【正文】 為減少副產(chǎn)物的生成，避免出現(xiàn)結(jié)晶困難的問(wèn)題，通常采用兩段蒸發(fā)流程：一段蒸發(fā)的目的是在較低的壓力下首先蒸發(fā)掉大量的水，然后在更低的壓力下進(jìn)行二段蒸發(fā)，已達(dá)到最后的濃度，兩端蒸發(fā)的分界線是根據(jù)傳熱溫差和冷卻水溫度而定的。5尿素的加工尿素水溶液在加熱過(guò)程中其熱穩(wěn)定性較差，在溶液加熱達(dá)到一定溫度以上就可能發(fā)生尿素水解反應(yīng)和縮二脲的生成反應(yīng)，其反應(yīng)如下：2NH2CONH2 = NH2CONHCONH2+NH3NH2CONH2+2H2O =（NH4）2CO3 = 2NH3+ CO2+H2O 兩個(gè)副反應(yīng)由于受溫度、加熱時(shí)間、溶液面上氣氨分壓等因素的影響。為了把未反應(yīng)生成尿素的NH3和CO2從尿水熔融物分離出來(lái)，一般采用逐段降壓和提溫的方法，有利于NH3和CO2的溜出，但壓力的選擇，還必須考慮到，NH3和CO2的回收，為的控制還必須考慮到高溫對(duì)設(shè)備的腐蝕，溫度和壓力的選擇都不宜太高太低。因此合成塔的操作壓力高于其操作條件下平衡壓力1030氣壓較好。（2）溫度和壓力溫度越高尿素達(dá)最大產(chǎn)率的時(shí)間越短，即反應(yīng)速度越快，合成塔的生產(chǎn)強(qiáng)度也就提高，但溫度越高，尿素產(chǎn)率的提高逐漸減慢，同時(shí)反應(yīng)溫度的提高也必須使合成系統(tǒng)的平衡壓力提高，腐蝕速度增加，為保證尿素在液相中生成和一定的反應(yīng)速度，對(duì)設(shè)備制造和防腐問(wèn)題，合成塔的操作溫度控制在185190℃為宜。（3）CO2的純度CO2的純度低，不僅會(huì)降低CO2的轉(zhuǎn)化率，而且會(huì)造成合成塔的腐蝕，生產(chǎn)實(shí)踐證明CO2%在86100%時(shí)，純度每下降1%%左右。造成CO2轉(zhuǎn)化率的下降，甚至引起合成與分解的操作條件惡性循環(huán)，水的存在也使合成塔腐蝕加劇。（1）水份水是尿素合成過(guò)程中的產(chǎn)物，水存在可以降低氨基甲酸銨的熔點(diǎn)，有利于尿素的合成，氨基甲酸銨可以溶解在水中，故可以消除氨基甲酸銨的堵塞現(xiàn)象。但過(guò)剩氨的存在也帶來(lái)一些不利影響：過(guò)剩氨的增加過(guò)大，二氧化碳轉(zhuǎn)化率增加率也逐漸增加，并且提高了合成塔內(nèi)反應(yīng)系的平衡壓力： 過(guò)剩氨的增加，會(huì)破壞反應(yīng)物的自然平衡，為維持合成塔內(nèi)頂定溫度，就必須提高濃氨預(yù)熱溫度；過(guò)剩氨的增加，會(huì)是反應(yīng)混合物的比重下降，所需反應(yīng)釜的容積加大，處理未生成尿素的反應(yīng)物的設(shè)備也更大，動(dòng)力消耗增加。NH4HCO3+NH2NH4HCO174。NH4COONH2+H2O174。過(guò)剩氨可以使反應(yīng)的平衡趨向生成尿素的一方，使產(chǎn)率提高。由上可知，合成尿素的反應(yīng)的基本特點(diǎn)是高溫、高壓下的液相反應(yīng)，并且是可逆放熱反應(yīng)。氨基甲酸銨是個(gè)不穩(wěn)定化合物，加熱時(shí)很容易分解，在常溫下60176。