一种尿素合成装置及其合成方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于一种尿素合成装置及其合成方法；包括空气输送管道和水输送管道，空气输送管道与深冷分离空气装置的进口相连，深冷分离空气装置的氮气出口与通过第一三通与氮氢气压缩装置的进口相连，深冷分离空气装置的氧气出口通过第二三通与锅炉装置氧气进口相连；水输送管道与光分解水反应装置的进口相连，光分解水反应装置的氧气出口与第二三通的第三端相连，光分解水反应装置的氢气出口与第一三通的第三端相连；锅炉装置包括锅炉装置氧气进口、锅炉装置燃料进口、锅炉装置脱盐水进口、锅炉装置冷凝液进口、锅炉装置烟气出口和锅炉装置蒸汽出口；具有结构设计合理、工艺简单、可操作性强、节约化石能源和电力能源和对环境友好的优点。

Urea synthesis device and synthesis method thereof

The present invention relates to a urea synthesizing apparatus and method; including air pipeline and water pipeline, air inlet pipeline and cryogenic air separation device is connected to the cryogenic air separation plants nitrogen exports and imports by 13 and the nitrogen hydrogen compression device connected to the air cryogenic separation device of oxygen through the export import two or three pass boiler device connected with oxygen; water pipelines and imported water splitting reaction device is connected to the water splitting reaction device and the oxygen outlet two or three through the end of third. The photocatalytic water splitting reaction device and the hydrogen outlet 13 through the third end connected device comprises a boiler plant boiler; boiler, oxygen inlet fuel imports, boiler desalted water inlet, boiler condensate, boiler flue gas inlet device and boiler steam outlet The utility model has the advantages of reasonable structural design, simple process, strong operability, saving fossil energy and electric power, and friendly environment.

【技术实现步骤摘要】
一种尿素合成装置及其合成方法
本专利技术属于尿素合成
，具体涉及一种尿素合成装置及其合成方法。
技术介绍
