尿素工艺流程方框简图
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尿素合成的工艺流程图尿素是一种重要的化肥和化工原料,在世界上广泛应用。
下面是一种常见的尿素合成工艺流程。
尿素合成的工艺流程主要包括前处理、合成、分离和精制四个步骤。
首先是前处理步骤。
尿素的合成原料主要是氨气和二氧化碳。
这些原料首先需要经过预处理。
氨气经过压缩,然后进入氨分解器,通过加热和催化剂的作用,将氨分解成更高浓度的氢气和氮气。
二氧化碳经过压缩和过滤等处理,确保其纯度。
接下来是合成步骤。
高浓度的氢气和氮气进入一个双反应器系统。
其中一个反应器温度控制在170-190℃左右,另一个反应器控制在190-210℃。
在这两个反应器中,氢气和氮气与还原铁催化剂反应生成氨气,然后和二氧化碳反应生成尿素。
反应器系统内部的摆动泵将反应物和产物分别输送至两个反应器,以保证高效反应。
然后是分离步骤。
合成产物中除了尿素,还有一些杂质物质。
分离步骤的主要目的是去除这些杂质,使尿素纯度达到要求。
首先,将合成产物经过冷却,使其凝结成固态尿素颗粒。
然后通过气流来除去固态尿素表面的杂质和水分。
接下来通过真空器将尿素颗粒中的杂质进一步净化并除去残留的气体。
最后,尿素颗粒通过输送带进入鱼鳞式分离机,将尿素颗粒和杂质物分离。
最后是精制步骤。
经过前面的处理,尿素已经达到一定的纯度。
但为了使尿素符合特定的产品标准,需要进行进一步的精制。
这一步主要包括晶体分离和干燥。
晶体分离通过溶解尿素晶体并使其再结晶,将其中的杂质物质分离出来。
干燥过程则通过加热和真空抽取的方式,去除尿素中的水分,使其达到合格的含水率。
以上便是尿素合成的常见工艺流程。
在实际生产中,还会根据具体情况进行调整和优化,以提高产量和产品质量。
同时,为了保证生产过程的安全性,还需要采取相应的安全措施,并建立完善的环保措施,以减少对环境的影响。
尿素生产工艺及技术特点3.1 概述当代尿素生产,不论是采用哪种流程,基本由六个工艺单元,即原料供应、尿素的高压合成、含尿素溶液的分离过程、未反应氨和二氧化碳的回收、尿素溶液的浓缩、造粒与产品输送和工艺冷凝液处理,其基本过程如图3-1所示。
原料CO2和NH3被加压送到高压合成圈,反应生成尿素,二氧化碳转化率在50%~75%范围,此过程被称为合成工序;分离过程与未反应物回收单元承担着把未转化为尿素的氨和二氧化碳从溶液中分离出来,并回收返回合成工序,因此这两个单元被统称为循环工序;最后在真空蒸发和造粒设备中把70%~75%的尿素溶液经浓缩加工为固体产品,称为最终加工工序。
图3-1 尿素生产基本流程尽管尿素生产的基本过程相似,但在具体的流程、工艺条件、设备结构等方面,不同工艺存在一定的差异。
迄今世界各地的尿素工厂,绝大多数都是由几家工程设计公司所开发设计的,已形成几种典型的工艺流程,典型的有荷兰斯太米卡邦(Stamicarbon)公司的水溶液全循环CO2气提法、意大利斯那姆(Snamprogetti)公司的氨气提法和蒙特爱迪生集团公司的等压双循环工艺(IDR)、日本三井东亚—东洋工程公司的全循环改良“C”法和改良“D”法及ACES 法、美国尿素技术公司UTI的热循环法尿素工艺(HR)等。
但不论是哪种工艺流程,生产过程中主要原料NH3和CO2的消耗基本上是相同的,其流程的先进与否主要表现在公用工程即水、电、汽的消耗上。
尿素生产流程的改进过程,实质就是公用工程消耗降低的过程。
目前国内建有尿素装置200多套,规模分为大型(48万吨/年以上)、中型(11万吨/年以上)、小型 (4万吨/年以上)。
中、小型尿素装置均采用国内的水溶液全循环技术,大型装置多采用国外引进工艺技术。
在国内的大型尿素装置工艺技术中,多数采用CO 2气提工艺和氨气提工艺。
目前设计的采用CO 2气提工艺和氨气提工艺的尿素装置,其尿素氨耗基本接近于理论水平,公用工程消耗更低,相对于传统的设计,其投资更低。
化肥厂生产过程及工艺流程煤制合成氨、尿素C+0.5O2→COC+O2→CO2CO+H2O→CO2+H2H2+N2→NH3CO2+2NH3→CO(NH2)21全厂流程简介煤空气供热站蒸汽渣蒸气N2N2空分硫回收S煤备煤煤气化变换低温甲醇洗液氮洗合成压缩CO2氨尿素合成尿素煤制合成氨、尿素流程简图2过程工艺描述(1)水煤浆气化制合成气装置由水煤浆制备工序来的水煤浆送入煤浆槽储存待用。
浓度约为63%的水煤浆通过煤浆给料泵加压输送到气化炉顶部工艺烧嘴,并与空分装置来的纯氧分别进入气化炉在6.5MPa(G),约1400℃工艺条件下,水煤浆与纯氧进行部分氧化反应,生成粗合成气。
反应后的粗合成气和溶渣进入气化炉下部的激冷室。
在激冷室中,粗合成气经冷却、洗涤,将粗合成气中的大部分碳黑洗去,并和粗渣分开。
出激冷室的粗合成气直接进入文丘里洗涤器和碳洗塔进一步洗涤,除去粗合成气中残留的碳黑,然后将水蒸汽/干气比约1.3~1.5的合成气送至变换工序。
溶渣被激冷室底部通过破渣机进入锁斗,定期排入渣池,渣池设有捞渣机将粗渣捞出,装车运往园区免烧砖项目。
渣池中含细渣的灰水通过渣池泵送至真空闪蒸器。
碳洗塔的液位通过控制进入塔内的灰水量来维持,碳洗塔内的黑水分两股排出,一股黑水去高压闪蒸器;另一股由灰水循环泵送至气化炉也进入高压闪蒸器,黑水经减压,闪蒸出黑水中溶解的气体并通过变换冷凝液加热器回收闪蒸汽的热量,通过高压闪蒸分离器,闪蒸出的气体至变换或火炬,水送入脱氧水槽。
(2)净化装置a.变换变换工序主要反应式为:COS+H2O——CO2+H2S+QCO+H2O——CO2+H2+Q由气化送来粗煤气经煤气水分离器分离掉少量的冷凝液及灰尘后,经中温换热器温度升高至250℃,进第一中温变换炉。
第一中温变换炉分上、下两段,炉内装有两段三层耐硫变换触媒,层间配有煤气激冷管线调温,出第一中温变换炉变换气CO含量为24%(干),温度为420℃左右。
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该温度下的平衡压力1~3Mpa.对于水溶液全循环法,当温度为190℃和NH3/CO2等于4时,相应的平衡压力是18Mpa左右,故其操作压力是一般为20Mpa左右.反应时间对于反应温度为180~190℃的装置,一般反应时间是40~60min,其转化率可达平衡转化率的90~95%.对于反应温度为200℃个装置,反应时间一般为30min左右,其转化率也接近于平衡转化率.6工艺流程:由于目前普遍采用水溶液全循环法生产尿素下面就简述水溶液循环法生产尿素的流程.图3-19是目前在我国得到广泛应用的中压、低压两段分解水溶液全循环法直接造粒尿素工艺流程图。