现代工业化学
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化学工业的发展与趋势化学工业是现代工业的重要组成部分,它在人类社会的发展中发挥着重要作用。
随着科技的不断进步和社会需求的不断增长,化学工业正经历着新的发展和变革。
本文将从以下几个方面来探讨化学工业的发展与趋势。
一、技术创新技术创新是化学工业发展的重要推动力。
随着科学技术的进步,新的化学反应途径和新的材料被不断发现和应用。
例如,纳米材料的开发使得化学工业在材料合成、能源存储等方面取得了突破性进展。
另外,新型反应器的应用提高了反应效率,减少了对环境的污染。
技术创新不仅提高了化学工业的效益,也推动了生产方式的变革和可持续发展。
二、环保意识随着全球环境问题的日益严峻,环保意识在化学工业中得到了广泛的关注和应用。
环保技术的不断更新和推广,使得化学工业的生产过程更加清洁和低碳。
例如,废气处理技术的应用大大减少了有害气体的排放,废水处理技术的进步降低了对水资源的污染。
未来,化学工业将进一步加大环保投入,积极推动绿色发展,实现经济效益与环境效益的双赢。
三、生物技术的发展生物技术作为一门交叉学科,正对化学工业产生深远影响。
生物技术的发展使得生物催化、发酵和生物降解等技术在化学工业中得到了广泛应用。
通过利用微生物和酶的作用,化学工业得以高效地合成和降解有机物。
此外,基因工程技术的应用拓展了化学工业的生产范围,使得化学品的生产更加精准和可控。
生物技术的发展将进一步提高化学工业的可持续性和产业竞争力。
四、数字化与自动化化学工业正逐渐向数字化和自动化方向发展。
数字化技术的应用使得化学工业的生产过程更加智能化和自动化,提高了生产效率和品质控制。
例如,通过建立数字化模型和智能控制系统,实现了化工过程参数的在线监测和调控。
此外,物联网技术的发展使得生产设备之间得以实现信息共享和协同工作,提高了化学工业的生产效率和反应控制的精确性。
综上所述,化学工业在技术创新、环保意识、生物技术的发展以及数字化与自动化方面都呈现出了新的发展趋势。
化学工业包括哪些行业化学工业是现代工业体系中的重要组成部分,涉及到许多不同的行业。
化学工业的发展与人类社会的发展息息相关,它的产品广泛应用于日常生活以及其他工业领域,对经济的推动和社会的发展具有重要意义。
本文将介绍化学工业包括的一些主要行业及其相关产品。
石油炼制业石油炼制业是化学工业中最重要的行业之一。
这个行业的主要任务是对原油进行加工和分离,以生产出各种石油产品,并将其用于能源供应、化学原料和其他工业用途。
在石油炼制过程中,原油经过蒸馏、裂化、重整、烷化等一系列化学反应和物理操作,最终得到石油产品,如汽油、柴油、航空煤油、润滑油、沥青等。
化学肥料制造业化学肥料制造业是化学工业中的另一个重要行业。
化学肥料是农业生产中必不可少的营养物质,能提供植物所需的氮、磷、钾等元素。
在化学肥料制造过程中,采用化学合成方法,将天然气、石灰石、矿石等原料经过一系列反应和处理,制成各种类型的氮肥、磷肥、钾肥等。
化学肥料的生产不仅能提高农产品的产量和质量,还能促进农业的可持续发展。
塑料制品业塑料制品业是化学工业的重要组成部分。
塑料是一种由合成高分子化合物制成的人造材料,具有轻质、耐用、可塑性强等优点,在日常生活和工业生产中得到广泛应用。
塑料制品包括塑料薄膜、塑料袋、塑料容器、塑料管道、塑料制品等。
塑料制品广泛应用于食品包装、建筑材料、电子产品、汽车制造等领域。
涂料、油墨和胶粘剂制造业涂料、油墨和胶粘剂制造业是化学工业中的另一个重要行业。
涂料用于表面保护和装饰,油墨用于印刷和标记,胶粘剂用于粘合。
这些产品由不同类型的树脂、颜料、添加剂等组成,通过混合、分散、涂覆等工艺制成。
它们广泛应用于建筑、家居、印刷、包装等领域,为各行各业提供了必要的材料和技术支持。
