【文章內(nèi)容簡介】 定性發(fā)展。 指導方針 （ 1）遵守國家的政策規(guī)定； （ 2）符合城市規(guī)劃和工業(yè)布局； （ 3）利于生產(chǎn)，便于生活； （ 4）對環(huán)境不會造成威脅； （ 5）合理利用資源； （ 6）節(jié)約投資，留有余地。 選廠經(jīng)過 廠址選擇工作組（又設計部門與工業(yè)局主管組成）依據(jù)省市委指示，經(jīng)過多方磋商，考慮到地勢、交通、協(xié)作等問題，作為 小型尿素 生產(chǎn) 產(chǎn) 地，廠址定在 西安 市 郊外 。 主要理由如下： （ 1）工業(yè)布局符合安全環(huán)境保護要求，地勢平整，減少了三通一平的工作量，且排水良好； （ 2）有可靠的供電網(wǎng)，輸、供電系統(tǒng)； （ 3）廠址附近有充足的 勞動力資源，有充足的施工力量、建筑材料供應，有充足的施工、設備組裝、堆放場地。 環(huán)境保護及廢物處理 隨著世界特別是我國環(huán)境的明顯惡化，國民的環(huán)境保護意識逐步提高，為了我們生存環(huán)境，為了我們自己，為了我們的子孫后代，必須保護環(huán)境。對污染源、廢水、廢氣、廢渣、噪音粉塵煙等的具體防止和處理方法主要依據(jù)《環(huán)境保護法》及相應的可行性研究、環(huán)保報告和初審意見來確定。 4 設計說明書 2工藝設計 工藝流程 設計 工藝流程設計的重要性 （ 1）工藝流程設計是工藝設計的基礎。工藝流程設計是工廠設計中 最主要的內(nèi)容，是工藝設計的核心。因為工藝流程設計的質量直接決定車間的生產(chǎn)產(chǎn)品質量、生產(chǎn)能力、操作條件、安全生產(chǎn)、三廢治理、經(jīng)濟效益等一系列根本性問題。 （ 2）工藝流程設計是物料衡算、設備選型的基礎。從哲學角度來說，工藝流程設計是定性分析工作階段，物料衡算是定量計算階段。一般來說，先定性后定量，所以，工藝流程設計是物料衡算的前提和基礎。 工藝流程設計的原則 （ 1）先進性 工藝流程的先進性從兩個方面考慮：一方面是技術的先進；一方面是經(jīng)濟上的合理。兩方面同等重要，缺一不可。 （ 2）可靠性 所設計的工藝流 程必須可靠即經(jīng)過實驗室、工業(yè)小試、中試，證明技術是成熟的，生產(chǎn)安全可靠，才可以設計選用。 （ 3）結合國情，因地制宜 工藝流程的選擇從技術角度來說，應盡量采用新工藝、新技術，單從具體情況考慮，并不必選擇國外的先進的技術。因為國外的技術往往價格較高，技術保密性強，沒有實用價值。所以，結合實際，選擇自己易于掌握和改進的技術要方便、實用。 工藝流程選擇 目前生產(chǎn)尿素的方法有：水溶液全循環(huán)法，水溶液全循環(huán)改良 D法，及二氧化碳氣提法，氨氣提法和變換氣氣提法等。 [13] 由于循環(huán)法生產(chǎn)尿素存在動力消耗大，一次通 過的尿素合成率低等諸多缺點，目前大多廠家采用汽提法生產(chǎn)尿素。汽提法是水溶液全循環(huán)法的一項重要改進類型。其實質是在與合成反應相等壓力的條件下，利用一種氣體通過反應物系 (同時伴有加熱 )，使未反應的氨和二氧化碳通過氣提法合成。 本設計采用二氧化碳氣提法尿素生產(chǎn)合成。 二氧化碳氣提法 工藝流程主要包括：二氧化碳壓縮 ,液氨升壓 ,合成和氣提 ,蒸發(fā) .解析和水解以及造粒等工序。 二氧化碳氣提法年產(chǎn) 2 萬噸尿 素化工廠設計 5 工藝流程：合成氨來的二氧化碳氣體 ,經(jīng)過二氧化碳液滴分離器與來自合成氨裝置的工藝空氣混合進入二氧化碳壓縮機 .