【正文】 2COONH4CO(NH2)241820總量546740總量510788(1) ：?fHm(CO(NH2)2)=?fHm(CO2)= kJ/mol ?fHm(NH3)=?fHm(NH2COONH4)= kJ/mol ?fHm(H2O)=(2) 物料摩爾定壓熱容數(shù)據(jù)，見(jiàn)表43。(mol尿素合成的控制反應(yīng)是甲銨脫水，它是一個(gè)微吸熱反應(yīng)，故提高溫度甲銨脫水速度加快。表51 反應(yīng)溫度與二氧化碳轉(zhuǎn)化率的關(guān)系反應(yīng)溫度/℃170180190轉(zhuǎn)化率∕％6060注：NH3:CO2=4, H2O:CO2=圖51溫度與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系這是因?yàn)楦邷貢r(shí)甲銨在液相中分解成氨和二氧化碳所造成；綜合進(jìn)行考慮．尿素合成塔內(nèi)部操作溫度大致為185～200℃。實(shí)驗(yàn)表明，NH3過(guò)量能提高尿素的轉(zhuǎn)化率，因?yàn)檫^(guò)量的NH3促使CO2轉(zhuǎn)化，同時(shí)能與脫出的H2O結(jié)合成氨水?！?，CO2氣提法尿素生產(chǎn)流程中因設(shè)有高壓甲銨冷凝器移走熱量和副產(chǎn)蒸汽，不存在超溫問(wèn)題，而從相平衡及合成系統(tǒng)壓力考慮，～。表52 水碳比的影響H2O：CO2尿素平衡轉(zhuǎn)化率水溶液全循環(huán)法中，～；CO2氣提法中，氣提分解氣在高壓下冷凝，返回合成塔系統(tǒng)的水量較少，～。對(duì)于CO2氣提法操作壓力為13～14MPa。為了使甲銨脫水反應(yīng)進(jìn)行得比較完全，就必須使物料在合成塔內(nèi)有足夠的停留時(shí)間。該塔為圓柱形立式設(shè)備，其作用是在加壓的條件下（），脫出二氧化碳中的硫化氫。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖53。尿素的合成反應(yīng)需要一段時(shí)間，所以塔內(nèi)需要有足夠的空間，反應(yīng)中不需要外加催化劑和換熱裝置，所以合成塔為空筒形式，有的內(nèi)裝有塔板，以防物料的返混。圖53 脫硫塔圖54套筒式合成塔高壓混合塔為鍛制圓筒體，有三部分總成：頂蓋、底部、筒體。氨基甲酸銨溶液管則與之互成90176。中壓分解加熱器的主要作用是將合成塔出口反應(yīng)液中未反應(yīng)的液態(tài)游離氨、二氧化碳及氨基甲酸銨加熱分解成氣相氨與二氧化碳。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖55。該段有的填環(huán)狀填料，有的使用浮閥塔板。水在管內(nèi)流動(dòng)，氣氨由冷凝器接管1進(jìn)入，管見(jiàn)內(nèi)裝折流板15塊，氣體沿管間曲折通過(guò)，冷凝的液氨向下流動(dòng)。從第二氨冷凝器來(lái)的冷卻水由接口3進(jìn)入第一冷凝器后，再經(jīng)出口接管4排出。低壓分解分離器來(lái)的氣體從塔的下部進(jìn)入，在填料段與塔頂進(jìn)料液相逆流接觸，換熱后，通過(guò)不銹鋼絲網(wǎng)除沫層，從塔頂氣相管排出。吸收塔是一立式填料塔，它的主要作用是吸收高、低壓循環(huán)系統(tǒng)尾氣中的氨氣。還記得3年前剛踏進(jìn)校門那一刻，我還是一個(gè)對(duì)大學(xué)的所有一切都充滿好奇的新生，3年的大學(xué)生活，讓我收獲了知識(shí)，收獲了成熟，也讓我學(xué)會(huì)了怎樣用專業(yè)的眼光看世界。感謝所有的任課老師，是你們讓我學(xué)到了很多知識(shí)；教會(huì)了我許多專業(yè)技能；給我的論文提供了很大的幫助。與你們的在一起的時(shí)光是快樂(lè)的。雖然這3年有很多遺憾，但我并沒(méi)有虛度。未來(lái)的工作和生活中，我們?nèi)詫⒁宦吠?。在此我衷心地祝愿你們永遠(yuǎn)健康、快樂(lè)。老師學(xué)識(shí)淵博、治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，待人平易近人，在蘇老師的悉心指導(dǎo)中，我不僅學(xué)到了扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)，也在怎樣處人處事等方面收益很多，同時(shí)她對(duì)工作的積極熱情、認(rèn)真負(fù)責(zé)、有條不紊、實(shí)事求是的態(tài)度，給我留下了深刻的印象，使我受益非淺。圖58低壓吸收第一氨基甲酸銨冷凝器1上管箱；2上管板；3出水口；4殼體；5換熱；6膨脹節(jié)；7下管板；8入水口；9排氣口圖59氨吸收塔致謝馬上畢業(yè)了，感謝所有幫助過(guò)我的人。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖58。