高分子材料和化工新材料制造业高分子材料和化工新材料制造业是化学工业中不断发展的新兴行业。
高分子材料,如塑料、橡胶、纤维等,具有独特的性能和应用,正在改变各个领域的发展。
化学工业的现状与未来发展化学工业是现代工业的重要组成部分,涉及到生活的各个方面。
它不仅为我们提供了各种化工产品,同时也对环境和人类健康产生了一定的影响。
本文将探讨化学工业的现状和未来的发展前景。
一、化学工业的现状化学工业是当今世界最重要的基础工业之一。
它涉及到能源、材料、农业、医药等多个领域,为社会经济发展提供了坚实的支撑。
同时,化学工业也在各个方面带来了巨大的变革。
1.1 市场规模持续扩大随着全球经济的发展,对化学工业产品的需求不断增加。
化学品在农业、制造业、建筑业、能源等各个行业都有广泛应用。
因此,化学工业的市场规模持续扩大,成为推动经济增长的重要力量。
1.2 技术创新不断推动行业发展化学工业是一个高科技含量的行业,技术创新在其中起到了关键作用。
新材料的研发、新工艺的应用不仅提高了产品质量和生产效率,还大大降低了生产成本。
同时,技术创新也推动了行业的升级和转型。
1.3 环境污染和资源浪费问题化学工业的发展不可避免地带来了环境污染和资源浪费问题。
例如,废水、废气的排放和化学废物的处置都给环境造成了巨大压力。
此外,化学工业对石油、煤炭等自然资源的依赖程度较高,资源消耗不可持续。
二、化学工业的未来发展为了适应社会和环境的需求,化学工业面临着许多挑战,同时也迎来了许多新的机遇。
未来的化学工业发展将呈现以下几个趋势:2.1 绿色生产和可持续发展为了解决环境问题,化学工业将加大对绿色生产和可持续发展的研究和应用力度。
通过减少环境污染物的排放、提高资源利用效率、推广循环经济等手段,实现生产方式的转型升级。
2.2 新材料的研发和应用新材料是化学工业未来的重要发展方向。
随着科学技术的进步,新材料的研发速度将大大加快。
新材料具有良好的性能和广泛的应用领域,将为社会带来更多的创新和发展机会。
2.3 数据技术的应用数据技术在工业领域的应用日益普及,化学工业也将借助数据技术实现生产的数字化和智能化。
通过数据的收集、分析和应用,化学工业可以更好地控制生产过程、提高质量和效率。
化学工业的未来发展和前沿研究领域化学工业作为现代工业的关键支柱之一,一直处于引领世界经济发展的前沿。
大量新材料、新制造技术以及新能源都离不开化学工业的成果。
但是,化学工业技术的发展也面临着制约。
化学工业作为重度污染行业,长期以来对环境造成了极大的破坏,加之原有的化工技术方案逐渐到达瓶颈,如何实现绿色化学和高效发展成为了化工企业亟待解决的问题。
一、新材料、新能源主导作用显著未来化学工业的发展方向将集中在创新材料、开发新能源,并通过精益化管理实现绿色化工的转型升级。
新材料将在医药、生物技术和电子等领域得到广泛应用。
例如,高性能聚合物的开发与应用、功能性金属有机框架材料的制备及其基于氢储能技术的应用,以及智能材料和新型电池等。
专家指出,当前国家正在加大对新型锂金属电池和高性能聚合物等材料研究的投入,预计锂离子电池市场将在未来几年持续蓬勃发展。
二、生物化学和纳米化学领域有望存活生物化学是一门新兴的交叉学科,将化学、生物学和物理学等领域有机结合起来,用于解决生物体的性质、结构、生物代谢以及药物的研究开发。
纳米化学也是当前研究的热点领域,研究方向涵盖了新型纳米材料制备、监测和应用等方面,极大地推动了生物技术领域的发展。
未来生物化学和纳米化学领域的发展前景广阔。
三、全产业链绿色化需求上升“减排限产”政策的实施,将使得绿色化工转型和升级的步伐加速。
全产业链持续的生态环境治理发作,从源头上对环境造成的损害进行约束,各相关主体也需要在生产过程中采用环保型工艺、设备、材料等,实现绿色化的目标。
在企业自身方面,要加强与环保、科技部分等相关机构的产学研一体化,实现产业升级转型和可持续发展。