液氨來自合成氨裝置 ,壓力 MPa (絕壓 ).溫度為20℃ ,進入高壓氨泵的入口。 液氨經(jīng)高壓氨泵加壓送到高壓噴射器作為噴射原料 ,將高壓洗滌器來的氨基甲酸銨液帶入高壓冷凝器 .合成液從合成塔上升到正常液位 ,溫度上升到 183℃左右 ,在塔內(nèi)停留約 1小時 ,二氧化碳轉化率約 58%,相當于平衡轉換率的 90%.合成液從溢流管溢流從塔底排出 ,經(jīng)液位控制閥流入氣提塔的上部 ,經(jīng)液體分布器均勻流入每根氣提管 ,沿管壁形成液膜下降 ,與氣提塔底進入的二氧化碳氣在管內(nèi)逆流接觸進行氣提 ,氣提管外用 蒸汽加熱 ,將大部分氨基甲酸銨分解和過剩氨解吸 ,氨蒸出約 86%,氨基 甲酸銨分解率為 75%,氣提后尿液由塔底引出 ,這時合成液中含有 8%的氨和 10%的二氧化碳 ,經(jīng)自動減壓閥的控制 ,合成液中 %的二氧化碳和 69%的氨得到閃蒸 ,由于降壓 ,氨基甲酸銨和過剩氨進一步分解。氣化而吸取尿液中的大部分熱量 ,使溶液溫度從 170℃降到 107℃ ,氣液混合物進入精餾塔 .在塔內(nèi)進行氣液分離 ,分離后的尿液含極少的氨基甲酸銨和過剩氨 ,主要是水和尿素 ,從精餾塔底部引出 ,液體經(jīng)液位控制閥流入閃蒸槽 ,在閃蒸槽內(nèi) ,有相當部分的水。二氧化碳和氨被閃蒸出來 ,閃蒸氣進入冷凝氣去冷凝 ,離開閃蒸槽的尿液濃度約 73%,流入尿液貯罐。 從氣提塔頂出來的氣體 ,與新鮮的氨及高壓洗滌器來的氨基甲酸銨在 下混合進入高壓甲銨冷凝器 ,原料液氨和回收的氨基甲酸銨液反應 ,大部分生成氨基甲酸銨 ,其反應熱由管間副產(chǎn)蒸汽帶走。 在冷凝器中冷凝反應后的氨基甲酸銨及未反應的 氨、 二氧化碳氣分兩路進入尿素合成塔底部 ,在此未反應的氨二氧化碳繼續(xù)反應 ,同時氨基甲酸銨液脫水生成尿素 ,尿素合成塔頂部引出的氣體進入高壓洗滌器。由高壓甲氨泵打來的氨基甲酸銨液經(jīng)由洗滌塔頂部中央循環(huán)管 ,進入填料段與上升的氣體逆流相遇 ,氣體中的氨和二氧化碳被吸收 ,吸收后的氨 基甲酸銨液由填料層下部引入高壓噴射泵循環(huán)使用。未被吸收的氣體進入尾氣吸收塔進行處理 ,惰性氣體由塔頂放空 .液體進入氨水槽循環(huán)使用。 由精餾塔頂部出的氣體與解析塔出的氣體混合進入低壓甲銨冷凝器 ,與低壓甲銨冷凝器液位槽來的溶液在管間相遇 ,冷凝并吸收 ,后氣液在液位槽內(nèi)進行分離 ,液體經(jīng)高壓甲銨泵升壓到 MPa 進入高壓洗滌器。氣體進入中壓吸收器 ,被吸收的液體進入液位槽 ,未被吸收的進入尾氣吸收塔處理。 尿液貯罐的尿液經(jīng)給料泵進入蒸發(fā)系統(tǒng)。一段蒸發(fā)分離器和二段蒸發(fā)分離器 ,尿液進入造粒塔。分離的氣體均含一定的氨和二氧 化碳 ,冷凝后進入氨水槽。 蒸發(fā)系統(tǒng)回收的稀氨水進入氨水槽大部分經(jīng)解析塔給料泵和解析塔換熱器進入解析塔解析 .解析后的廢液由塔底排出 .分解氣由塔頂引用到低壓甲銨冷凝器回收利用 .閃蒸系統(tǒng)來得液體含有氨二氧化碳較多 ,用工藝泵送低壓吸收塔 ,吸收后 ,氣體進入尾氣吸收塔處理放空 .液體進入中壓吸收塔后 ,進入液位槽回收利用。 [3] 6 設計說明書 設計參數(shù) 生產(chǎn)的產(chǎn)品（尿素）的規(guī)格：符合 GB244081 標準，含氮量≥ ，水分≤ ，堿度（以 NH3 表示）≤ ，粒度（Φ =~）≥ 。 二氧化碳氣提法年產(chǎn) 2 萬噸尿 素化工廠設計 7 合成塔H GF 3工藝計算和設備選型 物料衡算 本設計衡算是理想化 ,中間生成的少數(shù)縮二尿 ,忽略計算 .