60kt/a尿素生产水溶液全循环法工艺初步设计毕业设计
目录
第一章绪论 (3)
1.1尿素产品的用途 (3)
1.2尿素的性质 (4)
1.3尿素生产的原料和工艺原理［1］ (4)
1.4设计流程 (5)
1.4.1工艺流程简图 (5)
1.4.2全溶液水循环法生产尿素流程叙述 (5)
1.5计算依据［3］ (6)
1.5.1尿素合成塔 (6)
1.5.2一段分解分离器 (6)
1.5.3二段分解塔 (6)
1.5.4成品尿素含量 (7)
第二章物料衡算 (5)
2.1物料流程简图 (5)
2.2合成塔 (5)
2.2.1已知数据及反应框图 (5)
2.2.2物料计算 (6)
2.2.3合成塔物料平衡数据表 (7)
2.3一段分解分离器 (7)
2.3.1反应框图与已知数据 (7)
2.3.2物料计算 (8)
2.3.3一段分离器物料平衡数据表 (8)
2.4二段分解塔 (9)
2.4.1反应框图与已知数据 (9)
2.4.2物料计算 (10)
2.4.3二段分解塔物料平衡数据表 (11)
第三章热量衡算 (12)
3.1合成塔 (12)
3.1.2尿素合成塔热平衡计算项目 (12)
3.1.3合成塔热量计算 (12)
3.1.4合成塔热量平衡数据表 (15)
3.2一段分解分离器 (15)
3.2.1计算依据［6］ (15)
3.2.2一段分解分离器热量计算 (15)
3.2.3一段分解分离器热量平衡数据表 (17)
3.3二段分解塔 (17)
3.3.1计算依据 (17)
3.3.2二段分解塔热量计算 (17)
3.3.3二段分解塔热量平衡数据表 (18)
第四章设备设计及选型 (20)
4.1合成塔特性 (20)
4.1.1合成塔设计条件［8］ (20)
4.1.2合成塔的有效容积 (20)
4.2一段分解加热器 (20)
4.2.1一段分解加热器设计条件 (20)
4.2.2一段分解加热器传热面积S1 (21)
4.3一段分解分离器的作用 (21)
4.3.1设计条件 (21)
4.3.2计算过程 (21)
4.4二段分解加热器的作用 (22)
4.4.1设计条件 (23)
4.4.2二段分解加热器传热面积S2 (23)
4.5二段分解塔的作用 (23)
4.5.1全塔的理论板数及其他参数 (23)
4.5.2计算浮阀塔塔高和塔径 (26)
4.5.3溢流装置 (28)
4.5.4塔板流体力学的验算 (30)
4.5.5塔板负荷性能图 (33)
4.6辅助设备及附属设备的选择 (37)
4.6.1裙座 (37)
4.6.2人孔 (38)
4.6.4基础环 (38)
4.6.5引出通道管 (38)
4.6.6接管 (38)
4.6.7附接管和法兰的结构简图 (41)
第五章 设备一览表 ..................................................... 43 设 计 综 述 ............................................................. 44 参 考 文 献 ............................................................. 45 附图纸.................................................................... 46 致谢 . (47)
第一章 绪 论
1.1尿素产品的用途
尿素是一种重要的化工产品,主要用于化学肥料的生产,它在农业和工业上有着广泛的用途。
工业上,主要用途是生产合成高聚物、塑料、漆料，以及粘合剂。另外，尿素在医药、化纤、炸药、制革等生产中也有应用。目前，尿素工业的发展状况己成为衡量一个国家工业化水平高低的一个重要标志。
农业上, 因为尿素含氮量高达46.65%(质量) ，超过任何其它固体氮肥，是一种高效氮肥。尿素属于中性速效肥料，不含酸根，施于土壤中以后不会残留使土壤恶化的酸根，长期使用不会引起土质变硬、板结，而且分解出来的二氧化碳也可为植物吸收。尿素的施用及贮藏性能好，不分解，不吸潮，不结块，流动性好，无爆炸性。还可以与其它化肥进行物理混配或均质造粒，以配成多营养成分的混料和复料以满足不同土质、不同作物的需要。
世界尿素主要消费地区包括西欧、北美、中东、南亚、东南亚、东亚及其他地区。2010年,全球尿素需求量约1.564亿吨,比2009年增长1.07％。未来尿素需求量的增加主要来自肥料用尿素需求的增加,包括尿素用于粮食增产以及进一步代替其他肥料的应用。尿素作为最重要的氮素化学肥料,在整个世界市场中的供不应求,更为其今后的发展提供了广阔的空间。
尿素的生产工艺比较成熟,主要的生产方法有:不循环法,部分循环法,水溶液全循环法,气提法等。现代的尿素生产均多采用全循环法,即每次通过反应器(在尿素工业中称为合成塔)后再通过吸收工段将未转化为尿素的3NH 和2CO 回收并送回合成塔。为此,合成塔排出液(含有尿素,氨和二氧化碳的水溶液)要先进
行组分分离,使成为多少较纯净的尿素水溶液和未反应的3NH 、2CO 和O H 2的混合物。前者通过蒸发,浓缩,结晶或造粒而制成颗粒状尿素产品。
其中水溶液全循环法是指合成反应未转化成尿素的氨和二氧化碳,经几次减压和加热分解,从尿素溶液中分离出来,然后又全部返回高压合成塔,从而提高原料氨和二氧化碳的利用率的方法［1］。
1.2尿素的性质
尿素,又称脲,分子式24ON CH ,相对分子质量06.60,结构式22)(NH CO 或22NH CO NH --，别名：碳酰二胺。纯净的尿素是无色、无味的针状或棱柱状结晶，密度（20℃-40℃)为1.335g/cm 3,熔点132.7℃，含氮46.65%。工业尿素是白色或者淡黄色斜方棱柱针状结晶［2］。
尿素易溶于水，20℃时饱和水溶液含CO(NH2)2 51.83%,120℃含95%。在碱性、酸性或中性溶液中，60℃以下时，尿素不发生水解作用，随着温度的升高水解速度加快，在大气压下加热高于80℃，尿素溶液水解作用转化为氨基甲酸胺。氨基甲酸铵溶于水时部分水解而生成碳酸铵，接着转化为碳酸氢铵，后者则分解为氨和二氧化碳。
尿素易溶于酒精及液氨中，与氨生成络合物CO(NH 2)2·NH 3，尿素不溶于乙醚、氯仿。
尿素呈微碱性，可以与酸作用生成盐，但不能使一般指示剂变色，与各种酸反应生成盐，但不能使一般指示剂变色，与各种酸反应生成盐类化合物。
1.3尿素生产的原料和工艺原理［1］
由氨和二氧化碳气体直接合成尿素的反应过程可分为二步进行：
① 液氨与气体二氧化碳作用生成液体氨基甲酸铵:
)(g g 222423l NH CO NH CO NH =+）
（）（ ② 氨基甲酸铵脱水生成尿素:
）（）
（）（l l )(l 22224O H NH CO COONH NH += 总的反应式为:）（）
（）（）（l l )(g g 222223O H NH CO CO NH +=+ 第一步是放热反应,反应速度极快，而且反应相当完全，反应为强放热的反应。;第二步是弱吸热的化学反应,反应速度缓慢,且达到化学平衡时也不能使氨基甲酸铵全部脱水转化为尿素（平衡转化率不高，一般不超过50%-75%）,它是合成尿素过程中的控制因素。氨基甲酸铵结晶不能直接脱水变成尿素，所以此反应必须在液相中进行,即尿素生成是液相反应,所以原料氨必须以液态供给,2CO
