【正文】 CO2 ， H2O 合計 ； （ 4）出一段蒸 發(fā)器熱能回收段物料 取一段蒸發(fā)器熱能回收段尿素出口溫度 100℃ ，壓力 ，取尿素溶液含水 18％ 。 液相 100℃ 尿素 縮二脲 水 合計 氣相 100℃ NH3 CO2 H2O 計 （ 5）縮二脲的顯熱并入尿素計算，縮二脲生成熱忽略不計，尿素濃縮熱量量不大，并入加熱段計算。 （ 2）一段蒸發(fā)冷凝液 CO2 + ? = NH3 + ? = H2O + ? = 尿素 20 表 一頓尿素換算成 25t／ h 可得物料衡算 物料 二段噴射泵 B用蒸汽 二段蒸發(fā)后 尿液 二段蒸發(fā) 蒸汽 入 二表冷 氣體 組份 kg/h W％ kg/h W％ kg/h W％ kg/h W％ Ur Bi CO2 NH3 H2O O2 N2 總計 7 溫度（ ℃ ） 45 140 壓力（ K Pa） 二段蒸發(fā)冷凝器物料衡算 1. 條件 （ 1）二段蒸發(fā)冷凝器操作條件：壓力 P = ；溫度 t = 15℃ ； （ 2）冷凝液 NH3/CO2 = (摩爾比 )； （ 3）因泄露進出系統的空氣量不作計算 ； （ 4）因未冷 凝氣中氨含量很小，故設其全冷凝時的濃度與實際濃度相差不大，溶液中氨的體積摩爾濃度為 。 2. 計算 （ 1）加入防腐空氣 空氣的摩爾標準體積按 ，含氧量取 ，其余按氮計，空氣含水量忽略不計。 合計 6. 每噸成品尿素的損失及其分配 以造粒粉塵形式損失 成品包裝儲運損失 解吸廢液損失 合計 7. 水解消耗的尿素量及其分配 一段蒸發(fā)系統 二段蒸發(fā)系統 合計 8. 循環(huán)尿素量 一段蒸發(fā)氣體夾帶尿素 二段蒸發(fā)氣體夾帶尿素 循環(huán)尿素量 ??? kg 9. 縮二脲生成量及其分配 二段分解系統生成 熔融尿素輸送生成 一段蒸發(fā)系統生成 二段蒸發(fā)系統生成 合計 CO2 輸送系統物料衡算 1. 條件 （ 1） CO2 氣體組成 加防腐空氣后，干基，體積％，惰氣除氧氣外全部按氮計。 70 年代開始，各種移走甲胺反應熱，以及提高尿素合成塔轉化率以減少循環(huán)回收部分的熱能消耗，降低尿素生產能耗的工藝應運而生，其中以 氣提技術為代表。 尾氣吸收與解吸 惰洗器和二循二冷出來的氣體進入尾氣吸收塔，回收其中的氨和 CO2。 一段吸收 塔出來的氣體進入串聯的三臺氨冷器，冷凝下來的液氨流入液氨緩沖槽，沒被冷凝下來的惰性氣體及部分的氨氣進入惰洗器，由二循二冷來的稀氨水吸收其中大部分的氨，洗滌下來的氨水送入一段吸收塔作為吸收劑，沒被吸收的氣體送往尾氣吸收塔最后吸收。生成甲胺的反應速度比較快，容易達到動態(tài)的化學平衡，達到平衡時，甲胺可達 90%以上。 由氨庫送來的液氨進入液氨緩沖槽，與中壓循環(huán)系統回收的液氨匯合后，其中一部分作為吸收塔回流， 其余液氨進入高壓氨泵加壓到 20MPa，經氨預熱器預熱至 50~55℃ 進入合成塔。 中型尿素裝置經 “ 七五 ” 、 “ 八五 ” 、 “ 九五 ” 的發(fā)展，增加了 16 套，又稱后 16 套，因此中尿裝置共有 54 套。直至 1970 年 1 月，湖南湘江氮肥廠新建的 45Kt/a 合成氨配 80Kt/a 尿素裝置投產，可以說這是國產化的第一套水溶液全循環(huán)法工藝裝置，采用的是預分離工藝，襯里式合成塔（內徑 m）由上海鍋爐廠試制，這也是國產第一臺尿塔，一吸塔精洗段為浮閥塔，也是 第一臺。 尿素可進一步加工成三聚氰胺－甲醛樹脂（蜜胺樹脂） [8]，這種樹脂作為重要的化工原料之一，在涂料、塑料、木材加工、造紙、紡織等領域有著廣泛的應用。 尿素的應用領域 尿素化學式為 CO(NH2)2，在自然界中主要存在于人類和動物尿液中。尿素也是常用的工業(yè)原料，所以尿素的生產在我國占有重要地位。 關鍵詞： 水溶液全循環(huán)法 物料衡算 熱量衡算 二段蒸發(fā)加熱器 II The Design of Evaporation System in Aqueous Solution Total Recycle of Producing Urea 200Kt/a Abstract： Total recycle urea solution production process , including six areas: raw materials, pression and purification, urea synthesis solution in the low absorption, desorption, evaporation and granulation. CO2 from the purification of raw materials, synthetic plant Section sent, liquid ammonia from the ammonia library brought the two reactants into the reactor by the pressure and heat the reaction of urea. Reactor out of the synthesis solution containing urea, ammonium carbamate, excess ammonia and water. Then after recycling into the reactor, the whole process by the water as the circulating medium. Outflow of urine from the flash tank into a heating section of the evaporator heated to130℃ , the pressure in the urea concentration 