【文章內(nèi)容簡介】 ，呈酸性，微溶于熱醇，不溶于無水乙醇和乙醚的性質(zhì)，利用熱的酒精對初制的鹽酸氨基脲進(jìn)行提純 。 縮合反應(yīng)工段流程 %的水合肼由泵打入計(jì)量罐再送至縮合反應(yīng)釜； 2.將軟化水按比例送入反應(yīng)釜； ，打開高溫蒸汽閥門，向反應(yīng)釜夾套內(nèi)通 入高溫蒸汽，使水合肼回流一段時(shí)間，直至溫度達(dá)到 102℃； 4.經(jīng)過一段時(shí)間（ 50min）恒溫回流后，把計(jì)量罐中的尿素送入反應(yīng)釜內(nèi)，開啟氨氣尾氣吸收裝置，保持溫度恒定在 102℃，反應(yīng) 240min,直到有渾濁現(xiàn)象產(chǎn)生 ；，用水洗濾渣，濾渣收集集中外委處理。 成鹽反應(yīng)工段流程 ； 釜，打開攪拌槳，均勻攪拌，直到反應(yīng)物（氨基脲）的溫度平衡 (24℃ )，停止通入冷卻水，換通冷凍水，向反應(yīng)釜夾套內(nèi)通入冷凍水（ 10℃ ），直至反應(yīng)物溫度再次平衡； ，在攪拌漿作用下，鹽酸與氨基脲緩慢的反應(yīng)生成鹽酸氨基脲，滴加鹽酸的時(shí)間控制在 150min； 在反應(yīng) 60min，保持 60min 直到反應(yīng)物完全析出； ，將析出的產(chǎn)物送入離心機(jī)，得到白色晶體，廢液送至廢酸處理池。 精制反應(yīng)工段流程 ； 器的高溫蒸汽閥門和酒精閥門，將熱酒精注入精制反應(yīng)釜，直到?jīng)]過物料的量為止； 精閥門； 槳，攪拌 30min。 ； 體送入雙錐真空干燥機(jī)中，廢液送入酒精緩沖罐中，等待精餾再利用。 工藝流程簡圖及工藝指標(biāo) 縮合反應(yīng)工段流程簡圖 如下圖所示，縮合工段工藝流程簡圖： 縮合工藝流程簡圖 反應(yīng)釜內(nèi)壓力 ≤ 反應(yīng)釜溫度 102℃ 水合肼及軟化水 尿素 高溫蒸汽入口 高溫蒸汽出口 反應(yīng)產(chǎn)物及雜質(zhì) 壓力過濾機(jī) 縮合反應(yīng)釜 濾液送至成鹽工段 外 委處理 水合肼計(jì)量罐 快速熔解槽 廢氨氣送去吸 收池 氨基脲 % 攪拌槳轉(zhuǎn)速 30 r/min 回流時(shí)間 50min 尿素量 460kg 水合肼 443kg 反應(yīng)時(shí)間 240min 成鹽反應(yīng)工段流程簡圖及工藝指標(biāo) 如下圖所示，成鹽工段工藝流程簡圖： 圖成鹽工藝流程簡圖 反應(yīng)濾液溫度 10℃ 冷卻水溫度： 24℃ 冷凍水溫度： 10℃ 鹽酸滴加時(shí)間： 150min 鹽酸量： 1120kg 氨氣量 162kg 精制反應(yīng)工段流程簡圖及工藝指標(biāo) 如下圖所示，打漿工段工藝流程 簡圖： 成鹽反應(yīng)釜 離心機(jī) 上一工段濾液 來自計(jì)量罐的鹽酸 冷 卻 水入口 冷 凍 水入口 冷卻水出口 冷凍水出口 白色沉淀物及廢液 廢液送去廢酸處理 送至精制工段 鹽酸計(jì)量罐 圖打漿工藝流程簡圖 酒精溫度 50℃ 酒精量： 800kg 鹽酸氨基脲濕料 818kg 鹽酸氨基脲成品 750kg 精制殘?jiān)? 15kg 真空干燥損失酒精 3kg 打漿反應(yīng)釜 離心機(jī) 雙錐真空干燥機(jī) 殘夜酒精緩沖罐 殘夜酒精反應(yīng)釜 精餾塔 初制產(chǎn)物 酒精入口 精制產(chǎn)物及殘液酒精 殘液酒精 提純后的酒精 精制產(chǎn)物 包裝送入倉庫 第三章 鹽酸氨基脲的生產(chǎn)工藝計(jì)算 物料衡算 物料衡算說明 （ 1）計(jì)算基準(zhǔn)： t/a （ 2）如未特別說明，計(jì)算過程中涉及到的關(guān)于物料的組成及組分的要求，均按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，物料的流量的單位為 kg/h。 （ 3）成鹽反應(yīng)中除了預(yù)想中的鹽酸氨基脲與尿素發(fā)生縮合反應(yīng)生成氨基脲外，也會(huì)伴隨著尿素自身的縮合反應(yīng)，生成副產(chǎn)物縮二脲，鑒于主反應(yīng)與副反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率都不會(huì)百分百，脲液中除氨基脲外還有未反應(yīng)的尿素，在反應(yīng)工段說明中有所提及，在水合肼與尿素反應(yīng)過程中為了提高項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性，使水合肼充分反應(yīng)，尿素應(yīng)過量且分批加入，避免尿素 短時(shí)間內(nèi)局部過量引發(fā)副反應(yīng)超標(biāo)。未反應(yīng)的尿素溶解在脲液中經(jīng)過濾后進(jìn)入結(jié)晶反應(yīng)釜，尿素會(huì)與鹽酸反應(yīng)生成氯化銨。當(dāng)然，副反應(yīng)雖然不可避免，但可以通過控制反應(yīng)條件，降低副反應(yīng)轉(zhuǎn)化率，使其處在可控范圍內(nèi)。 （ 4）反應(yīng)工藝指標(biāo)：氨基脲的選擇性為 %，水合肼轉(zhuǎn)化率 % ，所以收率為 % 。 鹽酸氨基脲物料衡算 按年產(chǎn) 400t 鹽酸氨基脲計(jì)，每年 300 個(gè)工作日，每天 16h 間歇生產(chǎn)，則每天生產(chǎn) 1333kg計(jì)作 1333kg/d，據(jù)此算出所需原料量。 (1）縮合反應(yīng)： ??????? 322222222 NHOHN C O N H N HHN C O N HHOHNHNH (2）成鹽反應(yīng)： H C lN C O N H N HHH C lN C O N H N HH 2222 ?? 鹽酸氨基脲產(chǎn)品： 400000kg? （ 300d? 16h） = 純鹽酸氨基脲： ? 99%= 氨基脲： ? 75g/mol? 純原料量：純水合肼： ? 50 g/mol? 75 g/mol = 尿素： ? 60 g/mol? 75 g/mol = 鹽酸： ? g/mol? 75 g/mol =年原料供應(yīng)量 中間產(chǎn)物氨基脲： 400t? 99%? 75 g/mol? g/mol= 鹽酸氨基脲 氨基脲 鹽酸 水合肼 : 400t? 99%? 50 g/mol? g/mol = ? 80%= 尿素： 400t? 99%? 60 g/mol? g/mol = ? （ ? ） =326t 鹽酸： 400t? 99%? g/mol? g/mol = ? 31%= 伴隨兩個(gè)副反應(yīng)： 副反應(yīng)一 :大約有 2 2 2 2 2 2 3NH CO NH NH CO NH NH CO NH CO NH NH? ? ? 2? 60g/mol 103g/mol 年產(chǎn)縮二脲量： ? 103? (60? 2)= 氨氣產(chǎn)生量： ? 17? （ 2? 60） = 副反應(yīng)二： 大約有 2 2 2 4 222N H C O N H H O H C l N H C l C O? ? ? ? 60g/mol ? 2=107 g/mol 年產(chǎn)氯化銨量： ? 107? 60= 表 35 原料產(chǎn)物明細(xì) 項(xiàng)目 原料供應(yīng)量 t/a 規(guī)格 純供應(yīng) t/a 理論需求 t/a 水合肼 80% 尿素 326 98% 鹽酸 31% 產(chǎn)物 縮二脲 —— —— —— 氨基脲 —— —— 鹽酸氨基脲 99% 400 —— 選擇性 % 轉(zhuǎn)化率 % —— 物料平衡 N 元素平衡 （ 1）原料中含氮量 水合肼中含氮量 : ? 80%? (28? 50)= 尿素中含氮量 : 326? 98%? (28? 60)= （ 2）產(chǎn) 品中及損失的氮元素總量： 鹽酸氨基脲中含氮量： 400t? 99%? (42? )= 氨氣尾氣中含氮量： ? （ 14? 17） = 濾渣（縮二脲）中含氮量： ? （ 42? 