四、人工智能引领化学工业智能化发展人工智能已成为工业界关注的重要技术之一,也被视为支持化学工业智能制造、大数据和产业协调发展的重要手段。
通过人工智能技术的应用,可以对化学反应过程等进行数值模拟并进行虚拟化自动化操作、质量检验等。
在化学工程过程中,应用虚拟仿真技术、数据挖掘技术等,会极大改善人工化学试验的技术得分散乱,并借助机器学习、神经网络和智能识别与分析等技术,构建化学分子设计、药物设计等化学科学的智能模型,实现化学科学和制造智能化的发展。
现代化工的发展历程可以追溯到19世纪末至20世纪初,随着工业革命的推进和化学科学的进步,化工产业开始逐渐形成并发展壮大。
以下是现代化工发展的大致历程:
1. 工业革命时期(19世纪末至20世纪初):
-化学工业开始从手工作坊向工厂生产转变。
-出现了早期的化学工厂,如染料厂、火药厂等。
-生产和工艺流程逐渐实现标准化和规模化。
2. 两次世界大战期间(20世纪初至20世纪中叶):
-化学工业在战争中发挥重要作用,如生产炸药、毒气等。
-战后重建推动了化工产品的需求增长。
-化学工程作为一个专业领域开始形成。
3. 战后繁荣时期(20世纪中叶至20世纪末):
-化学工业进入快速发展期,新产品和新工艺不断涌现。
-合成材料(如塑料、合成纤维)的发明和生产线的出现。
-石油化工成为重要的化工领域,石油产品的深度加工和综合利用。
4. 21世纪初至今:
-生物化工和绿色化学成为发展趋势,旨在减少环境污染和提高可持续性。
-新材料、纳米技术和智能制造的发展为化工产业带来新的机遇。
-全球化和跨国公司的兴起,化工产业开始在全球范围内进行资源配置和市场拓展。
现代化工的发展不仅体现在生产规模的扩大和效率的提高,还包括技术创新、产品多样化、环境友好型工艺的开发以及全球市场的整合。
随着科技的不断进步和社会对环保的日益关注,化工产业正面临着转型升级的挑战和机遇。
化学在现代工业中的应用化学在现代工业中的应用化学,在现代工业中扮演着一位不可或缺的角色。
她如同一位灵巧的艺术家,运用着她的丰富技巧和知识,塑造着我们周围的世界。
从基础化学原理到复杂的工业流程,她以无与伦比的方式影响着生产制造、资源管理和环境保护。
在工业领域,化学的应用广泛而深远。
首先,她参与着各种材料的合成和改良。
像是塑料这样的材料,无处不在地存在于我们的日常生活中,从食品包装到汽车零件,从医疗器械到电子设备,都离不开化学工业的支持。
化学家们通过精确的配方和反应条件,设计出具有特定性能的材料,以满足各种工业需求。
其次,化学在能源生产和利用中扮演着关键角色。
化石燃料的提炼和转化,以及可再生能源的开发,都依赖于化学工艺的发展。
例如,石油化工行业通过裂解和重组碳链,将原油转化为燃料、化学品和塑料。
在可再生能源方面,化学帮助优化太阳能电池、风力发电设备和储能技术,推动清洁能源的普及和使用。
此外,化学还在环境保护和资源可持续利用方面发挥着不可或缺的作用。
通过研发环保技术和工艺,化学帮助减少工业过程中的污染物排放,改善水和空气质量。
她推动了废物回收利用技术的发展,使得废弃物可以再生为有用的资源,从而减少了资源的浪费和环境的负担。
最后,化学在药物研发和医药制造中也发挥着至关重要的作用。
从基础的药物分子设计到药物的合成和制剂,每一个步骤都依赖于精确的化学技术。
化学家们不断探索新的化合物和治疗方法,以应对各种疾病和健康挑战,为人类的健康和福祉做出贡献。
总结而言,化学在现代工业中的应用如同一位默默奉献的工匠,她的每一个贡献都深刻影响着我们的生活和社会发展。
她不仅仅是技术进步的推动者,更是可持续发展的支柱之一。
随着科学技术的不断进步和工业需求的不断变化,化学将继续发挥着关键作用,引领我们走向更加繁荣和可持续的未来。
从生态安全谈现代化学工业生产特点
(1)生产物料大多属于有害危险物质:化工生产过程中使用的原料、半成品、成品种类繁多,满足了现代社会多样化的需求,但其中约70%是易燃、易爆、有毒、有腐蚀的化学危险品。