则液或气态均可;操作温度必须高于氨基甲酸铵的熔点（156℃）,而且这个过程还必须在高的压力下进行。
1.4设计流程
1.4.1工艺流程简图
如图
1-1:
图1-1 尿素生产过程示意图
1.4.2全溶液水循环法生产尿素流程叙述
已脱硫的2CO 在压缩之前在总管加人2O ，加入量约为2CO 总量的0.5%（体积），目的是防止合成，循环系统的设备腐蚀，然后通过液滴分滴以保护2CO 压缩机，经压缩至20Mpa （表压）,气体温度约为125℃进入高压混合器。
由合成氨来的液氨先经升压泵使液氨升压道 2.5Mpa 。然后通过过滤器送人液氨缓冲槽的原料室中。同时由中亚循环系统冷凝器来的液氨进入氨缓冲槽的回流室，一部分作为中压吸收塔的回流氨，其余流过溢流隔板进入原料室与新鲜原料液氨混合。
氨缓冲槽压力维持在 1.7Mpa （表压）左右，此是中压循环系统的压力。液氨由缓冲槽原料室进入高压泵加压到20Mpa ，经预热器加热到45-55℃进入混合器，由中压吸收塔塔底来的浓氨基甲酸铵溶液温度约为90-95℃左右，加压到20Mpa(表压)也送入到混合器，此时反应的总物料组成为：7.0:1:1.4::223 O H CO NH 。物料在塔停留时间约为1h 左右，2CO 的转换率为62-64%。合成塔顶部物料出口温度为188-190℃，此反应物熔融有尿素、氨基甲酸铵、氨和水等。经减压到 1.7Mpa （表压）后进与分离器使气压两相分开，出与分离器的液相温度为120℃，进入中压分解加热器到160℃左右，使溶液中3NH 和2CO 和O H 2再次气化，在中压分解器汽液两相分开，溶液送低压分离器，气体可送一段蒸发器加热室加热尿素溶液回收热量后，与与分离器出口的气体一起进中压吸收塔底部的鼓泡段（如果不回收热量可直接送中压吸收塔）。在此用低压吸收塔来的稀甲胺溶液进行吸收。约为95℃的气态3NH 和2CO 蒸汽被吸收生成甲基甲酸铵，未被吸收的气体上升到填料层，与塔顶喷淋的回流氨接触（由液
氨缓冲槽回流室供给），气体中的2CO 几乎全部从系统中除去。因此，中压吸收塔塔顶都是纯的气氨（包括2O ，惰性气体及此温度下压力的饱和水蒸气）其温度为47℃。
气氨进入氨冷凝器冷凝为液氨后流入氨缓冲槽回流室，在中压吸收塔底部，由于进入的水蒸气冷凝，3NH 和2CO 生成氨基甲酸铵等，在此放出大量的热量，为保持塔底温度需从底部移出热量，因此有部分回流氨送到中压吸收塔底部。通常回流氨中90%进入塔顶，10%进入塔底。在塔底的稀甲胺溶液吸收了3NH 和2CO 后生成浓的氨基甲酸铵溶液，温度约为90-95%，近似组成为41%3NH ，34%2CO ，25%O H 2 (百分量比)，此浓甲铵溶液用高压泵送回高压混合器。
由于中压循环器循环系统为1.7Mpa （表压），不可使尿素溶液中未反应的NH 3和CO2全部分离出来，所以设置有低压循环分离系统，其压力为0.3Mpa （表压），从中压分离分离器出来的溶液减压到0.3Mpa （表压）后经两个低压分离器使剩下的氨和氨基甲酸铵分解和逸出并进入低压吸收塔，在此用尿液蒸发的二段蒸发器和表面的冷凝器的冷凝吸收为稀的甲基甲酸铵溶液，送中压吸收塔继续吸收，未吸收的氨进入氨回收塔用冷凝液循环吸收后放空。冷凝液吸氨达一定的浓度后送蒸氨塔，用蒸汽加热蒸出氨气回入吸收塔。
从低压分离器分出的尿素溶液送人闪蒸罐，其压为59995pa （绝压）此时少量的NH 3和CO 2，水蒸汽自尿液中气化送入一段表压面冷凝器，同时泵液温度由150℃下降到105-110℃，尿液浓度大约为74%（重量），送入到尿液缓冲槽，槽尿液温度大约在95℃左右，应设有加热蒸汽管以维持尿液温度，防止凝固。至此转入尿液加工工序（造粒工序）。
1.5计算依据［3］
1.5.1尿素合成塔
操作压力为： （绝）2cm /221atm 操作温度为; ℃190
入塔物料分子比 7.0:1:1.4::223 O H CO NH
二氧化碳转化率 %63
1.5.2一段分解分离器
操作压力为： 18（绝）2cm /atm 操作温度为; ℃160
1.5.3二段分解塔
操作压力为： 4（绝）2cm /atm 操作温度
塔底液相温度为： ℃150 塔顶气相温度为： ℃120
职业技术学院 毕业论文（设计） (冶金化工系) 题目水溶液全循环法生产尿素工艺 专业应用化工技术 班级 姓名 学号 指导教师 完成日期2010年6月25日-2010年10月10日
目录 摘要 (1) 第一章概述 (2) 1.1尿素的物理化学性质和用途 (2) 1.1.1尿素的物理性质 (2) 1.1.2尿素的化学性质 (2) 1.1.3尿素的用途 (2) 1.2尿素的生产方法简介 (3) 1.2.1水溶液全循环法 (4) 1.2.2汽提法 (4) 1.3水溶液全循环法和CO2汽提法两种方法的比较 (4) 1.3.1水溶液全循环尿素工艺的优、缺点 (5) 汽提法尿素工艺的优、缺点 (6) 1.3.2 C0 2 1.3.3尿素的发展前景与展望 (6) 第二章水溶液全循环法生产尿素的原理 (9) 2.1化学反应 (9) 2.2反应原理 (9) 第三章水溶液全循环法的生产工艺流程 (11) 3.1原料的准备 (11) 3.1.1氨 (11) 3.1.2二氧化碳 (11) 3.2尿素的工艺流程图 (11) 3.3原料的净化与输送 (13) 3.3.1二氧化碳脱硫与压缩原理 (13) 3.3.2液氨的净化与输送 (13) 3.4尿素的合成 (14)
3.4.1液氨和二氧化碳直接合成尿素 (14) 3.4.2合成尿素的理论基础 (14) 3.5中压分解与吸收 (14) 3.6低压分解与吸收 (15) 3.7尿素溶液的蒸发与造粒 (15) 第四章物料衡算和热量衡算 (16) 4.1物料衡算 (16) 4.1.1数据采集 (16) 4.1.2基本物料衡算 (16) 4.2热量衡算 (17) 4.2.1数据采集 (17) 4.2.2基本热量衡算 (18) 第五章生产尿素的工艺条件及主要设备 (19) 5.1生产尿素的工艺条件 (19) 5.1.1温度 (19) 5.1.2氨碳比 (20) 5.1.3水碳比 (20) 5.1.4操作压力 (20) 5.1.5反应时间 (21) 5.2生产尿素的主要设备 (21) 5.2.1脱硫塔 (21) 5.2.2合成塔 (21) 5.2.3高压混合塔 (23) 5.2.4中压分解加热塔 (23) 5.2.5中压分解分离塔 (23) 5.2.6中压吸收塔 (24) 5.2.7氨冷凝器 (24)
