【文章內(nèi)容簡介】 17 8 13 15 5 9 9 7 2 12 14 14 4 10 16 1 16液氨 水 11尿素成品 CO2 Figure fullcirculation with water solution for urea synthesis flow chart1預反應器；2尿素合成塔；3預分離器；4中壓循環(huán)加熱器；5中壓循環(huán)分離器；6精餾塔。 7低壓循環(huán)加熱器；8低壓循環(huán)分離器；9閃蒸槽；10尿素貯槽；11尿素溶液泵；12—段蒸發(fā)加熱器；13—段蒸發(fā)分離器；14二段蒸發(fā)加熱器；15二段蒸發(fā)分離器；16熔融尿素泵；17造粒塔預分離器、中壓循環(huán)分離器、低壓循環(huán)分離器及精餾塔頂部出來的氨和二氧化碳，進入回收系統(tǒng)?；厥盏陌迸c二氧化碳以液氨或氨基甲酸銨的形式返回合成系統(tǒng)循環(huán)使一段蒸發(fā)分離器、二段蒸發(fā)分離器及閃蒸槽出來的氣體，大部分水蒸氣和少量的氨去冷凝、真空系統(tǒng)，回收殘余氨后放空。 合成尿素工藝流程水溶液全循環(huán)法合成尿素工藝流程簡圖如32，由造氣爐產(chǎn)生的半水煤氣脫碳后，其中大部分的二氧化碳由脫碳液吸收、解吸后，經(jīng)油水分離器，除去二氧化碳氣體攜帶的脫碳液，進入二氧化碳壓縮機系統(tǒng)，由壓縮機出來的二氧化碳氣體壓力達到16 MPa后進入尿素合成塔。從合成氨車間氨庫來的液氨進入氨儲罐，經(jīng)過氨升壓泵加 壓進入高壓液氨泵，加壓至20MPa左右，經(jīng)過預熱后進入甲銨噴射器作為推動液，將來自甲銨分離器的銨溶液增壓后混合一起進入尿素合成塔。尿素合成塔內(nèi)溫度為186?190176。C，壓力為200MPa左右，NH3/CO2的摩爾比和H2O/CO2的摩爾比控制在一定的范圍內(nèi)。合成后的氣液混合物進入一段分解，進行氣液分離，將分離氣相后的尿液 送入二段分解，進一步見混合物中的氣相除去。凈化后的尿液依次進入閃蒸槽、一段蒸發(fā)、二段蒸發(fā)濃縮，最后得到尿素熔融物，用刮料泵輸送到尿素造粒塔噴灑器， 液氨泵冷凝合成塔分解分離吸收蒸發(fā)分離冷凝減壓干燥造粒尿素含氨凝液壓縮二氧化碳Figure fullcirculation with water solution urea production process flow diagram在空氣中沉降冷卻同化成粒狀尿素，并通過尿素塔底機用運輸皮帶送往儲存包裝車從一段分解、二段分解出來的氣相含有未反應的氨和二氧化碳，分別進入一段吸收和二段吸收，氨和二氧化碳被后面閃蒸、一段蒸發(fā)、二段蒸發(fā)工段冷凝下來的冷凝水吸收混合形成水溶液，用泵送入尿素合成塔；一段吸收后剩余的氣體進入惰洗器稀釋后，與二段吸收的殘余氣體混合進入尾氣吸收塔，與一段蒸發(fā)、二段蒸發(fā)工段氣相冷凝除去水后殘余的氣體混合后放空。 原料的準備合成尿素的主要原料是液氨和氣體二氧化碳，二者分別是合成氨廠的主副產(chǎn)品，所以合成氨和尿素生產(chǎn)裝置設(shè)在一起，聯(lián)合生產(chǎn)[7]。 氨的性質(zhì)氨的分子式為NH3，在常溫常壓下是無色的具有特殊刺激性的氣體，在低溫高壓下可以液化，176。C以下時，氨可以成為具有臭味的無色結(jié)晶，其主要物理性質(zhì)如下：臨界溫度/ 176。