能源危机和环境恶化是当前人类社会所面临的两个重大问题，开发可持续利用的清洁能源是解决上述问题的有效途径。尿素是目前我国施用量最大的一种化学氮肥；其主要以合成氨和CO2为原料合成，合成氨工业发展历经百年发展已非常成熟，目前已工业化的合成氨工艺主要以煤、天然气、渣油为原料，以上三种资源全部为不可再生资源，且生产工程中产生大量的废弃物，属高污染型工业，且具有化石能源消耗量大、工艺繁琐需要煤气净化装置进行净化、且电力能源消耗大的缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足而提供一种结构设计合理、工艺简单、可操作性强、节约化石能源和电力能源和对环境友好的一种尿素合成装置及其合成方法。本专利技术的目的是这样实现的：包括空气输送管道和水输送管道，空气输送管道与深冷分离空气装置的进口相连，深冷分离空气装置的氮气出口与通过第一三通与氮氢气压缩装置的进口相连，深冷分离空气装置的氧气出口通过第二三通与锅炉装置氧气进口相连；水输送管道与光分解水反应装置的进口相连，光分解水反应装置的氧气出口与第二三通的第三端相连，光分解水反应装置的氢气出口与第一三通的第三端相连；锅炉装置包括锅炉装置氧气进口、锅炉装置燃料进口、锅炉装置脱盐水进口、锅炉装置冷凝液进口、锅炉装置烟气出口和锅炉装置蒸汽出口；所述锅炉装置燃料进口与燃料输送管道相连，锅炉装置脱盐水进口与脱盐水管道相连，锅炉装置烟气出口依次通过锅炉烟气除尘及脱硫装置、二氧化碳提纯装置和二氧化碳压缩机装置与尿素合成装置的二氧化碳进口相连；锅炉装置蒸汽出口分别与第一汽轮机装置的蒸汽进口和第二汽轮机装置的蒸汽进口相连，第一汽轮机装置的冷凝液出口和第二汽轮机装置的冷凝液出口分别与锅炉装置冷凝液进口相连，第一汽轮机装置的动力输出端与深冷分离空气装置内部的空压机的动力输入端相连；第二汽轮机装置的动力输出端与氮氢气压缩装置的动力输入端相连；氮氢气压缩装置的出口通过氨合成装置与尿素合成装置的液氨进口相连；所述尿素合成装置的出口与成品尿素储仓相连。优选地，所述的锅炉装置为纯氧燃烧锅炉。优选地，所述的氨合成装置与尿素合成装置之间设有液氨泵。一种尿素合成装置的合成方法，包括如下步骤：步骤一：空气输送管道中的空气经过深冷分离空气装置进行分离，分离后的氮气通过深冷分离空气装置的氮气出口进入第一三通内，分离后的氧气通过氧气出口进入第二三通内；氮气的摩尔浓度不小于99.9％，氮气的压力为1.0～8.0MPa；氧气的摩尔浓度不小于99.9％，氧气的压力为0.1～1.0MPa；步骤二：水输送管道中的水通过光分解水反应装置中的催化剂催化分解生成氢气和氧气，催化剂催化分解生成的氢气进入第一三通内，催化剂催化分解生成的氧气进入第二三通内；氢气纯度不小于99.9％，氢气的压力为0.1MPa～1.0MPa；氧气纯度不小于99.9％，氧气的压力为0.1MPa～1.0MPa；步骤三：所述步骤一中进入第二三通内的氧气与所述步骤二中进入第二三通内的氧气混合后通过锅炉装置氧气进口进入锅炉内与通过锅炉装置燃料进口进入的燃料燃烧生成锅炉烟气，其燃烧产生的热量使锅炉装置脱盐水进口中进入的脱盐水和锅炉装置冷凝液进口进入的冷凝液产生高压蒸汽；所述的锅炉烟气中的二氧化碳摩尔浓度不小于90％；所述高压蒸汽的压力为7～15MPa；步骤四：所述步骤三中压力为7～15MPa的高压蒸汽分别进入第一汽轮机装置和第二汽轮机装置内产生机械能，第一汽轮机装置产生的机械能驱动深冷分离空气装置内部的空压机运动，第二汽轮机装置产生的机械能驱动氮氢气压缩装置运动；压力为7～15MPa的高压蒸汽进入第一汽轮机装置和第二汽轮机装置的体积比为1∶10～10∶1；步骤五：所述步骤四中分别进入第一汽轮机装置和第二汽轮机装置内的高压蒸汽经过第一汽轮机装置和第二汽轮机装置成为蒸汽冷凝液，所述蒸汽冷凝液分别第一汽轮机装置的冷凝液出口和第二汽轮机装置的冷凝液出口分别进入锅炉装置内循环使用；所述蒸汽冷凝液的温度为温度20～95℃；步骤六：使步骤三中所述二氧化碳摩尔浓度不小于90％的锅炉烟气中通过锅炉烟气除尘及脱硫装置进行除尘和脱硫；所述的除尘方式为：布袋除尘、电除尘或超重力除尘之一；脱硫工艺为：氨法脱硫或石灰石法脱硫之一；经过锅炉烟气除尘及脱硫装置后的锅炉烟气中含尘量不大于30mg/Nm3，二氧化硫含量不大于5mg/Nm3，二氧化碳的摩尔浓度不小于95％，一氧化碳和氮气的总体积分数不大于5％；步骤七：使步骤六中所述的经过锅炉烟气除尘及脱硫装置后的锅炉烟气进入二氧化碳提纯装置中进行提纯，提纯后的二氧化碳摩尔浓度不小于98％；所述二氧化碳提纯装置中的提纯方式为深冷分离或变压吸附之一；步骤八：使步骤七中所述的摩尔浓度不小于98％的二氧化碳经过二氧化碳压缩机装置进行压缩，压缩后的二氧化碳压力为：12～20MPa；步骤九：使步骤一中所述的进入第一三通内的氮气和步骤二中所述进入第一三通的氢气在第一三通内混合后进入氮氢气压缩装置中进行压缩；所述氮气和氢气的体积比为：1∶3，所述通过氮氢气压缩装置后的混合气体的压力为：11～25MPa；步骤十：使步骤九中所述的压力为：11～25MPa的混合气体通过氨合成装置生成液氨，液氨通过液氨泵加压至12～20MPa后进入尿素合成装置内；所述的液氨质量浓度不小于99.9％；步骤十一：使所述的步骤八中的压力为：12～20MPa的二氧化碳进入尿素合成装置中与步骤十中所述的合成尿素，合成后的尿素进入成品尿素储仓中即可。