尿素的工业发展过程 化学工程 2008级工程硕士 摘要对尿素工业发展历史进行介绍，简述了尿素工业化过程、体系结构与发展趋势 1、尿素简介 尿素，H2NCONH2学名碳酰二胺化学名称为脲，或者碳酰胺，以氨和二氧化碳合成的一种主要的氮肥。因人及哺乳动物的尿液中含有这种物质而得名，白色针状或柱状结晶，熔点132.7℃，常压下温度超过熔点即分解。现在是一 种常见而普通的化工产品，但是它的发现特别是人工合成、工业化一系列过程 却非常有意义，即体现近代工业发展的情况，更是对人类哲学、宗教理念的一 次冲击。当然现在尿素不仅作为肥料给我们带来的是农作物的高产，同时也广 泛应用与工业作为高聚合材料、多种添加剂、医药、试剂等方面。 2、尿素的发展史 尿素最先在动物的排泄物中发现。第一次得到尿素结晶是1773年，化学 家鲁埃勒（Rouelle）蒸干人尿而得。第一次得到纯尿素是1798年富克拉伊（Rourcray）等人从尿素硝酸盐中制的。 人类历史上，第一次用人工的方法从无机物中制的尿素，是在1824年，德国化学家武勒(Friedrich Wohler)使用氰酸与氨反应，产生了白色的尿素，而且证明其与从尿液中提取的尿素一样。打破了当时生命力论的理论，即有机体 内的含碳化合物是由奇妙的“生命力”造成，无法用人力取得，只能由有机物 产生有机物。这次实验的成功，成为现代有机化学兴起的标志。同时在哲学上 也是一场革命。 在这之后，又出现了50多种制备尿素的方法。但是这些方法或者原料难取、或者有毒、或者难以控制、或者不经济，最终都未工业化。1868年俄国化学家巴扎罗夫找到工业化的基础反应办法，即将氨基甲酸铵和碳酸铵长期加热 而达到尿素。 现代工业都是以氨与二氧化碳为原料生产尿素。世界上第一座这样的工厂是德国的法本公司于1922年在Oppau建成投产的，采用热混合气压缩循环。
化肥厂尿素生产工艺流程简介 1.尿素的物理性质:化学名称叫碳酰二胺,分子式为CO(NH2)2,分子量为60.06.含氮量为46.65%,是含氮量最高的固体氮肥.因为人类及哺乳动物的尿液中含有这种物质,并且由鲁爱耳在1773年蒸发人尿是发现了它,故称为尿素.尿素为无色,无味,无臭的针状或棱状结晶.在20-40度温度下,晶体的比重为1.335克/cm3.尿素易溶于水和氨,也溶于醇,包装和贮存要注意防潮. 2.尿素的用途和产品标准.主要用作肥料,饲料和工业原料.在工业上尿素作为高聚物的合成原料,用来制成甲醛树脂,用于生产塑料,涂料和黏合剂.尿素也用于医药,制革,颜料等部门.国家指标GB2440--91尿素技术指标. 3.生产尿素的原料主要是液氨和二氧化碳气体,液氨是合成氨厂的主要产品,二氧化碳气体是合成氨原料气净化的副产品.合成尿素用的液氨要求纯度高于99.5%,油含量小于10PPm,水和惰性物小于0.5%并不含催化剂粉,铁锈等固体杂质.要求二氧化碳的纯度大于98.5%,硫化物含量低于15mg/Nm3. 4.尿素的生产办法和过程尿素的合成分两步进行,主要化学反应 为:NH3(液)+CO2(气)==NH4COONH3=Q NH4COONH2==CO(NH2)+H2O-Q工业过程为1.液氨与二氧化碳的净化与提压输送2.液氨与二氧化碳合成 尿素3.尿素熔融物与未反应物的分离与回收4.尿素溶液的蒸发,造粒. 老系统选用的是水溶液全循环法.该法是利用碳酸稀溶液吸收未反应的氨与二氧化碳生成甲胺或碳酸氨溶液,再利用循环泵送回合成塔,由于未反应的氨和二氧化碳呈水溶液形态进行循环,故动力消耗较小,流程也较简单,投资也省.
尿素的生产方法 工业上用二氧化碳与氨合成尿素，由于反应物不能完全转化，未反应物需要回收。回收方式很多，早期有不循环法和部分循环法，现均采用全循环法。 全循环法是尿素合成后，未转化的氨和二氧化碳经多段蒸馏和分离后，以各种不同形式全部返回合成系统循环利用。 无论何种全循环法，尿素生产的基本工艺相同，分为四个基本步骤： 1氨与二氧化碳的供应与净化； 2氨与二氧化碳合成尿素； 3尿素熔融液与未反应物质的分离与回收； 4尿素熔融物的加工。 目前，工业上采用水溶液全循环法及气提法。 (l)水溶液全循环法尿素合成的未反应物氨和COz，经减压加热分解分离后，用水吸收成甲铵溶液，然后循环回合成系统称为水溶液全循环法。该法自20世纪60年代起迅速得到推广，在尿素生产中占有很大的优势，至今仍在完善提高。典型的有荷兰斯塔米卡本水溶液全循环法、美国凯米科水溶液全循环法及日本三井东压的改良C法及D法等。我国中小型尿素厂多数采用水溶液全循环法。 水溶液全循环法工艺可靠、设备材料要求不高、投资较低。缺点是反应热没能充分利用，一段甲铵泵腐蚀严重，甲铵泵的制造、操作、维修比较麻烦；为了回收微量的CO2和氨气，使流程变得过于复杂。 (2)气提法是用气提剂如CO2、氨气、变换气或其他惰性气体，在一定压力下加热并气提合成反应液，促进未转化的甲铵分解。 NH2COONH4=2NH3(g)↑+CO2(g)↑（可以反映） 该式是吸热、体积增大的可逆反应，只要有足够的热量，并能降低反应产物中任意组分的分压，甲铵的分解反应就一直向右进行。气提法就是利用这一原理，当通入co.气时，气相中co.的分压接近于1，而氨的分压趋于O，致使反应不断进行。同样，用氨气提也有相同的结果。 根据通入气体介质的不同，分为c0.气提法、NH3气提法和变换气气提法等。 气提法工艺是当前尿素合成生产中重要的技术改进，与水溶液全循环法相比，具有流程简化、能耗低、生产费用低、单系列大型化和运转周期长等优点。
尿素生产工艺图文详解 1性质：尿素：学名为碳酰二胺，分子式为CO（NH2）2，相对分子量为60.06。因最早由人类及哺乳动物的尿液中发现，故称为尿素。 纯净的尿素为无色、无味、无臭的针状或棱柱状的晶体，含氮量46.6%，工业尿素因含有杂质而呈白色或浅黄色。 尿素的熔点在常压下为132.6℃，超过熔点则分解。尿素较易吸湿，其吸湿性次于硝酸铵而大于硫酸铵，故包装、贮存要注意防潮。尿素易容于水和液氨，其溶解度随温度升高而增大，尿素还能容于一些有机溶剂，如甲醇、苯等。 2用途：尿素的用途非常的广泛，它不仅可以用作肥料，而且还可以用作工业原料以及哺乳动物的饲料。 2.1尿素是目前使用的固体氮肥含氮量最高的化肥； 2.2在有机合成工业中，尿素可用来制取高聚物合成材料，尿素甲醛树脂可用于生产塑料漆料和胶合剂等；在医药工业中，尿素可作为生产利尿剂、镇静剂、止痛剂等的原料。此外，在石油、纺织、纤维素、造纸、炸药、制革、染料和选矿等生产中也要尿素； 2.3尿素可用作牛、羊等动物的辅助饲料，哺乳动物胃中的微生物将尿素的胺态氮转变为蛋白质，使肉、奶增产。但作为饲料的尿素规格和用法有特殊的要求，不能乱用。 3原料来源：生产尿素的原料主要是液氨和二氧化碳气体，液氨是合成氨厂的主要产品，二氧化碳气体是合成氨原料气净化的的副产品。合成尿素用的液氨要求纯度高于99.5%，油含量小于10PPm，水和惰性气体小于0.5%并不含催化剂粉、铁锈等固体杂质。要求二氧化碳的纯度大于98.5%，硫化物含量低于15mg/Nm3。 4生产方法：水溶液全循环法. 5生产原理： 5.1化学及热、动力学原理：液氨和二氧化碳直接合成尿素的总反应式为: 2NH3(l)+CO2=CO(NH2)2+H2O这是一个放热体积减小的反应,其反应机理目前有很多的解释,但一般认为,反应在液相中是分两步进行的.首先液氨和二氧化碳反应生成甲铵,故称其为甲铵生成反应:2NH3(l)+CO2(g)=NH4COONH2(l)该反应是一个体积缩小的强放热反应.在一定的条件下,此反应速率很快,容易达到平衡.且此反应二氧化碳的转化率很高.然后是液态甲铵脱水生成尿素,称为甲铵脱水反应:NH4COONH2(l) =CO(NH2)2(l)+H2O该反应是微吸热反应,平衡转化率不是很高,一般为50%-70%.此步反应的速率很慢是尿素合成中的控制反应. 5.2工艺条件选择：根据前述尿素合成的基本原理可知,影响尿素合成的主要因素有温度、原料的配方压力、反映时间等. 5.2.1温度尿素合成的控制反应是甲铵脱水,它是一个微吸热反应,故提高温度、甲铵脱水速度加快.温度每升10℃,反应速度约增加一倍,因此,从反应速率角度考虑,高温是有利的. 目前应选择略高于最高平衡转化率时的温度,故尿素合成塔上部大致为185～200℃;在合成塔的下部,气液两相间的平衡对温度起者决定性的作用.操作温度要低于物系平衡的温度. 5.2.2氨碳比工业生产上,通过综合考虑,一般水溶液全循环法氨碳比应选择在4左右,若利用合成塔副产蒸汽,则氨碳比取3.5以下. 5.2.3水碳比水溶液全循环法中,水碳比一般控制在0.6～0.7;（1）操作压力一般情况下,生产的操作压力要高于合成塔顶物料和