(2)生产工艺参数苛刻:现代化工广泛采用高温、高压、深冷、真空等工艺参数,显著提高了单机效率,缩短了产品生产周期,使化工生产获得更佳经济效益。
(3)生产规模大型化:近40年化工产品生产装置规模大型化发展迅速。
例如:合成氨装置、乙烯生产装置、炼油装置等。
(4))生产过程连续化、自动化:化工生产从人工操作、间歇生产转变为高度自动化、连续化生产,极大地提高了劳动生产率。
现代化工这些特点存在着负面效应:化工生产过程处处存在危险因素、事故隐患,一旦失去控制,就会转化为事故。
而这些事故往往是燃烧、爆炸、毒害、污染等多种危害同时发生,会对人身、财产和环境造成巨大的破坏。
因此化学工业较其它工业生产部门对人员和环境的安全具有更大的危险性。
工业化学中的工程控制和优化方法工业化学是现代工业的重要组成部分,它是指以化学反应为核心、在一定工艺条件下生产出工业化学品的过程。
而在工业化学生产过程中,工程控制和优化方法显得尤为重要,它们主要通过改善反应条件和优化操作参数,从而提高工业化学反应的效率,减少生产成本,提高产品品质等。
一、工业化学中的工程控制1. 稳态控制方法稳态控制方法是指在生产过程中对均衡状态进行控制的一种方法,其主要目的是使反应过程维持在设计状态下,避免过程中的波动。
稳态控制方法的主要手段包括反应器温度、压力、流速等控制手段。
例如,在聚合反应器中,能够根据反应体系的特性调整聚合温度、萃取液的加入和排出等,保持聚合反应处于稳态状态,确保反应的稳定性和成品的质量。
2. 过程控制方法过程控制方法是指在生产过程中,对反应过程进行实时监控和控制,根据反应过程的反应速率和运动特性来对工艺进行控制。
该方法的应用范围较广,适用于大部分复杂反应体系。
例如,在生产乙二醇过程中,常常采取过程控制方法,通过反应过程实时的监测、分析等手段来控制反应的进程和过程。
在该过程中,一些关键的过程参数,如加料时间、原料浓度、温度等也需要进行精确控制,以确保反应过程的稳定性和生产效率的提高。
3. 延迟控制延迟控制是指在生产过程中,对反应过程产生影响的因素进行控制。
该方法主要通过对反应过程中的历史数据进行分析,确定反应体系的特征以及反应过程中的关键参数,建立反应模型,然后对生产过程进行操作和优化。
例如,在制备碳酸氢钙(Ca(HCO3)2)反应中,延迟控制方法可以将其产品质量和产量最大化,同时减少反应垃圾的产生。
二、工业化学中的工程优化1. 反应参数优化反应参数优化是指针对生产过程中的反应参数如温度、压力、流速等进行优化,通过改变这些参数从而提高反应效率、提高成品质量、降低生产成本。
例如,在氧化铝生产过程中,通过预热我们可以实现反应的最佳温度,从而提高反应效率。
不过,反应参数优化不仅可以提高反应效率,还能有效地节约能源,减少环境污染等。
现代化学工业化学工业是一种用化学技术或化学原理进行生产的行业,它涉及的领域广泛,包括化学制品、化肥、塑料、纤维、医药、精细化学品、石油化工等。
它是现代化学技术和工业的重要组成部分,为现代社会的发展和进步提供了强大的支持。
化学工业的历史很长,可以追溯到古代。
然而,直到18世纪末和19世纪初,化学工业的真正崛起才开始。
随着现代化学知识的不断积累和科学技术的不断发展,化学工业得到了快速发展,其在经济、医药、农业、能源等领域的作用越来越大。
随着全球对环境的关注度越来越高,化学工业也持续改进和创新,致力于研发更加环保、节能和可持续发展的技术和产品。
这一点体现在三个方面。
首先,优化原材料和能源的使用。
化学工业是一个大型的原材料和能源消耗行业,如何保证原材料和能源得到充分利用,是化工企业的必须面对的问题。
为了解决这个问题,化学工业开始出现了一些新兴技术,如废物回收、能源利用效率提升、减少化石燃料占比、通过先进技术进行补偿等。
