【正文】 ................47設(shè)計結(jié)果 ............................................................50參考文獻(xiàn) ............................................................52致 謝 ...............................................................53附 錄 ..............................................................54iv / 72主要符號說明A 傳熱面積，m 2 hw’內(nèi)堰高度 , mA’ 每根管子的沸騰面積,m 2 K 傳熱系數(shù) kJ/(m2?s? C)?Ab 液流面積, m2 Kc 阻力系數(shù)Af 降液管截面積, m 2 L 液流量 m3/hA 全塔截面積, m2 L’流道長度 mAw 全塔截面積, m2 Ll 流體沿管周的噴淋密度 kg/(m?s)A 液相流經(jīng)內(nèi)堰時的最窄斷面,m 2 Ls 液相流量 m3/sB 折流板間距, m l 管長 mCp 液體的比熱容, KJ/(kmol? C) l 堰長 m?D 塔徑， m lw 堰長 mde 當(dāng)量直徑, m m 每層塔板泡罩個數(shù)dl 管內(nèi)徑, m m1 換熱器內(nèi)換熱管垂直列數(shù)do 管外徑, m n 換熱管總數(shù)或塔板數(shù)E 液流收縮系數(shù), ne 殼體中心線上排列管數(shù)Ev 霧沫夾帶量, kg/kg 氣 Nu 努賽特準(zhǔn)數(shù)F 流道自由界面 , m2 P 壓力 MpaF’ 動能因素, Pr 普蘭特準(zhǔn)數(shù) F1 泡罩升氣管面積 ,m2 Q 設(shè)備設(shè)負(fù)荷 kJ/hF4 泡罩的齒縫總面積 ,m2 q 單位熱負(fù)荷 Kj/(m2?s)Ft 溫度校正系數(shù), R 污垢熱阻 m2?s? C/kJ?G 氣體的重量速度, kg/( m 2?s) R1 彎管的曲率半徑 ,M G’ 尿素生產(chǎn)能力, t/h Rc 冷流體側(cè)的污垢熱阻 , m2?s? C/kJ?H 管子高度, m Re 雷諾準(zhǔn)數(shù) ,HT 踏板間距, m Rh 熱流體側(cè)的污垢熱阻, m 2?s? C/kJ?Hd 降液管內(nèi)液層高度 m 流體密度 kg/m3?h 齒縫高, m r’梯形的頂邊與底邊之比ho 降液管底部至下一塊踏板的距離,m rh 水力半徑 mhl 有效液層阻力, m 液柱 L 液相密度 kg/m3?h2 蒸汽冷凝熱， kJ/kg V 氣相密度 kg/m3ha 泡罩的局部阻力，m 液柱 hd 液相流出降液管的局部阻力，m 液柱 h d1 降液管底部的阻力，m 液柱 h 內(nèi)堰的阻力，m 液柱1d 2dv / 72hds 動液封, m 液柱 hf 堰頂端到降液管內(nèi)液面的距離,mhow 堰上溢流高度, m hp 通過 每層塔板的氣相總壓降，m 液柱hr 泡罩帽緣安全高度, m hs 齒縫開度, mhss 靜液封 , m hT 外堰高度, mhW 泡罩下緣距踏板間距,m tm 冷流體平均溫度 , C?