本专利技术通过设置深冷分离空气装置能够对空气进行分离，分离出用于制备尿素的氮气和用于锅炉装置燃烧的氧气，通过设置光分解水反应装置能够对水进行催化剂催化分解，分解出用于制备尿素的氢气和用于锅炉装置燃烧的氧气；锅炉装置燃烧后的高压蒸汽为深冷分离空气装置内部的空压机和氮氢气压缩装置提供动力；具有结构设计合理、工艺简单、可操作性强、节约化石能源和电力能源和对环境友好的优点。本专利技术中H2来源易得、清洁无污染、无需煤气净化装置、能够使工艺流程大大缩短，CO2来自于锅炉烟气，属废气利用，同时还解决了锅炉烟气碳排放的问题。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本专利技术的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部件。为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与专利技术相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。如图1所示，本专利技术包括空气输送管道15和水输送管道16，空气输送管道15与深冷分离空气装置2的进口相连，深冷分离空气装置2的氮气出口与通过第一三通26与氮氢气压缩装置10的进口相连，深冷分离空气装置2的氧气出口通过第二三通13与锅炉装置氧气进口17相连；水输送管道16与光分解水反应装置1的进口相连，光分解水反应装置1的氧气出口与第二三通13的第三端相连，光分解水反应装置1的氢气出口与第一三通26的第三端相连；锅炉装置5包括锅炉装置氧气进口17、锅炉装置燃料进口18、锅炉装置脱盐水进口19、锅炉装置冷凝液进口20、锅炉装置烟气出口21和锅炉装置蒸汽出口22；所述锅炉装置燃料进口18与燃料输送管道本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种尿素合成装置，包括空气输送管道(15)和水输送管道(16)，其特征在于：空气输送管道(15)与深冷分离空气装置(2)的进口相连，深冷分离空气装置(2)的氮气出口与通过第一三通(26)与氮氢气压缩装置(10)的进口相连，深冷分离空气装置(2)的氧气出口通过第二三通(13)与锅炉装置氧气进口(17)相连；水输送管道(16)与光分解水反应装置(1)的进口相连，光分解水反应装置(1)的氧气出口与第二三通(13)的第三端相连，光分解水反应装置(1)的氢气出口与第一三通(26)的第三端相连；锅炉装置(5)包括锅炉装置氧气进口(17)、锅炉装置燃料进口(18)、锅炉装置脱盐水进口(19)、锅炉装置冷凝液进口(20)、锅炉装置烟气出口(21)和锅炉装置蒸汽出口(22)；所述锅炉装置燃料进口(18)与燃料输送管道(23)相连，锅炉装置脱盐水进口(19)与脱盐水管道(24)相连，锅炉装置烟气出口(21)依次通过锅炉烟气除尘及脱硫装置(6)、二氧化碳提纯装置(7)和二氧化碳压缩机装置(8)与尿素合成装置(12)的二氧化碳进口相连；锅炉装置蒸汽出口(22)分别与第一汽轮机装置(4)的蒸汽进口和第二汽轮机装置(9)的蒸汽进口相连，第一汽轮机装置(4)的冷凝液出口和第二汽轮机装置(9)的冷凝液出口分别与锅炉装置冷凝液进口(20)相连，第一汽轮机装置(4)的动力输出端与深冷分离空气装置(2)内部的空压机(3)的动力输入端相连；第二汽轮机装置(9)的动力输出端与氮氢气压缩装置(10)的动力输入端相连；氮氢气压缩装置(10)的出口通过氨合成装置(11)与尿素合成装置(12)的液氨进口相连；所述尿素合成装置(12)的出口与成品尿素储仓(25)相连。...

