【正文】 研究設(shè)計(jì)，以幫助指導(dǎo)尿素工業(yè)生產(chǎn)。 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................... 31 附 錄 ......................................................................................................................................... 32 附錄 A: 尿素生產(chǎn)中壓系統(tǒng)工藝流程圖 ............................................................................ 32 附錄 B: 填料吸收塔設(shè)備圖 ................................................................................................ 32 I 年產(chǎn) 20萬噸水溶液全循環(huán)法制尿素中壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 摘要 ： 尿素是一種重要的化學(xué)肥料和工業(yè)原料，在世界范圍內(nèi)廣泛使用。 關(guān)鍵詞： 水溶液全循環(huán) 物料衡算 熱量衡算 設(shè)備選型 II Urea production process design of medium system in aqueous solution total recycle 200kt /a Abstract： Urea is one of the important nitrogenbased fertilizers and industrial raw materials, which is widely used around the world . Since its production was industrialized in 1922, urea process has attracted much research from different country. Innovation and achievement has been made in the synthesis mechanism, thermodynamic property and process flow. The urea production process is one of the typical chemical production processes. Today the world production process of Urea are total recycle of the aqueous solution , carbon dioxide stripping process, and ammonia stripping process . There are many restrictions in stripping technology, so we select the technology of total recycle of the aqueous solution, which is relatively mature .This article describes the basic profiles of the urea production process , the aqueous solution of the full cycle of urea production process and characteristics. This work is started with the thermodynamic parameters of the urea production, then the process flowcharting is researched .So urea production process is developed in order to guide the production. The main content of this paper are as follows: (1)ureagenerated profiles, which was presented by former, is summarized the advantages and disadvantages of the existing process , establishing a suitable process forming based on the thermodynamic parameters。 目前國外工藝主要有斯塔米卡邦 (STAMICARBON) CO2 氣提工藝，斯那姆氨氣提工藝和東洋工程公司的改良 ACES 工藝。工業(yè)尿素因含有雜質(zhì)而呈白色或淺黃色，工業(yè)或農(nóng)業(yè)品為白色略帶微紅色固體顆粒 ， 密度 ， 熔點(diǎn) ℃ ， 超過熔點(diǎn)則分解 。在氨水等堿性催化劑作用下能與甲醛反應(yīng)，縮聚成脲醛樹脂 [1]。尿素是目前使用的含氮量最高的化肥。此外，尿素可以用作石油精制劑、 纖維軟化劑、炸藥穩(wěn)定劑等。隨之意大利Snamprogetti 工程公司開發(fā)成功氨氣提工藝，日產(chǎn) 300 噸裝置投入生產(chǎn)， CO2 氣提法工藝在 1968 年、氨氣提工藝在 1971 年分別建成 1000 噸 /天 以上單系列大型化裝置。我國自 20 世紀(jì) 70 年代開始引進(jìn) CO2 氣提法工藝的大型裝置，目前共有 15 套大型裝置（全 套引進(jìn)或合作設(shè)計(jì)、采購）， 6 套中型裝置以及 2 套小型裝置（均為國內(nèi)自行設(shè)計(jì)、自行制造設(shè)備）。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。 5 但也存在不足：水溶液全循環(huán)尿素工藝生產(chǎn)裝置的工藝流程較長，在操作調(diào)節(jié)方面不如 CO2 氣提法生產(chǎn)尿素工藝簡(jiǎn)單、方便。該工藝的特點(diǎn)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(tái)數(shù)較少，動(dòng)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。 7 第 2章 水溶液全循環(huán)法工藝流程 尿素的合成 工業(yè)上是由液氨和二氧化碳直接合成尿素的，其總反 應(yīng)式為： 2NH3+CO2→CO(NH 2)2+一部分作為吸收塔的回流氨，多余的液氨流過溢流隔板進(jìn)入原 料室，與新鮮原料氨混合。惰性洗滌器排出的氨水至一段吸收塔頂部，一段吸收塔底部的濃氨基甲酸銨溶液用高壓甲氨泵加壓后至尿素合成塔。尿素物料衡算有下列各項(xiàng)： （ 1） 計(jì)算基準(zhǔn) 尿素物料衡算常以每噸成品（含 N246%尿素）為基準(zhǔn)。 二段分解系統(tǒng)的物料計(jì)算 二段分解塔出口氣體組成 （ 1）氣體中的 CO2： （ ） = （ 2）氣體中的 NH3：由二段分解塔蒸出的過量氨氣 ? ? K m o 9 ??? 由氨基甲酸銨分解得氨 Kmol0 1 0 ?? 總計(jì) Km 1 ?? 13 氣體中的 H2O： ? ? K m o l7 8 251 0 0 ???? 二段分解塔出口溶液組成 （ 1）溶液中的 CO2： K m ol1 7 0 ?? （ 2）溶液中的 NH3： K m o ?? （ 3）溶液中的 H2O： K m o l1 4 5 ?? （ 4）溶液中的尿素： = （ 5）溶液中的縮二脲 ， 二段分解系統(tǒng)物料平衡表 表 二段分解系統(tǒng)物料平衡表 輸 入 輸 出 組 分 Kg Kmol 組 分 Kg Kmol 一段分解出口溶液 其中： NH3 CO2 H2O 二段分解出口氣體 其中： CO2 NH3 H2O 尿素 總 計(jì) 二段分解出口溶液 其中： NH3 CO2 H2O 尿素 縮二脲 總 計(jì) 一段吸收系統(tǒng)的物料衡算 一段吸收系統(tǒng)的工藝條件 惰性氣體洗滌塔操作條件：壓力 P=，溫度 T=44℃ 惰性氣體洗滌器出口氣體中不含水分。 一段吸收塔物料平衡表 15 表 一段吸收塔物料平衡表 輸 入 輸 出 組 分 Kg Kmol 組 分 Kg Kmol 預(yù)分離出口氣體 其中： CO2 NH3 H2O O2 N2 一段分解出口氣體 其中： CO2 NH3 H2O 二段甲銨液 其中： CO2 NH3 H2O 尿素 惰性氣體洗滌器 出口氨水 其中： CO2 NH3 H2O 尿素 一段甲銨液 其中： CO2 NH3 H2O 尿素 一段吸收塔出口氣 其中 ： NH3 O2 N2 總 計(jì) 總 計(jì) 16 第 4章 熱量衡算 一段分解塔的熱量衡算 一段分解塔的工藝條件 （ 1）進(jìn)口反應(yīng)熔融物（ ， 124℃ ） 表 進(jìn)口反應(yīng)熔融物 成分表 NH3 CO2 H2O 尿素 總計(jì) （ 2）出口物料 液相（ ， 160℃ ） 表 出口液相組成 NH3 尿素 % CO2 CO2 (NH3) 2 % H2O 氨水 % 尿素 其中 NH3 H2O 總計(jì) 氣相（ ， 160℃ ） 表 出口氣相組成 CO2 % NH3 % H2O % 總計(jì) 100% 一段分解塔的熱量計(jì)算 [12] （ 1）反應(yīng)熔融物帶入熱量 Q1= （ 2）反應(yīng)熔融物帶出熱量 17 取 %氨水比熱為 ℃ ， %氨水的比熱為 13