Δ 進(jìn)出口堰之間的液面梯度,m ΔT 熱流體溫差 , CΔt 有效平均溫差 C Δt‘兩流體之間的溫度差, C? ?ΔP 壓力降 kg/cm3 τ 液體在降液管中的停留時間,s τ‘ 他的積液排空時間 s σ 表面張力 N/hθ 塔的傾斜角度 δ 光壁厚度 mλ 流體導(dǎo)熱系數(shù) kJ/( m2?s? C) μ 流體粘度 kg?s?/m2? 1 / 721 引 言 尿素的物化性質(zhì)和用途 尿素的物理性質(zhì)尿素分子量 ，因最早由人類及哺乳動物的尿液中發(fā)現(xiàn)，故稱尿素。超過熔點則分解。（2）尿素的水解反應(yīng) 尿素的水解反應(yīng)，最初是尿素轉(zhuǎn)化為氨基甲酸銨，而后形成碳酸銨，最后分解成氨和二氧化碳： ????OHCNOHC2324 34222???總反應(yīng)式為： ??2 在 60℃以下尿素在酸性、堿性或中性溶液中不發(fā)生水解反應(yīng)。在土壤中不殘留任何有害物質(zhì)，長期施用沒有不良影響， 但在造粒中溫度過高會產(chǎn)生少量縮二脲，又稱雙縮脲，對作物有抑制作用。因此，尿素要在作物的需肥期前 4~8 天施用。在土壤中，尿素能增進(jìn)磷、鉀、鎂和鈣的有效性，且施入土壤后無殘存廢物。該反應(yīng)是放熱的可逆反應(yīng)，轉(zhuǎn)化率一般為50~70%。依照分離回收方法的不同主要分為水溶液全循環(huán)法、氣提法等。全部返回合成系統(tǒng)循環(huán)利用，原料氨利用率達(dá) 97%以上。氣提時間愈短愈好，可防止水解和縮合反應(yīng)。我國尿素廠多數(shù)采用水溶液全循環(huán)法。由于氨碳比控制的較高，中低壓分解系統(tǒng)溫度控制適當(dāng)，尿素產(chǎn)品質(zhì)量較容易控制，一般可以控制在優(yōu)級品范圍內(nèi)。由于該工藝高壓系統(tǒng)的操作壓力高達(dá) MPa，并且一段甲銨液的工藝要求溫度高達(dá) 90℃左右，所以一段甲銨泵和液氨泵的運(yùn)行周期較短、檢修維護(hù)時間較多、維修費(fèi)用較高。氣提法是全循環(huán)法的發(fā)展，具有熱量回收完全，氨和二氧化碳處理量較少的優(yōu)點。該工藝的特點是采用共沸物下的 CO(NH2)2 摩爾比為 作為操作控制最佳指標(biāo)進(jìn)行操作，大部分未反應(yīng)生成尿素的氨和二氧化碳在高壓系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)繼續(xù)反應(yīng)生成尿素，只有較少部分的氨和二氧化碳需要在低壓部分進(jìn)行回收，液氨泵和甲銨泵的輸送量比較少，所以該裝置中液氨泵和甲銨泵的臺數(shù)較少，動力消耗較少，并且該工藝高壓系統(tǒng)的操作壓力較低，為~，使液氨泵和甲銨泵的運(yùn)行周期較長，維修費(fèi)用較少。與傳統(tǒng)高壓甲銨冷凝器不同的是，池式冷凝器可提供一定的停留時間，使甲銨生成尿素的反應(yīng)在此可達(dá)到反應(yīng)平衡的 60%~80%，使生產(chǎn)裝置產(chǎn)能在原設(shè)計能力的基礎(chǔ)上翻一番，并且尿素主框架高度降到 40m 以下，使操作更加方便、動力消耗又有所降低。