其結(jié)構(gòu)圖如圖57。為了將氣氨充分冷凝下來(lái)，通常串聯(lián)兩個(gè)氨冷卻器，第一氨冷凝器中未冷凝的氣體從接管2排出進(jìn)入第二氨冷凝器。氨冷卻器的作用是將中壓吸收塔塔頂排出的氣體氨冷凝成液氨。中壓吸收塔一般為立式設(shè)備，分上下兩段，下部為鼓泡段，其中有氣體分布器和加熱與冷卻管束。分離后的氣體經(jīng)喇叭形排氣管通過(guò)不銹鋼絲網(wǎng)除沫層，從頂部出口管3排出。底蓋與支座相連，支座用地腳螺栓固定在混凝土基礎(chǔ)上。頂蓋底蓋與筒體材料相同，也是鍛制而成，頂蓋與出口管相連，出口關(guān)上設(shè)有溫度點(diǎn)，用以觀察物料混合后的溫度而判斷進(jìn)料的組分比例。外殼為整體鍛造或多層鋼板卷焊制成的高壓圓筒，頂蓋于筒體的密封結(jié)構(gòu)，也可以采用強(qiáng)制式的，目前都采用強(qiáng)制式的。尿素合成塔在較高的壓力下操作，因而應(yīng)符合高壓容器要求，工業(yè)生高壓筒體一般采用較大的高徑比。為了提高脫硫效率，一般采用多塔并聯(lián)和串聯(lián)的組合方式。對(duì)于水溶液全循環(huán)法．反應(yīng)時(shí)間一般為50～60 min：其CO2轉(zhuǎn)化率可達(dá)62%～64%。所以尿素合成反應(yīng)時(shí)間主要是指甲銨脫水生成尿素反應(yīng)時(shí)間。但合成壓力也不能過(guò)高，因壓力與尿素轉(zhuǎn)化率的關(guān)系并非直線關(guān)系，在足夠的壓力下，尿素轉(zhuǎn)化率逐步趨于一個(gè)定值，壓力再升高，轉(zhuǎn)化率增加很少，但同時(shí)壓縮的動(dòng)力消耗增大，生產(chǎn)成本提高，高壓下甲銨對(duì)設(shè)備的腐蝕也加劇。水的來(lái)源有兩方面：一是尿素合成反應(yīng)的產(chǎn)物，二是現(xiàn)有各種水溶液全循環(huán)法中，一定量的水會(huì)隨同未反應(yīng)的NH3和CO2返回合成塔中。再者，過(guò)剩氨還會(huì)抑制甲銨的水解和尿素的縮合等有害副反應(yīng)，也有利于提高轉(zhuǎn)化率?！鞍边^(guò)量率”是指原料中氨量超過(guò)化學(xué)反應(yīng)式的理論量的摩爾百分?jǐn)?shù)。由實(shí)驗(yàn)和熱力學(xué)計(jì)算表明，平衡轉(zhuǎn)化率開(kāi)始時(shí)隨溫度升高而增大。 (1) ：?rHm1=+?rHm2=Q放=24800Kmol(+)=3248304103kJ=106MJ(2) 反應(yīng)混合氣帶入熱：Q帶入=(24800+15500+6200) 25kJ=107kJ=104MJ(3) 產(chǎn)物氣帶出熱：Q帶出=(9920+6200+++) (16025)kJ =105135kJ=104MJQ放()+Q帶入=Q帶出+Q移出Q移出= Q放() +Q帶入Q帶出 =106MJ+104MJ =106MJ(4) 列熱量衡算表，見(jiàn)表44。(mol50%=24800kmol=421600kg進(jìn)料中二氧化碳的量：247。60%===循環(huán)甲銨的量：247。8000h=12500kg/h(以1h為基準(zhǔn)，以下計(jì)算中，不再寫h1) 圖41第一反應(yīng)器進(jìn)料氣體的純度（摩爾分?jǐn)?shù)）氨50%，二氧化碳40%，甲銨10%；純循環(huán)甲銨的純度（摩爾分?jǐn)?shù)）80%，甲銨的分解率70%，尿素的回收率60%，氨的轉(zhuǎn)化率60%，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率60%。具體采用哪種方法依情況而定。尿素濃縮可以采用蒸發(fā)法，也可以采用結(jié)晶法。在一定工藝條件下, 氣相氨、二氧化碳重新冷凝或者被吸收生成液態(tài)氨基甲酸銨，送回合成塔。一般來(lái)說(shuō)，約有67％左右的二氧化碳和34％的氨轉(zhuǎn)變?yōu)槟蛩?，其余的氨和二氧化碳則以氨基甲酸銨、游離二氧化碳和游離氨的形式存在于尿素合成液中。此步反應(yīng)的速率也較緩慢，是尿素合成中的控制速率的反應(yīng)。高壓液氨進(jìn)入合成塔之前，先經(jīng)過(guò)預(yù)熱器預(yù)熱到4555℃，高壓液氨經(jīng)預(yù)熱后送入高壓混合器，然后進(jìn)入尿素合成塔。過(guò)濾后的液氨送入液氨緩沖槽的原料室中。加氧是為了防止合成、循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)備腐蝕。為了減少硫化氫對(duì)尿素設(shè)備及管道的腐蝕，首先必須對(duì)其進(jìn)行脫硫。圖31水溶液全循環(huán)法生產(chǎn)尿素工藝流程圖1預(yù)反應(yīng)器；2尿素合成塔；3預(yù)分離器；4中壓循環(huán)加熱器；5