尿素生产原理、工艺流程及工艺指标 1.生产原理 尿素是通过液氨和气体二氧化碳的合成来完成的，在合成塔D201中，氨和二氧化碳反应生成氨基甲酸铵，氨基甲酸铵脱水生成尿素和水，这个过程分两步进行。第一步:2NH3，CO2 NH2COONH4，Q 第二步:NH4COONH2 CO(NH2)2，H2O,Q 第一步是放热的快速反应，第二步是微吸热反应，反应速度较慢，它是合成尿素过程中的控制反应。 1、2工艺流程: 尿素装置工艺主要包括:CO2压缩和脱氢、液氨升压、合成和气提、循环、蒸发、解吸和水解以及大颗粒造粒等工序。 1、2、1 二氧化碳压缩和脱氢 从合成氨装置来的CO2气体，经过CO2液滴分离器与来自空压站的工艺空气混合(空气量为二氧化碳体积4%)，进入二氧化碳压缩机。二氧化碳出压缩机三段进脱硫、脱氢反应器，脱氢反应器内装铂系催化剂，操作温度:入口?150?，出 口?200?。脱氢的目的是防止高压洗涤器可燃气体积聚发生爆炸。在脱氢反应器中H2被氧化为H2O，脱氢后二氧化碳含氢及其它可燃气体小于50ppm，经脱硫、脱氢后，进入压缩机四段、五段压缩，最终压缩到14.7MPa(绝)进入汽提塔。 二氧化碳压缩机设有中间冷凝器和分离器，二氧化碳压缩机压缩气体设有三个回路，以适应尿素生产负荷的变化，多余的二氧化碳由放空管放空。 2 液氨升压 1、2、 液氨来自合成氨装置氨库，压力为2.3 MPa(绝),温度为20?,进入液氨过滤器,经过滤后进入高压氨泵的入口,液氨流量在一定的范围内可以自调,并设有副线以备
开停车及倒泵用.主管上装有流量计.液氨经高压氨泵加压到18.34 MPa(绝)，高压液氨泵是电动往复式柱塞泵，并带变频调速器，可在20—110%的范围内变化，在总控室有流量记录，从这个记录来判断进入系统的氨量，以维持正常生产时的原料N/C(摩尔比)为2.05:1。高压液氨送到高压喷射器，作为喷射物料，将高压洗涤器来的甲铵带入高压冷凝器，高压液氨泵前后管线均设有安全阀，以保证装置设备安全。 1、2、3 合成和汽提 生产原理:合成塔、气提塔、高压甲铵冷凝器和高压洗涤器四个设备组成高压圈，这是本工艺的核心部分，这四个设备的操作条件是统一考虑的，以期达到尿素的最大产率和最大限度的热量回收。 从高压冷凝器底部导出的液体甲铵和少量的未冷凝的氨和二氧化碳，分别用两条管线送入合成塔底，液相加气相物料N/C(摩尔比)为2.9—3.2，温度为165--172?。合成塔内设有11块塔板，形成类似几个串联的反应器，塔板的作用是防止物料在塔内返混。物料从塔底至塔顶，设计停留时间1小时，二氧化碳转化率可达58%，相当于平衡转化率90%以上。 尿素合成反应液从塔内上升到正常液位，温度上升到180--185?，经过溢流管从塔下出口排出，经过合成塔出液阀(HPV2201)汽提塔上部，再经塔内液体分配器均匀地分配到每根气提管中，沿管壁成液膜下降，分配器液位高低，起着自动调节各管内流量的作用，尿液在气提管均匀分配并在内壁形成液膜下降，内壁液膜是非常重要的，否则气提管将遭到腐蚀，由塔下部导入的二氧化碳气体，在管内与合成反应液逆流相遇，气提管外以蒸汽加热，合成反应液中过剩氨及未转化的甲铵将被气提气蒸出和分解，从塔顶排出，尿液及少量未分解的甲铵从塔底排出，气提塔出液温度控制在165--174?之间。塔底液位控制在40--80%左右，以 防止二氧化碳气体随着液体流至低压分解工段造成低压设备超压。
一分厂生产流程及说明 一分厂生产流程 生产流程说明 原料煤利用蒸汽和空气为气化剂，在煤气发生炉内产生半水煤气，经一次脱硫、变换、二次脱硫、脱碳、精脱硫、甲醇、烃化等工艺将气体净化，除去各种杂质后，将纯净的氮氢混合气压 缩到高压，并在高温、有催化剂存在的情况下合成为氨。脱碳解吸岀来的二氧化碳经净化和压缩 后，与氨一起送入尿素合成塔，在适当的温度和压力下，合成尿素, 经蒸发、造粒后包装销售。 粗甲醇经精馏得到精甲醇销售。 各工段流程 1造气工段 工艺流程说明： 采用间歇式固定常压气化法，即在煤气发生炉内，以无烟块煤或焦炭为原料，并保持一定的炭层，在高温下，交替地吹入空气和蒸汽，使煤气化，以制取合格的半水煤气。经除尘、热量回用降温后送入气柜。自上一次开始送风至下一次开始送风为止，称为一个工作循环，每个循环分吹风、上吹、下吹、二次2、一脱工段 上吹和吹净五个部分。 来自造气的半水煤气，经半水煤气气柜出口冷洗塔除去部分粉尘，煤焦油等杂质并降低一定温度后由萝茨风机加压送到冷却清洗塔下段降温、除尘后进入脱硫塔，脱除部分H 2S,然后进入冷却清洗塔上段降温后，经静电除焦除去焦油等杂质后送往压缩一入。目前使用的脱硫方法为栲胶脱硫法。
3、变换工段 流程说明： 半水煤气经除油器除去气体挟带的油等杂质后，一氧化碳与水蒸汽借助于催化剂的作用，在一定的温度下变换成二氧化碳和氢气。通过变换既除去了一氧化碳，又得到了制合成氨的原料气氢和制尿素所需的原料气二氧化碳，使热量得到有效回收。本工段采用全低变工艺进行变换。 4.二次脱硫 流程说明： 变换气经过气液分离器后进入脱硫塔脱除变换气中的H 2S 后送往压缩三入。并经溶液再生，提取单质硫。米用栲胶脱硫法脱硫。 利用二氧化碳气体在碳丙液中溶解度大的特点，除去变换气中的二氧化碳，净化气经精脱硫脱除微量硫后送往压缩四段。二氧化碳气体经净化、压缩，送至尿素合成塔。碳丙液对CO的吸收在低压下符合亨利定律，因此采用加压吸收，减压再生