C 臨界壓力（絕壓）/MPa 臨界比容/(nrg) 密度（氣體在標準狀態(tài)下）/ (mg/L) 760尿素生產(chǎn)對液氨質(zhì)量的要求其質(zhì)量數(shù)氨%，水%，油10mg/kg。 二氧化碳二氧化碳是無色氣體，在一定條件下可以液化，在強烈冷卻時可以變?yōu)橥w，成為干冰，其分子式為CO2,分子量為44，臨界溫度為31176。C，，176。C，176。C.尿素生產(chǎn)對原料二氧化碳氣的要求為：CO2含量% (體積分數(shù)）H2S含量 15mg/m3。 原料的凈化與輸送 二氧化碳脫硫與壓縮原理脫硫原料二氧化碳是合成氨裝置生產(chǎn)的副產(chǎn)物，其中含有極少量的硫化物（主要是硫化氫）。為了減少硫化氫對尿素設(shè)備及管道的腐蝕，首先必須對其進行脫硫。方法有 干法和濕法，干法較常用，可以達到很高的凈化度，但只有當空氣中的硫化氫含量較低時才能應用（lg/m3)，所以必須與濕法串聯(lián)，干法放在其后。其流程圖如圖33。煙囪風機 再熱器文丘里旋流板吸收塔煙氣 沉淀循環(huán)再生池脫硫劑制備排渣脫水干化運走補充燒堿或純堿 Figure carbon dioxide desulfurization principle diagram壓縮有合成氨系統(tǒng)送來的二氧化碳氣體，進入壓縮機之前，在總管內(nèi)與氧氣混合。加氧是為了防止合成、循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)備腐蝕。氧氣需要量約為二氧化碳總量的0. 5% (體積），二氧化碳通過一個帶有水封的液滴分離器，用來除去二氧化碳氣體中的水滴以保護二氧化碳壓縮機。在液滴分離器之前設(shè)有放空閥，當系統(tǒng)停車或生產(chǎn)能力驟減時, 由此放出一部分二氧化碳。 液氨的凈化與輸送,通過氨過濾器除去雜質(zhì)進入系統(tǒng)[8]。過濾后的液氨送入液氨緩沖槽的原料室中。液氨緩沖槽設(shè)有控制閥可自動控調(diào)節(jié)，并在控制盤上設(shè)有液氨緩沖槽的高低液位報警器。由中壓循環(huán)系統(tǒng)來的液氨進入氨循環(huán)槽的回流室，一部分作為中壓塔的回流氨，多余的氨流過的溢流隔板進入原料室，與新鮮原料混合。原料液氨與溢流氨匯合后從氨緩沖槽原料室進入高壓氨泵。高壓液氨進入合成塔之前，先經(jīng)過預熱器預熱到4555176。C,高壓液氨經(jīng)預熱后送入高壓混合器，然后進入尿素合成塔。 尿素溶液的蒸發(fā)與造粒尿素合成反應液經(jīng)二次減壓加熱和閃蒸，將未反應物分離之后，得到溫度為 95176。C、濃度為73%75%的尿素溶液，貯存于尿液貯槽。次尿液必須進一步濃縮，%，然后造粒，才便于貯存和運輸。尿素濃縮可以釆用蒸發(fā)法，也可以采用結(jié)晶法。從蒸發(fā)法得到熔融狀尿素直接可以造粒，而結(jié)晶法得到內(nèi)體結(jié)晶尿素，仍須加熱再熔融后進行造粒。這是由于結(jié)晶尿素易于吸潮結(jié)塊。%左右，%。前者設(shè)備較少，即投資較少，后者投資稍有增加。具體釆用哪種方法依情況而定。熔融尿素(140176。C)—尿素粒子(140176。C)—尿素粒子(60176。C)。第4章 生產(chǎn)尿素的工藝條件保證產(chǎn)品質(zhì)量并取得較好的技術(shù)經(jīng)濟效益，在生產(chǎn)過程中需嚴格控制各項工 藝條件，生產(chǎn)尿素的主要工藝條件如下。 