【正文】 設(shè)甲胺、過(guò)剩氨全部在此分解進(jìn)入氣相，設(shè)縮二脲的生成，尿素的水解全部發(fā)生在加 25 熱段。 故 P 氨 = = P 二氧化碳 = = 漏入系統(tǒng)空氣的分壓為： P 空氣 =? ? ? = 未冷凝氣中水蒸汽 H2O： )( ?? ?? = 進(jìn)入一段蒸發(fā)冷凝器的空氣量相等，不作計(jì)算。 尿素合成塔應(yīng)生成尿素量： 尿素 ??? = kg 消耗氨 7 217260 0 1 1 ??? kg 消耗二氧化碳 4 14460 0 1 1 ?? kg 生成水 ?? kg （ 2）入塔原料 CO2 氣體 由 CO2 壓縮系統(tǒng)物料平衡可知： CO2 737kg O2 N2 H2O （ 3） 入塔一段甲銨溶液 CO2： ??? ? kg NH3: 3 044 3 9 ??? kg H2O： ?? ? kg 尿素 ： （ 4） 入塔液氨 NH3： 0 1 1 ??? ?? kg 原料氨消耗定額 600kg 液氨泵泄露氨 30kg 故入塔原料液氨 600? 30 = 570kg 循環(huán)液氨 ? 570 = （ 5） 出塔氣液混合物 尿素 + = CO2 737 + ? = 14 NH3 + ? = H2O + + = O2 N2 一段分解系統(tǒng)物料衡算 1. 條件 （ 1） 一段分解操作條件 壓力 P= 溫度 t=155～ 160℃ （ 2） 一段分解效率 甲銨分解率 ％ 總氨蒸出率 ％ （ 3） 一段分解氣含水量 ％ （ 4）加入防腐空氣 （標(biāo)）。 合計(jì) 5. 每噸成品尿素 CO2 的損失及其分配 11 總損失量： 103 442960 44987785 ??????kg （ 43） 式中 44— CO2 的摩爾質(zhì)量； 2— 每摩爾縮二脲中所消耗 CO2 的摩爾數(shù) 其中： 解吸廢液以尿素形式排出 ； 造粒粉塵以尿素形式排出 ； 成品包裝儲(chǔ)運(yùn)以尿素形式排出 ；一段甲銨泵泄露損失 ； 一段蒸發(fā)冷凝器尾氣損失 ； 尾吸塔尾氣損失 ； 解吸廢液損失 ； CO2 壓縮機(jī)損失（含泄露） 。這樣大量的甲胺生成反應(yīng)熱未充分利用，反而需要大量蒸汽和冷卻水。 蒸濃后分離出來(lái)的熔融尿素經(jīng)尿素熔融泵到造粒塔噴淋造粒在塔底得到成品尿素 [13]，顆粒尿素由造粒塔經(jīng)皮帶運(yùn)輸送往成品庫(kù)進(jìn)行包裝 [14]。從吸收塔底部出來(lái)的一甲液溫度 88~92℃ ， NH3/CO2 為 3:1 左右，經(jīng)一段甲胺泵加壓到 20MPa 送入合成塔。反應(yīng)式為： 2NH3（液） + CO2（氣） = NH4COONH2（液） + Q1 （ 32） 這是一個(gè)可逆的強(qiáng)放熱反應(yīng)。 6 第 3 章 水溶液全循環(huán)法工藝流程 尿素的合成 原料氣二氧化碳由合成車(chē)間凈化工段送來(lái)，在進(jìn)入 CO2 壓縮機(jī)之前，為防止合成循環(huán)系統(tǒng)的腐蝕，加入 CO2 總量的 ％（體積）的氧氣，然后進(jìn) CO2 壓縮機(jī)，經(jīng)五段壓縮機(jī)至 20MPa，溫度約 125℃ 進(jìn)入尿素合成塔。水力、電力資源豐富的省更占優(yōu)勢(shì)，這樣生產(chǎn)成本低，具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。 1966年我國(guó)引進(jìn)荷蘭 STAMICARBO 公司的兩套 80Kt/a水溶液全循環(huán)工藝裝置在瀘州天然氣化工廠投產(chǎn)，同時(shí)化四院利用上?；ぱ芯吭簻y(cè)試的水溶液全循環(huán)法工藝技術(shù)數(shù)據(jù)，并借鑒進(jìn)口裝置的設(shè)備結(jié)構(gòu)，自行設(shè)計(jì)了 80 Kt/a 和 110 Kt/a 尿素裝置 (整個(gè)裝置的設(shè)備也均由國(guó)內(nèi)生產(chǎn) )，于 1966 年 11月在石家莊化肥廠投入生產(chǎn)。當(dāng)前，尿素工業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r已成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)化水平高低的一個(gè)重要標(biāo)志 [7]。加熱至 160℃ 分解，產(chǎn)生氨氣同時(shí)變?yōu)榍杷帷? 