96% (W), into the secondary evaporator heater, heated to 140℃ , to depression to (absolute), urine concentrations increased to % (W), the urine into the melt pump sent to the granulation tower, from the rotating nozzle spray granulation. The reference plant design data, primarily through the evaporation stage of materials and heat balance, obtained access to all parts of evaporation stage of materials and energy, then the entire section in equipment a calculation is made on evaporation heater design. Key words： Aqueous solution total recycle； Material balance； Heat balance； Secondary evaporator heater 1 引 言 了解合成尿素在國內外的發(fā)展現狀，以及國內外尿素企業(yè)采用的工藝，了解各種工藝的優(yōu)缺點，并結合實際情況對水溶液全循環(huán)法制尿素蒸發(fā)系統工藝進行合理的設計。 參考文獻 ....................................................................................................................................37 附錄 ..............................................................................................................................................37 I 年產 20 萬噸水溶液全循環(huán)法制尿素蒸發(fā)系統設計 摘要 ： 水溶液全循環(huán)法生產尿素工藝，主要包括六個方面：原料的壓縮和凈化、尿素的合成、中低壓吸收、解吸及蒸發(fā)造粒。難度在于氣液分離的溫度不能太高，以免使生成的尿素分解；液體吸收溫度不能太低，以防出現固體結晶；返回系統的水量必須控制在最少，否則由于有水進入反應器，一次通過的尿素合成率太低，造成大量溶液循環(huán)。尿素溶于水、醇，不溶于乙醚、氯仿，呈微堿性 [3]。尿素是目前含氮量最高的化肥，含氮量高達 %(質量 )[6]，尿素屬中性肥料，長期施用不會使土壤發(fā)生板結。 尿素的質量指標 尿素的質量指標應符合國家標準，見 下 表 ： 3 表 尿素的質量指標 指標名稱 工業(yè)指標 農業(yè)指標 優(yōu)等 一等 合格 優(yōu)等 一等 合格 顏色 白色 白色或淺色 總氮含量 ,%? 縮二尿含量 ,%? 水分含量 ,%? 鐵含量 ,%? —— —— —— 堿度 ,%? —— —— —— 硫酸鹽含量 ,%? —— —— —— 水不溶物 ,% 0.? 005 —— —— —— 粒度 (φ ～), %? 90 90 90 90 90 90 本章介紹了尿素的性質、應用領域、符合國家標準的尿素質量指標，對尿素有了初步的了解，體現出設計的目的和意義。第四版是較為完善的一個版本，如浙江衢化、江西氨廠等都使用此版本建設。經過簡單的增產節(jié)能技術改造，汽耗可降至 1100kg，眾多的原小氮肥廠新建尿素裝置時仍采用此工藝，其投資低 5 于 CO2 汽提工藝裝置的一半。2℃ ，在合成塔內有 62~3℃ 的 CO2 轉化為尿素。 循環(huán)回收 合成塔反應的溶液中 有尿素，氨基甲酸銨，過剩的氨和水，通過 P4 調節(jié)閥減壓節(jié)流到 ，進入分離器分離過剩的氨，并分解部分氨基甲酸銨，放出的氣態(tài) CO2 和水由頂部出來與精餾氣匯合進入一段吸收塔底部。 蒸發(fā)造粒 從二分塔出來的尿液進入閃蒸槽，在真空條件下 汽 化分離，溶液溫度降至 97~105℃ ，含尿素約 74％（重量）。 尿素合成過程中，因受化學平衡的限制，進入合成塔的 NH3 和 CO2 不可能全部轉變?yōu)槟蛩?，其中未轉化的氨和 CO2 以氨基甲酸銨和游離氨的形式存在于尿素熔融液中。文中也闡明了尿素合成的反應機理，最后附 上了水溶液全循環(huán)法尿素蒸發(fā)系統工藝流程 簡 圖 如下圖 。 40℃ 時，水蒸汽壓力 故氣相含水量 ： 8 0)0 0 7 4 ( 0 0 7 5 8 ????kg （ 6） CO2 壓縮機各段排出水量： H2O ?? kg 尿素合成塔物料衡算 1. 條件 （ 1）尿素合成塔原始物料組成 NH3/CO2 1? (摩爾比 ) H2O/CO2 = （摩爾比） （ 2）操作條件 壓力 P = 177。 2. 計算 （ 1）生成縮二脲計算 消耗尿素 ??? kg 生成縮二脲 1kg 放出氨 ?? kg （ 2）成品尿素 尿素 ? ? ? = 987kg 水 3kg 縮二脲 19? = 10kg （ 3）系統排放物料 19 氨 尿素 ?? kg 一段蒸發(fā)冷凝器物料衡算 1. 條件 （ 1）一段蒸發(fā)冷凝器操作條件：壓力 P = ；溫度 t = 45℃ （ 2）尾氣帶走物料： NH3 ； CO2 （ 3）冷凝過程的不平衡程度按 90％考慮，即各組分的平衡壓力為氣相實際分壓的 90％。 （ 4）尿素水溶液帶入、帶出熱量的計算，不考慮其他組分