除此之外,化学工业还在不断寻找新的替代能源和原材料,如可再生能源(如太阳能、风能等)、重组创造人造合成基酸等,为未来的可持续性发展奠定更加扎实的基础。
其次,研发和应用更加环保、安全和健康的新技术。
化学工业生产过程中会产生一些危险、有毒、有害化学品物,为此十分重视企业的绿色安全、环保、健康等方面。
近年来,化学工业持续改进和创新,致力于研发高效、环保、低成本的新技术。
例如新型催化剂、高分子材料、新型生物技术、微流控技术等。
这些技术得到广泛应用,有效降低了化学工业对环境、人类和生态系统的损害。
第三,开发更加智能化、信息化的工厂。
随着信息技术的发展,人造环境和人造生产力得到了极大的改进。
化学工业也迎来了以数控、自动化和现代控制为代表的数字化技术转型。
工业控制系统从物理控制逐渐向基于信息技术的数控、可编程控制等智能化技术发展。
智能化的控制系统智能化程度高,能够快速将所需要的数据获取并且加以处理,提高生产效率和成本控制;工厂信息化还可以进一步提高生产质量,跨部门协作更加简单高效。
《现代工业化学》课程考核论文题目:尿素增产扩能装置中合成塔的改造班级:化学11-1BS学号:14111700409姓名:喻杰摘要:尿素是一种重要的化学肥料,化学分子式为CO(NH2)2,化学名称是碳酰二胺;纯尿素的含氮量为46.65%,远远高于硝铵等氮肥;随着农业的发展以及人口的增长对农作物增产的依赖,对尿素的需求也在不断地增长,使得尿素生产装置的新建、改建和扩建成为必然。
而尿素合成塔是尿素装置的关键设备,合成塔转化率的大小直接影响到尿素工艺的能耗水平,尿素合成塔塔盘的设计和制造直接决定了尿素合成塔的合成转化率。
可以通过将尿素合成塔的塔盘由原来平筛板结构改为波形高效节能塔板后,以提高合成塔内CO转化率。
2关键词:尿素、增产扩能、合成塔装置改造Abstract:Urea, formula CO(NH2)2, named carbonyl diamide alternatively, Nitrogen percentage composition of pure urea is 46.65%,which is far higher than those of the ammonium nitrate,it is an important chemical fertilizer. With the development of agriculture and the growth of population dependence on crop production, the demand for urea is in constant growth, make the urea production plant construction, rebuilding and expansion of become inevitable. The urea synthetic tower is the key of the urea plant equipment, directly affects the size of the urea synthetic tower conversion process of energy consumption level, urea synthesis tower tray directly decided to design and manufacture of the synthesis of urea synthesis tower conversion rate. Can through the urea synthetic tower tray by the original flat sieve plate structure to waveform, high efficiency and energy saving