【技术特征摘要】
1.一种尿素合成装置，包括空气输送管道(15)和水输送管道(16)，其特征在于：空气输送管道(15)与深冷分离空气装置(2)的进口相连，深冷分离空气装置(2)的氮气出口与通过第一三通(26)与氮氢气压缩装置(10)的进口相连，深冷分离空气装置(2)的氧气出口通过第二三通(13)与锅炉装置氧气进口(17)相连；水输送管道(16)与光分解水反应装置(1)的进口相连，光分解水反应装置(1)的氧气出口与第二三通(13)的第三端相连，光分解水反应装置(1)的氢气出口与第一三通(26)的第三端相连；锅炉装置(5)包括锅炉装置氧气进口(17)、锅炉装置燃料进口(18)、锅炉装置脱盐水进口(19)、锅炉装置冷凝液进口(20)、锅炉装置烟气出口(21)和锅炉装置蒸汽出口(22)；所述锅炉装置燃料进口(18)与燃料输送管道(23)相连，锅炉装置脱盐水进口(19)与脱盐水管道(24)相连，锅炉装置烟气出口(21)依次通过锅炉烟气除尘及脱硫装置(6)、二氧化碳提纯装置(7)和二氧化碳压缩机装置(8)与尿素合成装置(12)的二氧化碳进口相连；锅炉装置蒸汽出口(22)分别与第一汽轮机装置(4)的蒸汽进口和第二汽轮机装置(9)的蒸汽进口相连，第一汽轮机装置(4)的冷凝液出口和第二汽轮机装置(9)的冷凝液出口分别与锅炉装置冷凝液进口(20)相连，第一汽轮机装置(4)的动力输出端与深冷分离空气装置(2)内部的空压机(3)的动力输入端相连；第二汽轮机装置(9)的动力输出端与氮氢气压缩装置(10)的动力输入端相连；氮氢气压缩装置(10)的出口通过氨合成装置(11)与尿素合成装置(12)的液氨进口相连；所述尿素合成装置(12)的出口与成品尿素储仓(25)相连。2.根据权利要求1所述的一种尿素合成装置，其特征在于：所述的锅炉装置(5)为纯氧燃烧锅炉。3.根据权利要求1所述的一种尿素合成装置，其特征在于：所述的氨合成装置(11)与尿素合成装置(12)之间设有液氨泵(14)。4.如权利要求1所述的一种尿素合成装置的合成方法，其特征在于：该合成方法包括如下步骤：步骤一：空气输送管道(15)中的空气经过深冷分离空气装置(2)进行分离，分离后的氮气通过深冷分离空气装置(2)的氮气出口进入第一三通(26)内，分离后的氧气通过氧气出口进入第二三通(13)内；氮气的摩尔浓度不小于99.9％，氮气的压力为1.0～8.0MPa；氧气的摩尔浓度不小于99.9％，氧气的压力为0.1～1.0MPa；步骤二：水输送管道(16)中的水通过光分解水反应装置(1)中的催化剂催化分解生成氢气和氧气，催化剂催化分解生成的氢气进入第一三通(26)内，催化剂催化分解生成的氧气进入第二三通(13)内；氢气纯度不小于99.9％，氢气的压力为0.1MPa～1.0MPa；氧气纯度不小于99.9％，氧气的压力为0.1MPa～1.0MPa；步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：段艳慧，张洋洋，刘欣，段东林，顾朝晖，李红明，梁斐，吴培，
申请(专利权)人：河南心连心化肥有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41