尿素生产原理、工艺流程及工艺指标 字体大小：大- 中- 小xxrtjx发表于09-12-21 11:35 阅读(65) 评论(0) 1.生产原理 尿素是通过液氨和气体二氧化碳的合成来完成的，在合成塔D201中，氨和二氧化碳反应生成氨基甲酸铵，氨基甲酸铵脱水生成尿素和水，这个过程分两步进行。 第一步：2NH3＋CO2 NH2COONH4＋Q 第二步：NH4COONH2 CO（NH2）2＋H2O－Q 第一步是放热的快速反应，第二步是微吸热反应，反应速度较慢，它是合成尿素过程中的控 制反应。 1、2工艺流程： 尿素装置工艺主要包括：CO2压缩和脱氢、液氨升压、合成和气提、循环、蒸发、解吸和 水解以及大颗粒造粒等工序。 1、2、1 二氧化碳压缩和脱氢 从合成氨装置来的CO2气体，经过CO2液滴分离器与来自空压站的工艺空气混合（空气量为二氧化碳体积4%），进入二氧化碳压缩机。二氧化碳出压缩机三段进脱硫、脱氢反应器，脱氢反应器内装铂系[wiki]催化剂[/wiki]，操作温度：入口≥150℃，出口≤200℃。脱氢的目的是防止高压洗涤器可燃气体积聚发生爆炸。在脱氢反应器中H2被氧化为H2O，脱氢后二氧化碳含氢及其它可燃气体小于50ppm，经脱硫、脱氢后，进入压缩机四段、五段压缩，最 终压缩到14.7MPa（绝）进入汽提塔。 二氧化碳压缩机设有中间冷凝器和分离器，二氧化碳压缩机压缩气体设有三个回路，以适应尿素生产负荷的变化，多余的二氧化碳由放空管放空。 1、2、2 液氨升压 液氨来自合成氨装置氨库，压力为2.3 MPa(绝),温度为20℃,进入液氨过滤器,经过滤后进入高压氨泵的入口,液氨流量在一定的范围内可以自调,并设有副线以备开停车及倒泵用.主管上装有流量计.液氨经高压氨泵加压到18.34 MPa(绝)，高压液氨泵是电动往复式柱塞泵，并带变频调速器，可在20—110%的范围内变化，在总控室有流量记录，从这个记录来判断进入系统的氨量，以维持正常生产时的原料N/C（摩尔比）为2.05:1。高压液氨送到高压喷射器，作为喷射物料，将高压洗涤器来的甲铵带入高压冷凝器，高压液氨泵前后管线均设有安 全阀，以保证装置设备安全。 1、2、3 合成和汽提 生产原理：合成塔、气提塔、高压甲铵冷凝器和高压洗涤器四个设备组成高压圈，这是本工艺的核心部分，这四个设备的操作条件是统一考虑的，以期达到尿素的最大产率和最大限度 的热量回收。 从高压冷凝器底部导出的液体甲铵和少量的未冷凝的氨和二氧化碳，分别用两条管线送入合成塔底，液相加气相物料N/C（摩尔比）为2.9—3.2，温度为165--172℃。 合成塔内设有11块塔板，形成类似几个串联的反应器，塔板的作用是防止物料在塔内返混。物料从塔底至塔顶，设计停留时间1小时，二氧化碳转化率可达58%，相当于平衡转化率90% 以上。 尿素合成反应液从塔内上升到正常液位，温度上升到180--185℃，经过溢流管从塔下出口排出，经过合成塔出液阀（HPV2201）汽提塔上部，再经塔内液体分配器均匀地分配到每根
水溶液全循环法 在尿素生产中，未反应物的分离与回收的方法很多，其中水溶液全循环法是很重要的一种方法。水溶液全循环法采用两段减压加热分离与回收，即中压分解与回收和低压分解与回收，其中中压分解与回收的量约占未反应物总量的85％～90％，因此，中压分解与吸收的好坏将影响全系统的回收效率及经济技术指标。在中压分解与回收系统中，中压吸收塔是系统的关键设备，中压分解气中的二氧化碳全部由该设备吸收返回合成塔，因此该设备操作的好坏，直接影响尿素消耗和整个系统的稳定运行。下面就中压吸收塔的操作加以讨论，以达到优化操作的目的。 1 操作压力的控制 氨与二氧化碳的吸收过程，不仅是一个气体溶解在液体中物理吸收过程，而且还伴有体积减小的化学反应，2NH3＋CO2—→NH2COONH4＋Q，因此，增加压力，不仅对物理吸收有利，还有利于甲铵生成反应的平衡；另外经中压吸收塔吸收后的气体送氨冷凝器冷凝，此时中压吸收塔的操作压力除了应满足吸收液平衡蒸汽压外，还应大于氨冷凝器中使氨冷凝的最低压力，后者主要取决于氨冷凝器中冷却水的温度，因为气氨约在40℃下冷凝，对应的饱和蒸汽压为1.585 MPa，加上惰性气体的存在，气氨冷凝条件要求中压吸收压力为1.7～1.8 MPa；由于中压吸收与中压分解组成了中压循环回收系统，所以在中压吸收压力选择上必须考虑中压分解条件，而压力大并不利于甲铵的分解，故在满足吸收和氨冷凝所必须的压力前提下，应选择较低的压力。综合以上的因素，中压吸收操作压力选择在1.6～1.8 MPa左右。 2 操作温度的控制 因为NH3与CO2在吸收塔中的溶解和生成甲铵的反应都放出热量，所以操作温度低对吸收有利，因系统操作压力已固定，溶液中的水碳比受系统水平衡条件的限制而不能任意改变，所以溶液中的温度就决定中压吸收系统的状态，而溶液中的温度又决定了溶液中的氨碳比，氨碳比高温度低，气液平衡时气相中二氧化碳含量低，吸收情况好。如果中压吸收塔溶液温度维持100℃时，精洗中部温度将达到70℃左右，塔顶气相出口二氧化碳将会增高很多，中压吸收塔鼓泡段温度正常情况下一般控制在90～95℃左右。鼓泡段的温度控制可分直接与间接两种：直接控制就是通过调节回流氨量与塔底加热器来控制；间接控制是通过调整合成塔即中压分解塔一段蒸发系统的操作指标来进行调节。正常情况下通过改变回流氨量就能很好地调节，不正常时将这两种调节手段灵活采用，才能稳定操作。 3 水碳比的控制 中压吸收塔溶液中的水碳比影响了合成塔进料中的水碳比，因此吸收溶液中的水碳比降低，对提高合成塔CO2的转化率有利，当吸收溶液中水碳比增加时，有两种控制方法。（1）当进合成塔原料中氨与CO2量不变时，如果吸收液中的水碳比增大，则进合成塔的物料中的水碳比增大，使二氧化碳转化率下降，未反应物的回收量增多，如果还要保持原来的吸收溶液中的浓度，就需要增加吸收剂的水量，则系统的循环水量增加，返回合成塔的甲铵溶液量也增加，使物料在合成塔内停留时间缩短，转化率下降，当转化率下降到某一数值后，系统开始形成恶性循环，此时只有减少未反应物的回收量，将多余的中压吸收液排至系统外以调整系统达到新的平衡。（2）由于吸收液中水碳比上升，引起合成塔二氧化碳转化率下降。未反应物增加，如果不增加吸收剂水量，在可能的情况下提高中压吸收液浓度，降低甲铵液的水碳比，也可以使合成塔转化率又重新上升，使系统达到新的平衡，改变中压吸收溶液的水碳比时，要考虑合成塔进料的水碳比，甲铵溶液中水碳比下降，甲铵熔点升高，不饱和度降低，溶液中易析出甲铵结晶，同时气相中二氨化碳含量升高，吸收情况不好，所以中压回收溶液既要考虑合成塔的二氨化碳转化率，又要考虑中压吸收塔二氨化碳的吸收效率。 4 氨水、回流氨的控制
摘要 由于具有生产工艺简单，生产操作易于掌握；生产设备容易制造，投资较省；施 用后见效快，增产显著等特点，尿素在各种肥料新品种不断涌现的情况下产销量仍持高不下。本设计介绍了尿素的性质、用途、生产方法和发展状况，详细描述了水溶液全循环法生产尿素的工艺流程，重点介绍了尿素的工业生产的过程，并对单位质量参加反应的原料进行物料衡算和热量衡算，以期获得低耗能、低污染、高产出的尿素生产工艺。 关键词：尿素，全循环，发展，工艺流程
