一、装置简介
尿素是氮肥系列中最高效的一种肥料。尿素同时也是一种重要的化工原料，可被用来制造塑料、涂料，也是医药、制革等生产中的重要原料。尿素是以液氨和二氧化碳为原料、在一定的压力和温度条件下化合而成的。实际过程是分两步完成的，第一步是液氨与二氧化碳化合生产液体氨基甲酸铵，第二步是对氨基甲酸铵进行脱水而转化成尿素。由于反应是可逆的，因此原料的转换总是不完全的。围绕着原料转化率及回收循环的方法，派生出许多生产工艺。国内应用最多的生产工艺是荷兰STAMICORBAN的二氧化碳汽提工艺技术。
二、典型尿素装置的工艺及特点
二氧化碳汽提法生产工艺大致可以分为以下几个环节，即原料加压、合成与汽提、循环、尿液蒸发与造粒、吸收与解吸，其工艺流程示意图如图2.35所示。
1. 原料加压
原料加压的目的是把原料（液氨和二氧化碳）加压到反应需要的压力条件。由外界过来的液氨，经液氨泵加压，再经加热器加热后进入高压喷射泵。在喷射泵内，与抽吸过来的氨基甲酸铵混合，然后送至高压氨基甲酸铵冷凝器顶部。液氨泵一般采用往复泵。由外界送来的二氧化碳，加入一定量的空气，由二氧化碳压缩机加压送入二氧化碳汽提塔底部。加入空气的目的是为后续的介质中提供一定量的氧气，用于防止或减缓金属的腐蚀。二氧化碳压缩机一般采用两段离心式压缩机。
2. 合成与汽提
合成的过程就是尿素原液生成的过程，而汽提则是把合成反应中剩余的原料分离出来并循环利用。在汽提塔内，原料气二氧化碳与合成塔流出物（尿素原液混合物）经过传质、传热，带走反应中剩余的原料，并从塔顶出来。汽提塔塔顶出来的二氧化碳混合气与来自高压喷射泵的液氨、氨基甲酸铵液混合进入高压氨基甲酸铵冷凝器，并在冷凝器中发生反应生成氨基甲酸铵。冷凝器底部出来的物料。来自高压冷凝器的物料在合成塔内自下而上，进一步反应生成甲胺，甲胺转化为尿素，并以混合液物料的形式从合成塔底部流出。混合液物料含尿素、氨基甲酸铵、氨、二氧化碳、水等。然后送入汽提塔脱除大部分多余的二氧化碳和氨。经汽提后的混合液（尿液）减压进入循环系统。合成塔顶部出来的气体含有氨气、二氧化碳、氢气、氮气、氧气、水蒸气等。被送入高压洗涤器对其中的氨气和二氧化碳进行回收，即利用氨基甲酸铵液将氨气、二氧化碳吸收。洗涤器排出的气体经减压后送至低压吸收塔做进一步吸附回收。
3. 循环
利用降压分解的原理使残留氨基甲酸铵分解成二氧化碳和氨，洗涤后循环利用。来自高压汽提塔的混合液（尿液）被送入精馏塔，使部分氨基甲酸铵得以分解，然后进塔底气液分离器进行气液分离。分离出的液体（尿液）经减压后进入闪蒸槽。进一步闪蒸出残留的氨、二氧化碳和水蒸气，最后得到浓度约为73％的尿液。之后，尿液进入尿液储槽。从精馏塔顶部出来的气体被送入低压氨基甲酸铵冷凝器，冷凝下来的氨基甲酸铵经气液分离后循环使用。而分离器出来的混合气体（含氨、二氧化碳、氧气等）进入低压洗涤器，除不凝气外，其他气体被吸收并循环使用。
4. 尿液蒸发与造粒
通过加热蒸发掉凝液中的大部分水，最后获得商业用固体尿素颗粒。凝液储槽中的尿液用泵送到两段真空蒸发器，利用蒸汽对其进行蒸发，得到浓度为99.7％的浓缩尿液或尿素熔体。尿素熔体被送到尿素造粒塔顶部喷头进行造粒，从塔底出来的尿素颗粒进行包装储存。
5. 吸收与解吸
利用氨水对高压或低压洗涤器出来的气体（含氨、二氧化碳、氧气、氮气、氢气等）进行有用成分（氨和二氧化碳）的吸收，并重复利用。吸收是在吸收塔内进行的。解吸是对上游的各冷凝器过来的液体（含少量的尿素、氨、二氧化碳等）通过氨水吸收然后再利用蒸汽加热进行解吸的方法对有用成分（尿素、氨和二氧化碳）进行回收。回收溶液被送回低压氨基甲酸铵冷凝器重复利用。
三、介质特点
尿素装置中包含的有特殊性质的介质有尿素、甲胺、氨、二氧化碳等。尿素别名叫碳酸二胺、碳酰胺、脲，常态下为无色或白色针状或棒状结晶体，无臭无味。熔点为132.7℃。干尿素对金属无腐蚀，但吸水后水解成氨基甲酸铵，而当氨基甲酸铵进一步分解成二氧化碳和氨时，将对金属产生强烈的腐蚀，该腐蚀会随温度的升高而加剧，尤其是在更高的温度下转化为氰酸铵和氰酸时，对不锈钢金属也会产生较强的腐蚀。氨基甲酸铵对大多数金属具有强烈的腐蚀，表现为还原性电化学腐蚀，而且还具有强烈的缝隙腐蚀特性。温度越高，腐蚀性越强。当温度高于160℃时，要维持介质中一定的氧含量，可促使不锈钢钝化膜的形成，从而减缓金属的腐蚀。
四、尿素装置的配管设计
主要是对塔、罐、泵、压缩机等设备的配管设计。