只進行理論計算。 [4] 合成系統(tǒng)： 高壓甲銨冷凝器高壓洗滌器合成塔氣提塔低 壓 甲 銨 冷 凝 器放空氣液氨C O2去 精 餾 塔 合成塔 8 設計說明書 (1) 操作條件： [3] 反應溫度 183℃ ,操作壓力 MPa, 2CO 轉化率 ％； 入塔混合物 H中： n( 3NH )： n( 2CO )= n( OH2 )： n( 2CO )= 氣相量 n( vH )／液相量 n( lH )= 氣相物料中： 2CO 占總的 13％ (體積 ) n( 3NH )： n( 2CO )= 惰性氣體 ％ (體積 ) 出塔氣 G 物料組成： (體積 ) 22％ 2CO ％惰性氣體 ％ 3NH ； (2) 計算： a 進塔混合物 H： 2CO 轉化率為 58％[3]生產(chǎn) 的尿素需2CO ： ? ? OHCONHNHCO 22232 2 ??? ? ? km olCOn ?? n( 3NH )： n( 2CO )= n( 3NH )= n( OH2 )： n( 2CO )= n( OH2 )= 設在惰性氣體物質的量為 n(x)含量為 ％ ,則： ? ?? ? %%100 ?????xn xn n(x)= ? n(H)=+++ = 又 ?氣相量 n( vH )／液相量 n( lH )= n( lH )= n( vH )= n( vH )中各組分： ? 2CO 占總的 2CO 的 13% n( 2CO )= 又 ? n( 3NH )： n( 2CO )= n( 3NH )= kmol n( OH2 )== n( lH )各組分： n( 2CO )== n( 3NH )==156kmol n( OH2 )== b 出塔氣 G 的組 成： %(體積 )惰性氣體 則： 二氧化碳氣提法年產(chǎn) 2 萬噸尿 素化工廠設計 9 合成塔 F高壓冷凝器ECO 2 K去精餾塔D22% 2CO n( 2CO )= % 3NH n( 3NH )= c 出塔液 F： 生成的尿素 ? ?2NHCO 物質的量 ? ? OHCONHNHCO 22232 2 ??? 需 2CO 3NH 同時生成 OH2 . 則 F 的物料中： n( 2CO )== n( 3NH )== n( OH2 )=+=66kmol 表 31 物料平衡表 2CO 3NH OH2 惰氣 RU 合計 kmol 輸 入 H vH Kmol % Kmol % 156 232 lH 輸 出 G Kmol % Kmol % 22 66 22 F 氣提塔 (1) 操作條件： 進塔氣 K(體積 )% 2CO ,%惰性氣體 進塔液 F kmol 其中： )( RUn n( 2CO ) n( 3NH ) n( OH2 )66kmol 10 設計說明書 在氣提過程中有 (體積 )： 73% 2CO 86% 3NH 12% OH2 從液體中蒸出； (2) 計算： a 進塔氣 K 生產(chǎn) kmol RU 需 2CO kmol,則 )(Kn = 惰氣含量 % = kmol b 去精餾塔 D： 合成液中有 73% 2CO 86% 3NH 12% OH2 從液體中蒸出 , 則 D物料中： n( 2CO )= ()= n( 3NH )= ()= n( OH2 )=66 ()=58kmol c 去高壓甲銨冷凝器： n( 2CO )=+= n( 3NH )== n( OH2 )=6658=8kmol n(惰氣 )= n(E)=173kmol 表 32 氣提塔物料平衡表 2CO 3NH OH2 惰氣 RU 合計 輸 入 原料氣 Kmol % 66 26 合成塔 Kmol % 輸 出 去精 餾塔 Kmol % kg % 58 47 1044 8 8 173 86 59