103） = 廢鹽酸母液（氯化銨）含氮量： ? （ 14? ） = 酒精蒸餾殘液及真空泵廢水含氮量： 物料流程簡圖： 如圖 32N元素平衡圖 從上圖可清晰看出氮元素物流走向，氮元素含量并不會(huì)經(jīng)過反應(yīng)釜后減少，氮元素只不過改變了存在的形式而已，總量并沒有遞減或失去平衡。氮元素存在于生產(chǎn)全過程，廢酸母液、酒精蒸餾殘夜、真空泵廢水中均含有氮元素且含量不低，目標(biāo)產(chǎn)品中氮元素含量只占到總量的 %，這充分表明該過程原子利用率不高 ，甚至可以說很低將近一半的氮元素流失，若該生產(chǎn)過程只生產(chǎn)一種目標(biāo)產(chǎn)物即鹽酸氨基脲不是不行，以目前其市場行情不用擔(dān)心無利可圖，但這不符合綠色化學(xué)理念，沒有充分利用原材料。本方案將針對這一問題提出解決方案以提高氮元素的綜合利用率。 車間總物料平衡 （ 1）物料平衡 對生產(chǎn)車間進(jìn)行物料總平衡分析，涵蓋各生產(chǎn)工段，可得下表： 表 36 鹽酸氨基脲車間總物料平衡表 單位： t/a 操作單元 輸入 輸出 進(jìn)入下一步 排放 循環(huán) 名稱 輸入量 名稱 輸出 量 名稱 輸出量 名稱 輸出 量 縮合 過濾 水合肼 脲液 438 氨氣 尿素 326 濾渣 水 8 成鹽 結(jié)晶、離心 脲液 438 粗品 廢母液 鹽酸 母液 鹽酸 產(chǎn)品鹽酸氨基脲 500t 中含 氨氣尾氣含 廢鹽酸母液中含 酒精蒸餾殘液中含 原材料尿素 真空泵廢水中含 濾渣 (縮二脲 )含 合計(jì)： 合計(jì)： 原材料水合肼含 圖 32 N 元素平衡圖 單位： t/a 精制（打漿） 粗品 濕料 無組織排放 乙醇 (一 ) 酒精回收 食用酒精 殘液 干燥 濕料 產(chǎn)品 400 廢水帶走 無組織排放乙醇（二） 產(chǎn)品 400 （ 2) 工藝流程示意簡圖 高位槽 母液套用 酒精循環(huán) 成鹽 反應(yīng)釜 脲液 438 離心機(jī) 粗品 食用酒精 地槽 水合肼 真空 氨氣 冷凝 器 縮合反應(yīng)釜 8 水 + 水合肼 二級氨 吸收裝置 真空泵 尿素 326 鹽酸 過 濾 器 真空 濾渣 (縮二脲 ) 高位槽 廢母液 打漿 酒精回收 該圖清晰顯示了整個(gè)流程的物流走向，是流程框圖的具體化，涵蓋生產(chǎn)過程的涉及物流的方方面面，對照此圖我們可以讀出大量的實(shí)用數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)粗略的反映了動(dòng)態(tài)生產(chǎn)過程的 質(zhì)量平衡。 鹽酸氨基脲產(chǎn)品線物料收支表 (1）根據(jù)以上物料平衡進(jìn)行綜合匯總分析可得下表： 表 37 物料收支表 項(xiàng)目 物料名稱 規(guī)格 質(zhì)量流量 kg/d 年需求量 t/a 原料 水合肼 80% 740 尿素 98% 1087 326 鹽酸 31% 1394 中間產(chǎn)物 氨基脲 產(chǎn)品 鹽酸氨基脲 99% 1333 400 (2）損失說明：考慮理論計(jì)算與實(shí)際生產(chǎn)的差距以上數(shù)據(jù)僅供參考 ,但該數(shù)據(jù)可近似反映實(shí)際生產(chǎn)情況 可以采信。數(shù)表表明原材料到產(chǎn)品的收支平衡，元素遵守質(zhì)量守恒定律。 能量衡算 基本數(shù)據(jù) 碳 的比熱容 C： )/( CkgkJc ???? ； 氫 的比熱容 H： CkgkJc ??? /? ； 乙醇無組織排放 雙錐干燥機(jī)廢水帶走 圖 33 鹽酸氨基脲工藝物料平衡圖 單位： t/a 離心機(jī) 產(chǎn)品 400 干燥機(jī) 濕料 乙醇無組織排放 酒精回收剩余殘液 氧 的比熱容 O： CkgkJc ??? /? 氮 的比熱容 N： CkgkJc ??? /? 縮合反應(yīng)過程的熱量衡算 縮合反應(yīng)工 段包括： 5個(gè)縮合反應(yīng)釜、 2臺壓力過濾機(jī)、 1 個(gè)尿素速熔器 對 1 個(gè)縮合反應(yīng)釜進(jìn)行熱量衡算，物料進(jìn)出情況如圖 34：