1773 年 Rouelle在蒸發(fā)人尿時第一次發(fā)現(xiàn)尿素；1824 年，Prout 通過分析得出尿素的實驗式；1828 年德國化學(xué)家 Wohler 在實驗室以氰酸和氨制的尿素；1932 年美國杜邦公司用直接合成法制取尿素氨水，在 1935 年開始制造固體尿素，之后又出現(xiàn)了制備尿素的其他方法，包括光氣與氨反應(yīng)、CO 2 與氨反應(yīng)、氰胺化鈣水解等，由于種種原因，最終都未能實現(xiàn)工業(yè)化；唯一成為當(dāng)代尿素工業(yè)化基礎(chǔ)的是由氨和二氧5 / 72化塔合成尿素的反應(yīng)。其工藝包括氣液分離、液體吸收、氣體冷凝幾個步驟。氣提法是針對水溶液全循環(huán)法的缺點而開發(fā)的一種工藝，其實質(zhì)是在與合成反應(yīng)相等壓力條件下，利用一種氣體通過反應(yīng)物系（同時伴有加熱）是未反應(yīng)的氨或二氧化碳被帶出。 水溶液全循環(huán)法流程介紹水溶液全循環(huán)法生產(chǎn)工藝流程詳見圖,流程說明如下:(1)二氧化碳的壓縮與凈化:原料二氧化碳經(jīng)一二段壓縮到 ～(絕),冷卻除油除水后,送往二氧化碳凈化工序,經(jīng)脫硫后,凈化氣體經(jīng)三﹑四﹑五段壓縮至 (絕),約 125℃送往尿素合成預(yù)反應(yīng)器.6 / 72(2)氨的輸送及尿素的合成:原料液氨經(jīng)液氨過濾器后,與循環(huán)液氨共同進(jìn)入液氨緩沖器,經(jīng)液氨泵加壓至 (絕),送往液氨預(yù)熱器,被蒸汽冷凝液加熱至約 70℃,送往預(yù)反應(yīng)器.原料二氧化碳?xì)怏w﹑液氨和循環(huán)回來的一段甲銨液在預(yù)反應(yīng)器中混合后,送往尿素合成塔的底部,其組成為 ～(摩爾比), ～(摩爾比), 32/NHCO2/HOC在 (絕),188℃的合成條件下,經(jīng)過足夠的停留時間,約有 64%的的 CO2 轉(zhuǎn),尿素合成塔的壓力由出口壓力調(diào)節(jié)閥控制.(3)循環(huán)回收 尿素合成塔的反應(yīng)熔融物經(jīng)出口壓力調(diào)節(jié)閥減壓至 (絕),進(jìn)入一段分解塔的頂部,在此分理出閃蒸氣體后,溶液自流至中部蒸餾段,與一段分解加熱器來的熱氣體逆流接觸,進(jìn)行換熱蒸餾,使液相中的部分甲銨與過剩氨分解﹑氣化進(jìn)入氣相,同時氣相中的部分水蒸氣冷凝尿素溶液自蒸餾段下部進(jìn)入一段分解加熱器,在此約有 88%的甲銨分解,約 155～160℃的氣液混合物上升分解塔底部分離為兩相,液相自塔底排出,經(jīng)減壓送往二段分解塔,氣相自下而上的通過蒸餾段自塔頂排出,送往一段蒸發(fā)段進(jìn)行熱能回收.一段分解系統(tǒng)的防腐氣體自一段分解加熱器的尿液入口管道上補(bǔ)入.一段分解氣與二段甲銨液在一段蒸發(fā)器的熱能回收段混合后,部分冷凝,氣液混合物進(jìn)入一段吸收冷凝器,進(jìn)一步冷凝后,進(jìn)入一段吸收塔進(jìn)行吸收,塔底排出的一段甲銨液,經(jīng)一段甲銨泵加壓后送至尿素合成預(yù)反應(yīng)器,塔頂排出的氣體進(jìn)入氨冷凝器,在此冷凝的氨送往液氨緩沖槽,未冷凝的氣體進(jìn)入惰氣洗滌器,被來自二循二冷凝器的氨水吸收,尾氣減壓送至尾氣吸收塔,濃氨水送至吸收塔的頂部. 