after the plate in order to improve the synthetic tower CO2 conversion.Keywords: urea, increase production capacity, synthetic tower plant modification目录1摘要 (1)2前言 (3)3尿素生产工艺技术 (3)3.1 氨气提法工艺技术 (3)3.2 装置工艺的主要特点 (4)3.3 氨气提法工艺的特点 (4)4国内外对尿素合成塔装置改造技术概况 (4)4.1几种不同的尿素合成塔塔盘的结构现状和发展状况 (5)4.1.1水溶液全循环法尿素生产工艺的合成塔塔盘 (5)4.1.2二氧化碳气提法尿素生产工艺的合成塔塔盘 (5)4.1.3氨气提法尿素生产工艺的合成塔塔板 (6)4.2中国五环化学工程对尿素合成塔塔板结构的改进 (6)5合成塔目前存在的问题及其改进 (7)6结束语 (9)7参考文献 (10)前言尿素是一种重要的化学肥料,化学分子式为CO(NH2)2,化学名称是碳酰二胺;纯尿素的含氮量为46.65%,远远高于硝铵等氮肥;尿素与其他肥料组合,如钾肥,可成为复合肥料[1]。
尿素甲醛树脂用于生产塑料、漆料等作工业原料,在化工中作炼油的脱腊剂,在军工中作炸药的稳定剂,在医药中也有广泛的用途。
随着农业的发展以及人口的增长对农作物增产的依赖,对尿素的需求也在不断地增长,使得尿素生产装置的新建、改建和扩建成为必然。
现代尿素的生产方法,主要是以氨和二氧化碳为原料进行合成的。
随着防腐材料的研发使用和设备改进完善,尿素的生产规模不断扩大,也形成了各种生产工艺方法,本文对尿素的各种生产方法做了简要介绍,对尿素的氨气提法生产工艺做了较为详细的介绍。
尿素合成塔是尿素装置的关键设备,合成塔转化率的大小直接影响到尿素工艺的能耗水平,尿素合成塔塔盘的设计和制造直接决定了尿素合成塔的合成转化率。
而且设计不合理会致使整个负荷后移、打破了装置水平衡、水解系统处于高负荷运行、导致水解系统工艺冷凝液氨含量超标等问题。
因而本文重点介绍了国内外对尿素生产工艺中合成塔的改造情况,以便对尿素装置增产扩能改造中合成塔的选用提供思路。
1、尿素生产工艺技术目前,国外大型尿素装置生产工艺主要有如下几种流程[2]:荷兰斯塔米卡邦Stamicarbon CO2气提法流程、意大利斯那姆Snamprogetti氨气提法流程、意大利蒙蒂迪生等压双气提IDR流程、日本TEC—MTC的ACES流程、美国UTI热循环法流程、瑞士卡萨里(Ammoina Casale)公司流程。
其中,二氧化碳气提法工艺和氨气提法工艺为目前世界上建厂最多,且最有竞争力的生产技术[3]。
国内大型尿素装置是二十世纪七十年代才开始从国外引进的,其尿素生产工艺主要采用荷兰斯塔米卡邦CO气提法、意大利斯那姆氨气提法。
21.1 氨气提法工艺技术1966 年,意大利Snamprogetti公司开发了氨气提法尿素生产工艺,该工艺由以下工序组成[4]:高压圈包括尿素合成塔,气提塔,甲铵冷凝器,甲铵分离器和甲铵喷射器;中压分解吸收系统的设置与我国传统的水溶液全循环尿素工艺相近,中压分解系统设置了中压分解加热器和中压分解分离器,而中压吸收系统则设置中压吸收塔和中压冷凝器、氨冷器及中压惰性气洗涤塔等;低压分解吸收系统包含分解器及两段冷凝器;真空蒸发系统包括了预浓缩在内的三段真空蒸发和冷凝,并设置了工艺冷凝液处理工序,真空蒸发后的尿液送入最终造粒工序。
1.2 装置工艺的主要特点[6]1) 高压合成系统在反应压力 15.2MPa(g)、较高的反应温度 186~189℃和NH3/CO2(mol)3.2~3.6,H2O/CO2(mol)0.5~0.7 下进行,合成转化率设计为62.5%以上。
2) 合成反应物在略低于合成压力下进行加热气提分解和气提气的冷凝,气提塔采用钛金属管,气提塔温度高达 200℃以上。