一、概述 （一）尿素的物理化学性质和用途 1 .尿素的物理性质 分子式：CO（NH2）2,分子量60.06,因最早由人类及哺乳动物的尿液中发现， 故称尿素。纯净的尿素为无色、无味针状或棱柱状晶体，含氮量为46.6%，工业尿素因含有杂质而呈白色或浅黄色，工业或农业品为白色略带微红色固体颗粒无臭无味。密度1.335g/cm3。熔点132.7C。超过熔点则分解。尿素较易吸湿，贮存要注意防潮。尿素易溶于水和液氨，其溶解度随温度升高而增大。 2.尿素的化学性质 易溶于水、醇，不溶于乙醚、氯仿。呈微碱性。可与酸作用生成盐。有水解作用。在高温下可进行缩合反应，生成缩二脲、缩三脲和三聚氰酸。加热至160C分解，产生氨气同时变为氰酸。因为在人尿中含有这种物质，所以取名尿素。尿素含氮（N）46 %，是固体氮肥中含氮量最高的。尿素在酸、碱、酶作用下（酸、碱需加热）能水解生成氨和二氧化碳。对热不稳定，加热至150~160°C将脱氨成缩二脲。若迅速加热将脱氨而三聚成六元环化合物三聚氰酸。（机理：先脱氨生成异氰酸（HN=C=O）, 再三聚）。在氨水等碱性催化剂作用下能与甲醛反应，缩聚成脲醛树脂。与水合肼生成氨基脲2NH3+CO2—NH2COONH4—CO（NH2）2+H2O 粒状尿素为粒径1~2毫米的半透明粒子，外观光洁，吸湿性有明显改善。20C时临界吸湿点为相对湿度80%，但 30C时，临界吸湿点降至72.5%，故尿素要避免在盛夏潮湿气候下敞开存放。目前在尿素生产中加入石蜡等疏水物质，其吸湿性大大下降。 3.尿素的用途 尿素是一种高浓度氮肥，属中性速效肥料，也可用来生产多种复合肥料。在土壤中不残留任何有害物质，长期施用没有不良影响，但在造粒中温度过高会产生少 量缩二脲，又称双缩脲，对作物有抑制作用。我国规定肥料用尿素缩二脲含量应小于0.5%。缩二脲含量超过1%时，不能做种肥，苗肥和叶面肥，其他施用期的尿素
二氧化碳气提法生产尿素工艺流程１.1二氧化碳气体的压缩 从上道工序送来的CO ２气体将所含液滴分离后进入CO 2 压缩机。在压缩机各进 出口设有若干温度、压力监测点,以便于监视压缩机的运行状况,压缩机的负荷是通过改变压缩机转速来控制的,经压缩后的气体(压力约为14.3ＭPa,温度为110℃左右）送去脱氢系统。 1．2氨气的加压 合成氨装置送来的液氨经流量计量后引入高压氨泵,液氨在泵内加压至16.0MPａ（Ａ)左右。液氨的流量根据系统的负荷,通过控制氨泵的转速来调节。加压后的液氨经高压喷射器与来自高压洗涤器中的甲铵液，一起由顶部进入高压甲铵冷凝器。 1.3液氨的加压高压合成与CO ２ 气提回收 合成塔、气提塔、高压冷凝器和高压洗涤器这四个设备组成高压圈,这是二氧化碳气提法的核心部分，这四个设备的操作条件是统一考虑的,以达到尿素的最大产率和热量的最大回收。 从高压冷凝器底部导出的液体甲铵和少量的未冷凝的氨和二氧化碳,分别用两条管线送入合成塔底，合成塔内设有筛板,形成类似几个串联的反应器，塔板的作用是防止物料在塔内返混。尿素合成反应液从塔内上升到正常液位，经过溢流管从塔下出口排出,经过液位控制阀进入气提塔上部,再经塔内液体分配器均匀地分配到每根气提管中。液体沿管壁成液膜下降,分配器液位高低起着自动调节各管内流量的作用。由塔下部导入的二氧化碳气体，在管内与合成反应液逆流相遇。管间以蒸汽加热，合成反应液中过剩氨及未转化的甲铵将被蒸出和分解，从塔顶排出，尿液及少量未分解的甲铵从塔底排出。 从气提塔顶排出的高温气体,与新鲜氨及高压洗涤器来的甲铵液在约高压下一起进入高压甲铵冷凝器顶部。高压甲铵冷凝器是一个管壳式换热器,物料走管内，管间走水用以副产低压蒸汽。为了使进入高压甲铵冷凝器上部的气相和液相得到更好的混合,增加其接触时间,在高压甲铵冷凝器上部设有一个液体分布器。在分布器上维持一定的液位,就可以保证气-液的良好分布。
60kt/a尿素生产水溶液全循环法工艺初步设计毕业设计 目录 第一章绪论 (1) 1.1尿素产品的用途 (1) 1.2尿素的性质 (1) 1.3尿素生产的原料和工艺原理［1］ (2) 1.4设计流程 (2) 1.4.1工艺流程简图 (2) 1.4.2全溶液水循环法生产尿素流程叙述 (3) 1.5计算依据［3］ (4) 1.5.1尿素合成塔 (4) 1.5.2一段分解分离器 (4) 1.5.3二段分解塔 (4) 1.5.4成品尿素含量 (4) 第二章物料衡算 (5) 2.1物料流程简图 (5) 2.2合成塔 (5) 2.2.1已知数据及反应框图 (5) 2.2.2物料计算 (6) 2.2.3合成塔物料平衡数据表 (7) 2.3一段分解分离器 (7) 2.3.1反应框图与已知数据 (7) 2.3.2物料计算 (8) 2.3.3一段分离器物料平衡数据表 (8) 2.4二段分解塔 (9) 2.4.1反应框图与已知数据 (9) 2.4.2物料计算 (10) 2.4.3二段分解塔物料平衡数据表 (11) 第三章热量衡算 (12) 3.1合成塔 (12)
3.1.2尿素合成塔热平衡计算项目 (12) 3.1.3合成塔热量计算 (12) 3.1.4合成塔热量平衡数据表 (15) 3.2一段分解分离器 (15) 3.2.1计算依据［6］ (15) 3.2.2一段分解分离器热量计算 (15) 3.2.3一段分解分离器热量平衡数据表 (17) 3.3二段分解塔 (17) 3.3.1计算依据 (17) 3.3.2二段分解塔热量计算 (17) 3.3.3二段分解塔热量平衡数据表 (18) 第四章设备设计及选型 (20) 4.1合成塔特性 (20) 4.1.1合成塔设计条件［8］ (20) 4.1.2合成塔的有效容积 (20) 4.2一段分解加热器 (20) 4.2.1一段分解加热器设计条件 (20) 4.2.2一段分解加热器传热面积S1 (21) 4.3一段分解分离器的作用 (21) 4.3.1设计条件 (21) 4.3.2计算过程 (21) 4.4二段分解加热器的作用 (23) 4.4.1设计条件 (23) 4.4.2二段分解加热器传热面积S2 (23) 4.5二段分解塔的作用 (23) 4.5.1全塔的理论板数及其他参数 (24) 4.5.2计算浮阀塔塔高和塔径 (26) 4.5.3溢流装置 (28) 4.5.4塔板流体力学的验算 (30) 4.5.5塔板负荷性能图 (33) 4.6辅助设备及附属设备的选择 (38) 4.6.1裙座 (38) 4.6.2人孔 (38)
常见的几种尿素生产工艺介绍 第一节斯塔米卡邦二氧化碳汽提法尿素工艺 斯塔米卡公司((Stamicarbon.B.V是荷兰国营矿业公司(DSM的子公司,在40年代后期开始研究尿素生产工艺。早期尿素生产由于存在着合成塔等设备的晋严重腐蚀问题,影响生产的正常进行和生产技术的推广。直至1953年,斯塔米卡邦提出在二氧碳原料气中加少量氧气的办法,解决了尿素设备的腐蚀问题,为后来尿素生产的大规模发展开辟了道路。由该公司设计的第一个工业规模尿素厂于1956年投产。在60年代初,斯塔米卡邦与国营矿业公司研究中心一起,开发了新的尿素工艺,即二氧碳化碳汽提法。从工作1964年建设投产日产20吨尿素的实验厂开始,到1967年二氧化碳汽提法尿素工厂正式投产。随后在很多国家建设二氧化碳汽提法尿素工厂。 工艺流程 二氧化碳汽提法尿素生产工艺主要包括:二氧化碳压缩和脱氢、液氨升压、合成和汽提、循环、蒸发造粒、产品贮存和包装、解吸和水解等工序。 (一二氧化碳压缩和脱氢 从合成氨厂来的二氧化碳气体,经过CO2分离罐101——F与工艺空气压缩机101-J供给的一定量的空气混合,空气量为二氧化碳体积的4%,进入二氧化碳压缩机102-J。在二氧化碳压缩机二段进口对二氧化碳气中的氧含量自动栓测。二氧化碳最终压缩到14。1MPa(A进入脱氢反应器101-D,内装铂系催化剂,操作温度:入口 ≥150℃,出口<300℃。脱氢的目的是防止高压洗涤器排出气发生爆炸。在脱氢反应器中H2被选择氧化为H2O。脱氢后二氧化碳含氢及其它可燃气体小于50*10-6。 二氧化碳压缩机102-J是单例蒸汽透平驱动的双缸四段离心式压缩机,带有中间冷凝器和分离器。蒸汽透平机转速,由速度控制器控制并自动调节转速,以适应尿素的生产负荷。多余的二氧化碳由放空管放空,进入二氧化碳压缩机的气量,应超过压缩机的喘振点。为使进口气量小于喘振气量时也不发生故态障,设有自动防喘振系统。