溫度的影響尿素合成的控制反應是甲銨脫水，它是一個微吸熱反應，故提高溫度甲銨脫水速度加快。溫度每升高10176。C，反應速度約增加一倍，因此，從反應速率角度考慮，高溫是有利的。由實驗和熱力學計算表明，平衡轉(zhuǎn)化率開始時隨溫度升髙而增大。若繼續(xù)升溫平衡轉(zhuǎn)化率逐漸下降。Table reaction temperature and carbon dioxide conversion relationship反應溫度/ 176。C170180190轉(zhuǎn)化率/%6060備注：氨碳比NH3: CO2=4，水碳比H2O: CO2=這是因為高溫時甲銨在液相中分解成氨和二氧化碳所造成。綜合進行考慮，尿素合成塔內(nèi)部操作溫度大致為185200176。C出現(xiàn)最大值，即最高平衡轉(zhuǎn)化率。溫度繼續(xù)升高，平衡轉(zhuǎn)化率下降。轉(zhuǎn)化率% H2O/ CO2 =75 H2O/ CO2 =70 H2O/ CO2 =65 170 180 190 200 溫度/TFigure temperature and conversion of the relationship 氨碳比（摩爾比）或過量氨的影響氨碳比是指反應物料中NH3/CO2的摩爾比，常用符號a表示?！鞍边^量率”是指原料中氨量超過化學反應式的理論量的摩爾百分數(shù)。兩者是有聯(lián)系的，如當原料a=2 時氨過量率為50%，而a=4時，則氨過量率為100%。實驗表明NH3過量能提高尿素的轉(zhuǎn)化率，因為過量的NH3促使CO2轉(zhuǎn)化，同時能與脫出的H2O結(jié)合成氨水，使水排除于反應之外，這就等于移去部分產(chǎn)物，也促使平衡向生成尿素的方向移動。再者，過剩氨還會抑制甲銨的水解和尿素的縮合等有害副反應，也有利于提高轉(zhuǎn)化率。所以，過量氨增多，平衡轉(zhuǎn)化率增大，故工業(yè)上都釆用氨過量操作，即氨碳比必須大于2。，CO2氣提法尿素生產(chǎn)流程中因設(shè)有高壓甲銨冷凝器移走熱量和副產(chǎn)蒸汽[9]，不存在超溫問題，而從相平衡及合成系統(tǒng)壓力考慮。 水碳比水碳比是指合成塔進料中H2O/CO2的摩爾比，常用符號b來表示。水的來源有兩方面：一是尿素合成反應的產(chǎn)物，二是現(xiàn)有各種水溶液全循環(huán)法中，一定量的水會隨同未反應的出NH3和 CO2返回合成塔中。從平衡移動原理可知：水量增加。Table water, carbon with urea than the relationship between the balance conversionH2O： CO2尿素平衡轉(zhuǎn) 化率備注：在20MPa，摩爾比 NH3/CO2=，CO2氣提法中，氣提分解氣在高壓下冷凝，返回合成塔系統(tǒng)的水量較少， 。 操作壓力尿素合成總反應是一個體積減少的反應[10]，因而提高壓力對尿素合成有利，尿素轉(zhuǎn)化率隨壓力增加而增大，但合成壓力也不能過高，因壓力與尿素轉(zhuǎn)化率的關(guān)系并非直線關(guān)系，在足夠的壓力下，尿素轉(zhuǎn)化率逐步趨于一個定值，壓力再升高，轉(zhuǎn)化率增加很少，但同時壓縮的動力消耗增大，生產(chǎn)成本提高，高壓下甲銨對設(shè)備的腐蝕也加劇。對于水