農(nóng)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，肥料是保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不可缺少 的基本生產(chǎn)資料，尿素是良好的中性肥料，是固體化肥中含氮量最高的品種，對(duì)土地沒(méi)有殘留的壞效果，并且易于儲(chǔ)存和運(yùn)輸，有良好的穩(wěn)定性。本設(shè)計(jì)主要通過(guò)參考工廠數(shù)據(jù)進(jìn)行蒸發(fā)階段的物料及熱量衡算， 可得 出蒸發(fā) 各 階段的出入物料 量及熱 負(fù)荷 ，并對(duì)二段蒸發(fā)加熱器進(jìn)行計(jì)算設(shè)計(jì)。原料 CO2 由合成車(chē)間凈化工段送來(lái)，液氨由氨庫(kù)送來(lái)，兩種反應(yīng)物經(jīng)加壓加熱送入合成塔反應(yīng)生成尿素。為此，需要仔細(xì)安排物料的循環(huán)，提高能量的利用效率，最大限度的將未反應(yīng)原料返回系統(tǒng)而得以利用。尿素是哺乳類動(dòng)物蛋白質(zhì)代謝后的產(chǎn)物，通常用作植物的氮肥。其分解釋放的二氧化碳也能被作物吸收，促使植物光合作用。 4 第 2 章 國(guó)內(nèi)水溶液全循環(huán)法發(fā)展過(guò)程 中國(guó)尿素工業(yè)化生產(chǎn)始于 1958 年在南京化肥廠尿素中試裝置上，以半循環(huán)法開(kāi)始，后開(kāi)發(fā)了高效半循環(huán)法。 1986 年我國(guó)尿素工業(yè)掀起了一個(gè)新的發(fā)展高潮，即眾多的小氮肥廠進(jìn)行改產(chǎn)尿素的技術(shù)改造，使小氮肥廠發(fā)生了質(zhì)的變化，首先 3 套 40Kt/a 水溶液全循法小尿素試驗(yàn)裝置在山東鄒城、平度和河南輝縣相繼投產(chǎn)。 水溶液全循環(huán)工藝雖然是上世紀(jì) 60 年代的技術(shù)，國(guó)外早已淘汰，但由于我國(guó)對(duì)尿素工藝的研究和開(kāi)發(fā)，均以此工藝為主，因此在工藝設(shè)計(jì)、設(shè)備制造、操作技術(shù)和生產(chǎn)管理方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。 尿素合成 原理 ：由液氨和二氧化碳?xì)馓嶂苯雍铣赡蛩氐目偡磻?yīng)式為 2NH3（液） + CO2（氣） = (NH2)2CO（液） + H2O（液） + Q （ 31） 這是一個(gè)可逆的放熱反應(yīng)。 預(yù)分液由 U 行管進(jìn)入精餾塔上部，通過(guò)和向下而上的一部分氣逆流接觸，進(jìn)行質(zhì)熱交換，精餾氣自塔頂出來(lái)與二甲液進(jìn)入一段蒸發(fā)器底部進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)熱能回收利用后經(jīng)中 7 壓外冷凝器與預(yù)分氣匯合進(jìn)入一段吸收塔，精餾液則進(jìn)入一段分解塔加熱到 156160℃ ，過(guò)剩的氨基甲酸銨進(jìn)一步分解，為防止設(shè)備腐蝕，在精餾液進(jìn)入一分塔前的管線上加入防腐空氣， 從一分塔分離出來(lái)的液體進(jìn)一步減壓后，送往二段分離塔。 從閃蒸槽出來(lái)的尿液送到一段蒸發(fā)加熱器，加熱后氣液混合物在一段蒸發(fā)分離器分離，氣體與閃蒸槽的氣相混合后到一段蒸發(fā) 氣相洗滌器被二段蒸發(fā)冷凝液進(jìn)行洗滌，洗滌下來(lái)的氣體進(jìn)入一段蒸發(fā)表面冷凝器冷凝，冷凝液送往尾氣泵作尾氣吸收液，沒(méi)被冷凝的氣體經(jīng)一段水力雙 吸 泵抽射放空。如何將這部分未反應(yīng)物循環(huán)利用，是全循環(huán)工藝尿素生產(chǎn)中的一個(gè)主要問(wèn)題。 蒸發(fā)洗滌泵蒸發(fā)洗滌槽閃蒸槽蒸發(fā)洗滌器一蒸加熱器一蒸分離器二蒸加熱器二蒸分離器一表冷二表冷中間冷卻器造粒塔尿素顆粒去包裝地溝二蒸槽CWCW放空二段噴射泵B二段噴射泵STCWCW一段 二段水力雙吸槽水力雙吸泵一段噴射泵升壓器CWCW去膨脹槽去一吸塔外冷器來(lái)自精餾塔熔融泵 圖 蒸發(fā)階段工藝流程 簡(jiǎn)圖 10 第 4 章 物料衡算和熱量衡算 物料衡算 年生產(chǎn)時(shí)間 8000h計(jì)，尿素的小時(shí)產(chǎn)量為 [15] ： 25800020xx00 ? t/h （ 41）