银河化工有限责任公司 银化发［2001］69号 峨山银河化工有限责任公司 关于颁发《合成氨及尿素生产工艺指标》的通知 公司所属各部门： 工艺指标是工艺操作的核心和灵魂，是工艺参数控制的科学依据，是实现稳产、高产、优质、低耗的要素，更是实现安全生产的有力保障。现将公司总工办根据技改后的生产工艺及规模实际编制的《合成氨及尿素生产工艺指标》发至各生产车间及有关部门，请认真遵照执行。 本工艺指标自下发之日起执行。 附：《合成氨及尿素生产工艺指标》
（此页无正文） 峨山银河化工有限责任公司 二○○一年七月二十七日 主题词：工艺指标通知 抄报：公司领导生产处各科室各生产车间 峨山银河化工有阴责任公司总部办2001年7月27日印发
银河化工有限责任公司 合成氨及尿素生产 工艺指标 编制：总工办
前言 我公司6万吨尿素装置及配套的合成装置，在峨山化肥厂装置的基础上做了大量的技术改造。采用了粘土煤球制气，碱法脱硫，中低低就换工艺等，无论从原料路线和工艺步骤都较原来有较大变动。但总的运行还是平稳的，由于生产工艺及规模的改变，以前颁发的工艺指标已不能满足生产的要求。这次由总工办编制的工艺指标，是根据我公司实际情况，参照原化工部颁发的工艺指标及兄弟厂的经验编制的。现发到各生产车间及与生产有关的管理部门，要求认真贯彻执行，在运行中个性，以至完善。 工艺指标是工艺操作的核心和灵魂，是工艺参数控制的科学依据，是实现稳产高产优质低耗的要素，是实现安全生产的有力保障。希望生产一线的操作工人和生产管理者严格执行工艺指标，与生产有关的管理人员要熟悉和掌握工艺指标，要做到生产操作与调度指挥以工艺指标为规的协调和统一，要充分认识工艺指标的严肃性、科学性和灵活性。要制定切实可行的考核办法，进行工艺指标的分类和分级管理考核，把哪此与安全生产、高产、优质、低耗、延长设备运行周期的重要指标列为厂控制指标。工艺指标合格率由生产管理部门作为重要指标来考核，以期达到安全、高产、优质、低耗的目的。 本指标自发布之日起实施，以前发布的工艺指标与本指标不同的按本指标执行。 总工办 二○○一年六月一日
年产万吨尿素合成 工艺设计 1
年产8000吨尿素合成工艺设计 2
目录 摘要 .................................................................... 错误!未定义书签。ABSTRACT ......................................................... 错误!未定义书签。 第一章总论................................................ 错误!未定义书签。 1.1 概述 ................................................................ 错误!未定义书签。 1.1.1 尿素的性质及用途 ..................................... 错误!未定义书签。 1.1.2 市场需求 ..................................................... 错误!未定义书签。 1.2 文献综述 ........................................................ 错误!未定义书签。 1.3 设计任务来源 ................................................ 错误!未定义书签。 第二章尿素生产工艺流程........................ 错误!未定义书签。 2.1 生产方法的确定 ............................................ 错误!未定义书签。 2.2 工艺流程叙述 ................................................ 错误!未定义书签。 2.3 工艺流程简图 ................................................ 错误!未定义书签。 第三章工艺计算........................................ 错误!未定义书签。 3.1物料衡算......................................................... 错误!未定义书签。 3.1.1产量及产品质量与消耗定额 ..................... 错误!未定义书签。 3.1.2 计算条件的确定 ........................................ 错误!未定义书签。 3.1.3 CO2压缩系统............................................. 错误!未定义书签。 3.1.4 尿素合成塔 ................................................. 错误!未定义书签。 3.1.5 预分离器 ..................................................... 错误!未定义书签。 3
. 化肥厂尿素生产工艺流程简介分子量为CO(NH2)2,,分子式为1.尿素的物理性质:化学名称叫碳酰二胺因为人类及哺乳动物的尿液是含氮量最高的固体氮肥46.65%,.60.06.含氮量为尿故称为尿素.年蒸发人尿是发现了它,中含有这种物质,并且由鲁爱耳在17731.335,晶体的比重为在20-40度温度下无味素为无色,,无臭的针状或棱状结晶.. ,包装和贮存要注意防潮尿素易溶于水和氨,也溶于醇克/cm3.在工业上尿素作.主要用作肥料,饲料和工业原料2.尿素的用途和产品标准.尿素也用.用于生产塑料,涂料和黏合剂为高聚物的合成原料,用来制成甲醛树脂,. 尿素技术指标国家指标GB2440--91,制革,颜料等部门.于医药,液氨是合成氨厂的主要产品生产尿素的原料主要是液氨和二氧化碳气体,3.合成尿素用的液氨要求纯度高于二氧化碳气体是合成氨原料气净化的副产品.铁锈等固体杂并不含催化剂粉,油含量小于10PPm,水和惰性物小于0.5%99.5%,15mg/Nm3. 硫化物含量低于98.5%,质.要求二氧化碳的纯度大于主要化学反应,尿素的生产办法和过程尿素的合成分两步进行4.)==NH4COONH3=Q 气液)+CO2(为:NH3(液氨与二氧化碳的净化与提压工业过程为 NH4COONH2==CO(NH2)+H2O-Q1. 2.液氨与二氧化碳合成输送. 造粒4.尿素溶液的蒸发,3.尿素尿素熔融物与未反应物的分离与回收该法是利用碳酸稀溶液吸收未反应的氨与二氧.老系统选用的是水溶液全循环法由于未反应的氨和二氧化,再利用循环泵送回合成塔化碳生成甲胺或碳酸氨溶液,. ,,,碳呈水溶液形态进行循环故动力消耗较小流程也较简单投资也省.. . ..