一段分解塔排出的尿素溶液,減壓至 ～( 絕),送至二段分解塔的頂部, 與二段分解加熱器來的熱氣體逆流接觸,被蒸汽加熱到 135～140℃,尿素溶液中殘存的甲銨與過剩氨在此基本氣化進(jìn)入氣相,氣液混合物分離后,溶液減壓送至閃蒸槽,氣體自頂部排出,與來自解吸系統(tǒng)的解吸氣混合后進(jìn)入二循一冷凝器,在此,被蒸發(fā)冷凝液吸收,器的氣體在二循二冷凝器內(nèi)繼續(xù)被蒸發(fā)冷凝液吸收,生成的氨水由氨水泵送往惰氣洗滌器,尾氣去尾氣吸收塔.惰氣洗滌器尾氣與二循二冷凝器尾氣混合后進(jìn)入尾氣吸收塔被蒸發(fā)冷凝液吸收,溶液送至碳氨儲槽,尾氣放空.(4)尿素溶液加工:二段分解塔排出的尿素溶液減壓至約 (絕)后進(jìn)入閃蒸槽,在此氣液分離,約 74%的尿液送往一段蒸發(fā)器,在約 (絕)下,尿素溶液經(jīng)熱能回收段和蒸汽加熱段被加熱到 130℃,濃度約 96%.溶液進(jìn)入二段蒸發(fā)器,在約 (絕),140℃下濃縮得到含水 %的熔融尿素 ,由熔融尿素泵送往造粒,未凝氣放空.7 / 72二段蒸發(fā)氣與進(jìn)入二段蒸發(fā)冷凝器,未凝氣進(jìn)入中間冷凝器,繼續(xù)冷凝,未凝氣放空.(5)工藝?yán)淠悍峙渑c解吸:碳氨液槽分為一段蒸發(fā)冷凝液室﹑二段蒸發(fā)冷凝液室和碳氨液室.二段蒸發(fā)冷凝液貯存于二段蒸發(fā)冷凝液室,由蒸發(fā)冷凝液泵送往二循一冷凝器和二循二冷凝器,不足部分引入一段蒸發(fā)冷凝液.一段蒸發(fā)冷凝液與中間冷凝液貯存于一段蒸發(fā)冷凝液室,由尾氣吸收泵送入尾氣吸收塔頂作為吸收液,的排放液也進(jìn)入碳氨液室.碳氨液由解吸泵送至解吸換熱器,與來自解吸塔底部的解吸廢液進(jìn)行換熱后進(jìn)入解吸塔上部,經(jīng)蒸餾后,塔頂?shù)玫降臍怏w,進(jìn)入解吸冷凝器,部分冷凝,冷凝液返回解吸塔頂部作為回流液,氣相進(jìn)入二循一冷凝器,解吸廢液經(jīng)換熱器回收熱量后,排往污水處理裝置.附圖：工藝流程圖 41235791243568170冷 冷冷 CO2冷 16圖 31 水溶液全循環(huán)法合成尿素示意流程圖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中壓循環(huán)分離器；6 精餾塔；7 低壓循環(huán)加熱器；8低壓循環(huán)分離器；9閃蒸槽；10尿素貯槽；11 尿素溶液泵；12 一段蒸發(fā)加熱器；13一段蒸發(fā)分離器；14二段蒸發(fā)加熱8 / 72器；15 二段蒸發(fā)分離器；16熔融尿素泵； 17造粒塔經(jīng)過加壓預(yù)熱的原料液氨與經(jīng)壓縮后的原料二氧化碳?xì)饧把h(huán)回收來的氨基甲酸銨液一并進(jìn)入預(yù)反應(yīng)器。氣、液在低壓循環(huán)分離器內(nèi)分離。預(yù)分離器、中壓循環(huán)分離器、低壓循環(huán)分離器及精餾塔頂部出來的氨和二氧化碳，進(jìn)入回收系統(tǒng)。 公用工程概述 廠址選在平頂山市的郊區(qū)，有可靠的供電網(wǎng)，輸、供電系統(tǒng)，附近有鐵路、國道，交通便利，水力設(shè)施齊全. 勞動力資源條件 廠區(qū)地處平頂山市郊區(qū),并且與省會鄭州靠近,因此人力資源極其豐富. 總平面布置 　總平面布置的基本原則（1） 總平面布置首先必須滿足生產(chǎn)要求，以最大限度的保證生產(chǎn)作業(yè)線的連接、短