重庆江北化肥有限公司有1套15万t/a水溶液全循环尿素装置，是化四院20世纪90年代设计的。装置运行以来吨尿素各消耗指标比较高：蒸汽耗1450 kg、氨耗585 kg、循环水耗180 m3、电耗160 kW·h。公司为了节能降耗和降低生产成本，经考察和市场调研后，决定采用成熟、可靠的高压圈全循环改良新工艺对尿素装置进行节能减排改造。
改造内容
1.增加高压圈
由于传统水溶液全循环尿素工艺高压部分仅有1台31 m3尿素合成塔，除了一小部分低品位的中压分解热能够用在一段蒸发加热尿液外，其大部分的热能需在一吸外冷器中靠冷却水移出，既浪费能源，又增加公用工程消耗。为此，公司决定增加高压圈，即在尿素合成部分增加高压甲铵冷凝器、第一尿素合成塔和汽提塔3台高压设备，把原尿素合成塔作为第二尿素合成塔，使其在高压部分形成一个高效循环的组合。高压甲铵冷凝器为立式结构，下部设置混合段，使液氨和气态的CO2能很好地均匀分布，进入换热管中反应生成甲铵，壳侧副产0.7～0.8 MPa的低压蒸汽，供后续的分解系统和蒸发系统使用。第一尿素合成塔为立式结构，采用多层高效塔板，以提高CO2转化率和防止返混。汽提塔为立式降膜加热器，上部设置分布器，以保证尿素甲铵液均匀分布于加热管；下部为第一尿素合成塔未反应气体进行自汽提，壳侧采用2.0 MPa的中压蒸汽加热，提供热源促使甲铵分解。
2.中压分解系统
由于增加高压圈后CO2转化率提高和增加高压汽提塔后的自汽提作用，中压分解负荷大大降低（差不多是原全循环工艺的50%），所以中压分解吸收系统不需作太多的改造也能满足600 t/d的生产需要。
3.低压分解系统
现有装置上的94 m2二分加热器因长期补入回收尿液导致结垢严重，此次改造对该加热器列管进行了清理；为进一步降低蒸汽消耗，在加热器进口串联1台二分预加热器，利用剩余的0.3 MPa低压蒸汽加热，并将二分加热蒸汽由原1.2 MPa中压蒸汽改为甲铵冷凝器副产的0.75 MPa低压蒸汽。
4.蒸发系统
把甲铵冷凝器副产的0.75 MPa低压蒸汽引入一段蒸发加热器，以减少1.3 MPa蒸汽的用量。
5.转动设备
将尿素工段冰机氨冷改为溴冷机溴化锂冷却，不新增其他运转设备。
改造后的运行情况
1.改造于2014年1月中旬结束，由于天然气供应问题和氨量不足，2月中旬投料，一次开车成功，很快达到设计指标。自开车以来，尿素装置一直运行平稳，由于节能增产效果明显，蒸汽消耗大幅下降，全厂锅炉停用1台（原来3台同时使用）也可以满足生产需要。据统计，吨尿素蒸汽消耗减少400～450 kg，尿素日产量增加100 t，循环水和电耗也相应减少。
2.设备操作参数
第一尿素合成塔:操作压力20.0 MPa；塔顶温度180~190 ℃；CO2转化率75%（实测）；进料NH3/CO2 3.5～3.8、H2O/CO2<0.2。
高压甲铵冷凝器:管程操作压力20.0 MPa，温度180~185 ℃；壳程操作压力0.7~0.75 MPa，温度170~175 ℃。
汽提塔:管程操作压力15~16 MPa，塔底温度200~205 ℃；壳程操作压力1.9~2.1 MPa，温度210~215 ℃。
第二尿素合成塔:操作压力14.5~15 MPa，塔顶温度180~185 ℃；CO2转化率63%（实测）；进料NH3/CO2 4.5～5.5、H2O/CO2 2.0~2.4。
经济效益分析
单套尿素装置改造投资约为2794万元。按全年生产300 d计算，改造的节能效益明显：日可增产尿素100 t，尿素利润按150元/t计算，年可增加效益450万元；吨尿素降低蒸汽耗约450 kg，年可节约蒸汽8.1万t，蒸汽按75元/t计算，年可产生效益607.5万元；吨尿素降低电耗约20 kW·h，年可节电360万 kW·h，电价按0.5元/计算，年可产生效益180万元。可见，2~3年可收回全部投资。
本节能增产改造流程简单，大部分改造工作不影响原装置的运行，新增高压框架紧靠原尿素主装置，而且新增高压圈的工艺系统可以单独切出，原装置仍能正常运行。
总之，高压圈全循环改良新工艺适合于传统水溶液全循环尿素厂的增产节能改造，有广阔的推广前景。