摘要 尿素工业化生产以来的百余年间，一直是肥料工业生产的主要品种。本设计是年产10万年吨尿素二氧化碳气提法化工工艺的设计；也介绍了尿素的性质、用途、生产方法和市场的发展状况；尿素生产以煤为原料，采用改进型CO2汽提法工艺。尿素合成中有二氧化碳压缩，液氨升压，合成和气提，蒸发、解读和水解以及造粒等工序。主要进行了尿素的工艺计算、降温设备的设计、设备选型，并绘制工艺流程图。 关键词：尿素，二氧化碳气提法，设计计算
、八 前言 用于尿素生产的C02中都含有一定量的CO、H2、CH4、N2及硫化物等。这是因为C02来源于脱碳后的解读气，无论采用什么方法脱碳，在脱碳液吸收C02的同时，还溶解了一定量的CO、H2、CH4、N2及硫化物等，当脱碳溶液再生时这些气体随同C02 一同被解读出来，另外，通过加空气到C02中以对设备进行防腐保护。上述气体在整个工艺过程中极少或完全不冷凝，并随未反应的NH3及C02由合成塔 顶排放出来，经过高压洗涤塔吸收大部分氨及C02，气体混合物中出、C0、CH4 和02浓度急剧上升，这些可爆气体的存在是尿素生产的最大安全隐患。 尿素主要产品为合成氨、尿素、纯碱、氯化铵、精甲醇、复合肥、精细化工产品和热电产品。尿素生产以煤为原料，采用改进型C02汽提法工艺。C02中带有一 定量的C0、H2、CH4、N2及硫化物等，既存在可燃气体爆炸的安全隐患，又有硫对设备腐蚀的担忧。国内已有尿素系统发生爆炸的先例。
—、总论 < 一）概述 尿素原料主要是二氧化碳和氨。尿素产品用途广泛，其主要用作化肥。工业上还用作制造脲醛树酯、聚氨酯、三聚氰胺-甲醛树脂的原料，在医药、炸药、制革、浮选剂、颜料和石油产品脱蜡等方面也有广泛的作途。据统计，我国现有尿素生产企业200多个，规模分为大型<引进48万吨/年以上）、中型<13—30万吨/年以上）、小型<4—13万吨/年），我国中小氮肥企业中90%采用煤为原料，近年来产能发展较快。 据统计，2005—2007年尿素新建装置增加产能累计987万吨，加上现有装置产能的自然增长，2005—2007年我国累计增加尿素产能1340万吨，到2007年底尿素产能达到5300万吨以上。预计2008—2009年新建装置产能为715万吨，至U 2009年底全国尿素产能将达到6000万吨。 1?产品用途 尿素主要用作化肥。工业上还用作制造脲醛树酯、聚氨酯、三聚氰胺-甲醛树脂的原料，在医药、炸药、制革、浮选剂、颜料和石油产品脱蜡等方面也有广泛的作途。 尿素加热至200C时生成固态的三聚氯酸<即氰尿酸）。三聚氰酸的衍生物三氯异氰尿酸、二氯异氰酸钠、异氰尿酸三<2-羟乙酯）、异氰尿酸三<烯丙基）酯、三<3, 5-二叔丁基-4-羟基苄基）异氰酸酯、异三聚氰酸三缩水甘油醚、氰尿酸三聚氰胺络合物等有许多重要应用。前两者是新型高档消毒、漂白剂，三氯异氰尿酸全世界总所产能力超过8万吨⑷。 2?尿素的基本信息 <1）尿素分子式：CH4N2O;相对分子质量：60. 06。 <2 ）外观：无色或白色针状，或棒状结晶体，工业品为白色略带微红固体颗 粒，无臭无味。 <3）密度：1. 335g/mm。 <4）熔点：132. 7° Co <5）溶解性：溶于水、醇，不溶于乙醚、氯仿，呈微碱性。
经蒸发、造粒后包装销售。粗甲醇经精馏得到精甲醇销售。 二氧化碳经净化和压缩后，与氨一起送入尿素合成塔，在适当的温度和压力下，合成尿素，的氮氢混合气压缩到高压，并在高温、有催化剂存在的情况下合成为氨。脱碳解吸出来的换、二次脱硫、脱碳、精脱硫、甲醇、烃化等工艺将气体净化，除去各种杂质后，将纯净 原料煤利用蒸汽和空气为气化剂，在煤气发生炉内产生半水煤气，经一次脱硫、变生产流程说明 一分厂生产流程 一分厂生产流程及说明 1、造气工段 工艺流程说明： 采用间歇式固定常压气化法，即在煤气发生炉内，以无烟块煤或焦炭为原料，并保持一定的炭层，在高温下，交替地吹入空气和蒸汽，使煤气化，以制取合格的半水煤气。经除尘、热量回用降温后送入气柜。自上一次开始送风至下一次开始送风为止，称为一个工作循环，每个循环分吹风、上吹、下吹、二次上吹和吹净五个部分。 各工段流程 2、一脱工段除去焦油等杂质后送往压缩一入。目前使用的脱硫方法为栲胶脱硫法。 S，然后进入冷却清洗塔上段降温后，经静电除焦2后进入脱硫塔,脱除部分H 油等杂质并降低一定温度后由萝茨风机加压送到冷却清洗塔下段降温、除尘 来自造气的半水煤气，经半水煤气气柜出口冷洗塔除去部分粉尘，煤焦
3、变换工段 流程说明： 半水煤气经除油器除去气体挟带的油等杂质后，一氧化碳与水蒸汽借助于催化 剂的作用，在一定的温度下变换成二氧化碳和氢气。通过变换既除去了一氧化碳， 又得到了制合成氨的原料气氢和制尿素所需的原料气二氧化碳,使热量得到有效回 收。本工段采用全低变工艺进行变换。 4.二次脱硫 流程说明： 变换气经过气液分离器后进入脱硫塔脱除变换气中的H2S后送往压缩三入。并经溶液再生，提取单质硫。采用栲胶脱硫法脱硫。 利用二氧化碳气体在碳丙液中溶解度大的特点，除去变换气中的二氧化碳，净 化气经精脱硫脱除微量硫后送往压缩四段。二氧化碳气体经净化、压缩，送至尿素 合成塔。碳丙液对CO2的吸收在低压下符合亨利定律，因此采用加压吸收，减压再生。