3) 高压甲铵冷凝器为卧式,利用甲铵冷凝热副产 0.4Mpa 低压蒸汽供后续工序利用,热回收利用较好。
4) 高压合成气提冷凝并利用高压喷射器加压输送甲铵液,以使高压圈主要设备为平面布置。
5) 设置中、低压分解和循环回收系统以使装置操作弹性增加。
6) 气提塔使用钛材,可以提高气提温度和增加装置的操作弹性,一般在30~50%低负荷下也可以稳定运行[5]。
7) 由于氨/碳(摩尔比)控制较高,合成气提和中、低压分解系统中含有大量的过剩氨,对减轻设备和管道系统的腐蚀有利,相对而言所需的防腐钝化空气量较少。
1.3 氨气提法工艺的特点[6]通过热气提法方式,使更多的未转化物直接返回。
高压圈内高压冷凝器副产蒸汽,有利于能量的利用。
合成系统采用高氨碳比,有助于减少设备腐蚀,减少防腐空气的用量。
但此法效率不如二氧化碳气提法,且其流程长,需设中压分解循环,配套设备较多。
2、国内外对尿素合成塔装置改造技术概况尿素合成塔是尿素装置的关键设备,合成塔转化率的大小直接影响到尿素工艺的能耗水平,尿素合成塔塔盘的设计和制造直接决定了尿素合成塔的合成转化率。
2.1 几种不同的尿素合成塔塔盘的结构现状和发展状况。
2.1.1 水溶液全循环法尿素生产工艺的合成塔塔盘我国的水溶液全循环法尿素生产工艺装置的建设和投产始于六十年代。
1964年初,泸天化开始引进荷兰的Stamicarbon(斯塔米卡邦)公司的水溶液全循环法尿素生产技术。
1968 年第一套国产化的水溶液全循环法尿素生产工艺装置在石家庄化肥厂开始建设,于 1969 年投产。
六十年代后期至八十年代初期,我国投资兴建一大批水溶液全循环法尿素生产工艺装置。
早期尿素装置的合成塔为一个圆柱形的空容器,内部没有任何结构。
由于水溶液全循环法尿素生产工艺技术相对落后,能耗高[7],国外工程基本上停止了对其的研究和开发工作,而国内部分生产厂家经过不断实践和探讨,在七十年代,部分厂家在合成塔的内部安装了五块左右旋转板塔盘。
其后,在引进的二氧化碳气提工艺的合成塔内部安装了筛板的启发下,对合成塔内部进行改造。
在合成塔内部安装了十二块筛板,每一块筛板开孔数都一样。
改进后的合成塔内部物流由混流变成平推流,强化了传质,提高了合成转化率[8]。
由于改进后的效果明显,在八十年代后期,国内各生产厂家均将其合成塔内部安装上了十到十二块筛板,即合成塔结构第一次的改造。
2.1.2 二氧化碳气提法尿素生产工艺的合成塔塔盘二氧化碳气提法尿素生产工艺是荷兰的Stamicarbon(斯塔米卡邦)公司的专利,我国于七十年代初期起,先后引进十四套大型二氧化碳气提工艺法尿素生产装置,随后由中石化兰州设计院国产化三套。
早期的二氧化碳气提工艺法尿素装置的合成塔为多孔筛板塔,一般为八到十块,其中第一到三块的筛板开孔数相同,第四到七块的筛板开孔数相同,第八到十块的筛板开孔数相同,筛板孔的直径为6~8㎜,如湖南洞庭氮肥厂等。
九十年代初,荷兰的Stamicarbon(斯塔米卡邦)公司开始在其实验工厂对筛板进行改造实验,在筛板上设置升液管,使气相和液相走不同的通道,相对提高了合成塔的停留时间,提高了合成塔的转化率。
八十年代末至九十年代初,国内一些尿素装置的大厂开始寻求增产改造的途径。
1992 年,云南天然气化工厂与瑞士卡萨利尿素技术公司达成改造协议,生产能力由 1680 吨/日增产至 1860 吨/日,其中合成塔的改造采用瑞士卡萨利专利,即在原合成塔底部安装了两块马鞍形塔板,其余的塔板未作改动。
根据有关资料报道,合成塔的改造没有完全达到预期的效果。
九十年代以来,荷兰的Stamicarbon公司对国内新建厂家的合成塔又有些改进,其改进内容主要是:1)由池式冷凝器取代原立式高压冷凝器,同时加大池式冷凝器的体积和减少传热面积,将甲铵在高压冷凝器中的停留时间由40s延长至20min,使氨和二氧化碳反应生成甲铵完全在池式冷凝器内进行。