
3.3 高压调温水控制。为了使合成塔当中所形成的尾气能够得到高效大规模的回收，在汽提过程当中本文所选取的新工艺为借助低温控制实现的高压调温水系统控制方法。在应用过程中，利用脱氢系统自带的优秀脱氢能力将二氧化碳当中所含的大部分氢气有效脱出，由此可以使高调水温度得到降低，一般相较于传统工艺温度降低规模可达到50℃以上，极大地减轻了进行水加温的能源消耗，节约了生产设备的投资。
3.4 选用回流冷凝水降低冷凝发生的概率
在尿素生产的过程当中，甲铵的含量在回流冷凝液当中非常高，此时结晶温度标准达到了42℃。为了避免在生产过程中出现冷凝情况，可以选用引回水的方式使水温保持在 35℃之上，防止低温结晶。因此在一般选用的冷却水管当中，会选择使用半封闭循环水的方式来实现温度控制，既保证了小排水量的掌握，又能够避免冷水造成过大的影响。
四、工艺操作过程
4.1 加热蒸汽量的调节：在二氧化碳汽提工艺的工作过程中，通过提升加热蒸汽的压力，增加输入的热量，可以在很大程度上降低汽提液中氨气的含量，从而提高氨气的提取效率。但是综合实际的生产过程来看，如果蒸汽的压力值过高，一旦超过二十公斤每厘米，那么也会增加汽提的腐蚀危险。但是如果工艺的压力值过低，那么则会降低水解率，从而减少二脲的生成，对于防止腐蚀现象的生成具有一定的好处。但是在蒸汽量改变的同时，汽提液中氨含量也会相应发生改变，因此将增加低压系统的操作难度，并且会造成返回水塔的水量过多，所以这就要求在调节蒸汽量的过程中，做到操作缓慢，并且严格控制调节的区间，最大限度减少系统的波动，最大限度提升工作效率。
4.2 汽提塔液位的调节：液位在一定范围内变动对出液温度和汽提效率没有影响，但为减少尿素水解损失和缩二脲的生成，汽提塔液位应尽可能控制低些。
4.3 保证汽提塔气液分布均匀的必要性：当汽提塔液体分布孔发生堵塞或腐蚀扩大时，各汽提管内液体流量就会有多有少。汽提管内气体流量和液体流量是有相互作用的，液体流量增大的汽提管，因液膜增厚，气体通径减少，阻力增加，气体通过量就要小些；相反液体流量小的汽提管，对气体的阻力较小，气体通过量反而较大。并且液体流量增大，出液中氨含量升高，汽提效率下降，甲胺分解吸热减少，出液温度升高。因而保证汽提塔液体分布均匀，是维持系统稳定运行的关键。
五、结束语
综合上文内容，尿素是化工行业中的重要物质，那么二氧化碳汽提法又是制取尿毒的重要工艺，同时，二氧化碳汽提法也是尿素生产方法当中较为广泛和有效的一种，其所具有的诸多优点是其他方式所无法取代的。但是在实际使用过程中，往往会由于机械设备存在的故障导致尿素生产的效率过低。因此本文探究出汽提法中的新工艺可以应用于传统的二氧化碳汽提生产过程中，尤其是低压开车的应用，可以很大程度上节约时间和能源，提高生产效率。
参考文献
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论文作者:郭晓杰
论文发表刊物:《防护工程》2017年第32期
论文发表时间:2018/3/22
标签：尿素论文; 蒸汽论文; 二氧化论文; 提法论文; 工艺论文; 高压论文; 压力论文; 《防护工程》2017年第32期论文;