【文章內容簡介】 2NH3（液） + CO2（氣） = NH4COONH2（液） + Q1 （ 32） 這是一個可逆的強放熱反應。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。 （ 33） 第二步由甲胺脫水生成尿素 反應式為： NH4COONH2（液） = CO(NH2)2（液） + H2O（液） ? Q2 （ 34） 這是一個可逆的微吸熱反應。反應速度較慢，達到動態(tài)平衡時間較長，一般約需 1h才能達到平衡，但即使達到化學平衡，也不能使全部甲胺都脫水轉化為尿素，轉化率一般在 55%~70%，因此這個反應是合成尿素的控制反應 [12]。 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。 預分液由 U 行管進入精餾塔上部，通過和向下而上的一部分氣逆流接觸，進行質熱交換，精餾氣自塔頂出來與二甲液進入一段蒸發(fā)器底部進行反應，反應熱能回收利用后經(jīng)中 7 壓外冷凝器與預分氣匯合進入一段吸收塔，精餾液則進入一段分解塔加熱到 156160℃ ，過剩的氨基甲酸銨進一步分解，為防止設備腐蝕，在精餾液進入一分塔前的管線上加入防腐空氣， 從一分塔分離出來的液體進一步減壓后，送往二段分離塔。 精餾氣和二甲液混合經(jīng)回收熱量后進入中壓外冷器，進一步吸收其中的 CO2，反應生成的熱量經(jīng)溫水冷卻器后由循環(huán)水移走。反應液從外冷器出來進入一段吸收塔底部，大部分氨和二氧化碳經(jīng)底部鼓泡段吸收下來，少量的氨和二氧化碳在上升過程中被吸收塔頂噴淋的回流氨吸收下來，同時控制了吸收塔頂溫度，吸收塔底部溫度也被回流的氨來控制鼓泡段的溫度。從吸收塔底部出來的一甲液溫度 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。 一段吸收 塔出來的氣體進入串聯(lián)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。 自一段分解他出來的溶液經(jīng)減壓后，送入二段分解塔頂噴淋，塔內上升的氣體被溶液冷卻而減少了氣體中水蒸汽含量，而溶液被加熱到 130℃ 左右，此溶液經(jīng)二段分解加熱器加熱到 150℃ 左右，使氨基甲酸銨進一步分解，分離出來的溶液進入閃蒸槽。 二分塔氣相和解吸塔氣相匯合后進入兩個串 聯(lián)的二段循環(huán)冷凝器冷凝，并以二段蒸發(fā)冷凝液為吸收劑進行吸收，二循一冷出口溶液經(jīng)一冷外冷器再次冷卻后進入一冷上部分離器，從分離器出來的一冷液經(jīng)二段甲銨泵送入一蒸加熱器換熱段（一蒸下部）與精餾氣混合換熱后進入一段吸收塔，二循二冷出口尾氣匯合送往尾氣吸收塔最后吸收。 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）。 從閃蒸槽出來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)冷凝液進行洗滌，洗滌下來的氣體進入一段蒸發(fā)表面冷凝器冷凝，冷凝液送往尾氣泵作尾氣吸收液，沒被冷凝的氣體經(jīng)一段水力雙 吸 泵抽射放空。 一段蒸發(fā)操作壓力壓力為 35~40KPa，溫度約為 130℃ 左右，蒸發(fā)后濃度 ％的尿液進入二段蒸發(fā)加熱器，在 5~8KPa 下蒸濃到 ％，蒸汽混合物在二段蒸發(fā)分離器分離，氣體經(jīng)升壓器升壓，進入二段蒸發(fā)表面冷凝器冷凝，沒被冷凝的氣體經(jīng)二段蒸發(fā)噴射泵 A 8 帶入中間冷凝器進一步冷凝，中間冷凝器中沒冷凝的氣體經(jīng)二段水力雙吸泵抽射放空。二表冷和中間冷凝器的冷凝液 均流入二段蒸發(fā)冷凝液槽（叫二蒸液），作為水力雙吸泵抽射的動力循環(huán)液，同時經(jīng)二蒸泵一部分送往二段循環(huán)冷凝器作吸收劑用，一部分送往一段蒸發(fā)氣相洗滌器作洗滌劑。 蒸濃后分離出來的熔融尿素經(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)皮帶運輸送往成品庫進行包裝 [14]。 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。 尾氣吸收循環(huán)泵將一段蒸發(fā)冷凝液及系統(tǒng)排放的液體經(jīng)尾氣吸收塔冷卻后送往尾吸收塔頂部做吸收劑用，洗滌下來的液體流入碳銨液槽，沒 被吸收下來的惰性氣體則從塔頂放空。 碳銨液用解吸塔給料泵送往解吸塔，其中一部分經(jīng)解吸塔換熱器換熱后進入解吸塔中部，另一部分作為冷流送往解吸塔上部控制塔頂溫度，解吸所需熱量由塔底加入蒸汽直接供給，解吸出來的氣體去二循一冷回收，解吸后的廢液送往供水處理后作為造氣的廢熱鍋爐給水。 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)槟蛩兀渲形崔D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。如何將這部分未反應物循環(huán)利用，是全循環(huán)工藝尿素生產(chǎn)中的一個主要問題。 采用方法不同，生產(chǎn)尿素工藝流程不同，均可以分為以下四個步驟： （ 1）原料的凈化和壓縮； （ 2） 尿素的合成； （ 3） 未反應物中甲胺的分解，過量氨的吸收及氨和二氧化碳的回收循環(huán)； （ 4） 尿素溶液的加工。 各工藝不同點在第三個部分，傳統(tǒng)的水溶液全循環(huán)工藝使用蒸汽加熱分解甲胺和解吸氨，并采用循環(huán)水冷卻，是氨冷凝回收。這樣大量的甲胺生成反應熱未充分利用，反而需要大量蒸汽和冷卻水。 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(chǎn)能耗的工藝應運而生，其中以 氣提技術為代表。 水溶液全循環(huán)工藝，是將尿素合成反應后的物料分兩段減壓加熱，使其中未反應的甲胺分解和游離氨解吸出來，并逐段將 NH3 和 CO2 冷凝成液氨和解吸成甲胺水溶液，用泵將 9 上述物料全部返回合成塔中，循環(huán)利用。 其生產(chǎn)工藝流程方框示意圖如下圖 ： 圖 尿素生產(chǎn)工藝流程方框示意圖 本章介紹了水溶液全循環(huán)法制尿素工藝流程包括 :尿素的合成、循環(huán)回收、蒸發(fā)造粒、尾氣吸收與解吸。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(tǒng)工藝流程 簡 圖 如下圖 。 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自精餾塔熔融泵 圖 蒸發(fā)階段工藝流程 簡圖 10 第 4 章 物料衡算和熱量衡算 物料衡算 年生產(chǎn)時間 8000h計，尿素的小時產(chǎn)量為 [15] ： 25800020xx00 ? t/h （ 41） 蒸發(fā)階段主要是對尿液進行蒸發(fā)提純，然后造粒，其中有少量的氨基甲酸銨分解生成尿素。所設計題目的生產(chǎn)條件與實際生產(chǎn)條件相近，可以使用生產(chǎn)現(xiàn)場得到的數(shù)據(jù)做物料衡算。 計