【正文】 ................................................................ 19 ....................................................................................................... 20 .............................................................................................................. 20 加熱器 ........................................................................................................... 21 ....................................................................................................... 21 熱面積 A ..................................................................................................... 22 ........................................................................................................... 22 ........................................................................... 22 ,塔高的計(jì)算 ........................................................................................... 25 ....................................................................................................... 27 ............................................................................................. 29 ............................................................................................. 32 輔助設(shè)備及附件的選擇 ........................................................................................ 37 ........................................................................................................... 37 .............................................................................................................. 37 ........................................................................................................... 37 .................................................................................................... 38 .............................................................................................................. 38 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 目錄 III 的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 ............................................................................... 40 第五章 設(shè)備一覽表 .................................................................................................. 42 設(shè)計(jì)評(píng)述 ....................................................................................................................... 43 參考文獻(xiàn) ....................................................................................................................... 45 致 謝 .............................................................................................................................. 44 附 圖 .............................................................................................................................. 46 四川理工學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì) (論文 ) 第一章 總論 1 第一章 總 論 概述 尿素是一種重要的化工產(chǎn)品 ,主要用于化學(xué)肥料的生產(chǎn) ,其在農(nóng)業(yè)和工業(yè)上有廣泛的用途 。尿素甲醛樹(shù)脂用于生產(chǎn)塑料、噴漆、粘結(jié) 劑，以及紙張、織物、皮革的浸漬劑。 此外 ,尿素的施用及貯藏性能好 ,不分解、不吸潮、不結(jié)塊、流動(dòng)性好、無(wú)爆炸性 。 未來(lái)尿素需求量的增加主要來(lái)自肥料用尿素需求的增加 ,包括尿素用 于糧食增產(chǎn)以及進(jìn)一步代替其他肥料的應(yīng)用，如在西歐逐步代替硝酸銨 ,在中國(guó)逐步代替硝酸氫銨 。 現(xiàn)代的尿素生產(chǎn)均多采用全循環(huán)法 ,即每次通 過(guò)反應(yīng)器 (在尿素工業(yè)中稱(chēng)為合成塔 )后再 通過(guò)吸收工段 將 未轉(zhuǎn)化為尿素的 3NH 和 2CO 回收并送回合成塔 。 尿素的性質(zhì) 尿素 ,又稱(chēng)脲 ,分子式 24ONCH ,相對(duì)分子質(zhì)量 ,結(jié)構(gòu)式 22)(NHCO 或22 NHCONH ?? 。 碳酸 32COH 是含有一個(gè)羰基的二元羰酸 ,所以尿素又稱(chēng)為碳酰二胺 。 尿素易溶于水和液氨 ,也溶于甲醇、乙醇、甘油、不溶于 乙醚 和氯仿 。 尿素在水溶液中緩慢水解 ,變?yōu)榘被姿徜@ ,再變?yōu)樘妓徜@ ,最終成為氨和二氧化碳。第二步是略微吸熱的化學(xué)反應(yīng) ,反應(yīng)速度較慢 ,且達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)也不能使氨基甲酸銨全部脫水轉(zhuǎn)化為尿素 ,它是合成尿素過(guò)程中的控制因素 。 液氨由緩沖槽經(jīng)液氨 高壓 泵加壓到 后 與來(lái)自 2CO 壓縮機(jī)的 2CO ( , ℃125 )(含循環(huán)的全部水分 )一起進(jìn)入預(yù)混 器 ,此時(shí)反應(yīng)的總物料組成 : :1::: 223 ?OHCONH ,然后送 入合成塔 。 經(jīng)減壓到 (表壓 )后進(jìn)一段分解分離器 ,分離 ,降溫到℃124 時(shí)進(jìn)入到一段分解加熱器加熱到 ℃160 左右 ,使溶液中的氨、二氧化碳和水再次氣化 。 主要 工藝 條件 尿素合成塔 操作壓力 21 atm(絕 ) 操作溫度 ℃190 入塔物料 )(/ 23 分子比CONH )(/ 22 分子比COOH 四川理工學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì) (論文 ) 第一章 總論 4 二氧化碳轉(zhuǎn)化率 %64 一段分 離 器 操作壓力 18 atm(絕 ) 操作溫度 ℃160 二段分解 塔 操作壓力 4 atm(絕 ) 操作溫度 塔底液相 ℃150 塔頂氣相 ℃120 成品尿素 含氮量 %46 (折合尿素 % ) 縮二脲 % 含水量 % 其他雜質(zhì) % 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第二章 物料衡算 5 第二章 物料衡算 物料 流程 簡(jiǎn)圖 本次設(shè)計(jì)只做尿素合成分離工段的模擬設(shè)計(jì) ,不計(jì)算循環(huán)以及蒸發(fā)造粒 工段 ,則物料 流程簡(jiǎn)圖如下 : 圖 21 物料流程簡(jiǎn)圖 合成塔 反應(yīng)框圖及已知數(shù)據(jù) 查 氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》 [1](尿素 )有 :產(chǎn)品中 含 N2量 :46%(折含尿素 %,其中不包括縮二脲含 N 量 ) 則 二段分解塔出口溶液中尿素的質(zhì)量百分比 [1]為 : %% ?? 一段分解塔出口溶液中尿素的質(zhì)量百分比 [1]為 : %% ?? 設(shè)一 、 二 段分解塔出口的尿素溶液量分別為 y ,x (104t)/a, 由尿素質(zhì)量守恒有 : 對(duì)二段分解塔 : %% 4 ???? x atx / 4??? 對(duì)一段分解塔 : %% 4 ???? y atx / 4??? 查 [1]知 CO2轉(zhuǎn)化率為 64%, NH3/CO2=, H2O/ CO2= 又 知需由合成塔生成的尿素量 為 : at /109 3 % 44 ???? (忽略損失 ) 預(yù)混器 二段分解塔 一段分離器 尿素合成塔 NH3 CO2 去蒸發(fā)段 去低壓吸收 去中壓吸收 (注 :CO2中含循環(huán)水 ) 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第二章 物料衡算 6 故轉(zhuǎn)化為尿素的 CO2的量為 : ak m olk m olkg at /4 ??? 則未轉(zhuǎn)化為尿素的 CO2的量為 : ak m ol / 55 ???? 因此需進(jìn)合成塔的 CO2的總量 為 : ak m ol /)( 55 ???? NH3的進(jìn)料量 為 : ak m o l /106 9 3 5 55 ???? H2O 的量 為 : ak m o l /109 9 6 5 55 ???? 圖 22 合成塔物料方框圖 物料計(jì)算 計(jì)算基準(zhǔn) :5 萬(wàn)噸成品尿素 由上有 輸入的 各組分 : atakgm CO /??????? atakgm NH /3 ??????? atakgm OH /??????? 則 輸出的 各組分 : atakgm CO /39。 2 ????????? 又 合成塔 里的 反應(yīng) 為 : QNHCONHCONH ??? 224232 QOHNHCONHCONH ??? 222224 )( 那么 生成的甲銨量 atm / 455 ??????? 消耗的液氨 量 atm / 475 ????????