所以，尿素的生產(chǎn)過(guò)程要求在液相中進(jìn)行，即氨基甲酸銨必須呈液態(tài)存在。2尿素合成的基本原理用氨和CO2合成尿素的反應(yīng)，通常認(rèn)為是按以下兩個(gè)步驟，在合成塔內(nèi)連續(xù)進(jìn)行： 第一步：氨與CO2作用生成氨基甲酸銨2NH3+CO2=NH4COONH2+Q1 第二步：氨基甲酸銨脫水生成尿素NH4COONH2=CO(NH2)2+H2OQ2這兩個(gè)反應(yīng)都是可逆反應(yīng)，反應(yīng)（1）是放熱反應(yīng)，在常溫下實(shí)際上可以進(jìn)行到底，在100kg/cm150℃時(shí)，反應(yīng)進(jìn)行的很快、很完全，為瞬時(shí)反應(yīng)，而反應(yīng)（2）是吸熱反應(yīng)，進(jìn)行的比較緩慢，且不完全，這就使其成為合成尿素的控制反應(yīng)。比重變化量：每1℃ 假比重：,（粒狀）溶解度：易溶于水和液氨中，稍溶于甲醇、苯中，不溶于三氯甲烷、醚類(lèi)中。（二）尿素的合成 1尿素的基本性質(zhì)尿素的化學(xué)命名為碳酸銨，分子式是CO(NH2)，無(wú)嗅，無(wú)味的針狀或棱柱狀結(jié)晶，工業(yè)產(chǎn)品為白色，%。因此,原料氣的凈化度高,避免催化劑中毒,至關(guān)重要。大直徑塔及低溫低壓催化劑的使用,加大了企業(yè)的設(shè)備投入。伴隨著大直徑塔的使用,氨合成系統(tǒng)工藝運(yùn)行條件發(fā)生了變化。因此氨合成的關(guān)鍵設(shè)備合成塔,在同等規(guī)模條件下,也逐漸的被大塔取代,出現(xiàn)了“大馬拉小車(chē)”的局面。特別是市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制的建立,各氮肥企業(yè)為了在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中走在前列,紛紛圍繞節(jié)能降耗,加大技改力度,為氨合成技術(shù)的新發(fā)展提供了一個(gè)平臺(tái)。（5）循環(huán)機(jī)循環(huán)機(jī)設(shè)與冷交換熱氣之后，氣體經(jīng)循環(huán)機(jī)加壓后直接進(jìn)塔，使合成反應(yīng)處于系統(tǒng)壓力最高點(diǎn)，有利于反應(yīng)。進(jìn)入二段轉(zhuǎn)化的空氣，也為合成提供了N2。出口溫度降到9001000176。在此加入空氣，于是氣體中的H2與空氣中的氧燃燒，同時(shí)氣體中的CHCO也可能燃燒，放出大量的熱，溫度可達(dá)12001250176。一段轉(zhuǎn)化后的氣體仍含有較多的甲烷，為了進(jìn)一步轉(zhuǎn)化則需要更高的溫度。出一段爐的經(jīng)部分轉(zhuǎn)化的氣體經(jīng)過(guò)一段有水夾套的輸送管線107D，沿切線方向進(jìn)入二段爐（103D）的入口室，二段轉(zhuǎn)化爐進(jìn)口的溫度大約830176?？諝庹羝苫旌掀骶鶆驀姵觯に嚉鈩t通過(guò)帶孔的環(huán)形分布板，這樣可保證空氣蒸汽和工藝氣均勻混合燃燒。（3）二段轉(zhuǎn)化爐二段轉(zhuǎn)化爐為立式圓筒形反應(yīng)器。一段轉(zhuǎn)化爐爐管內(nèi)裝有環(huán)狀或圓柱狀的鎳催化劑，各爐管內(nèi)催化劑裝填應(yīng)均勻，從而保證其壓降相等，使通過(guò)每根轉(zhuǎn)化管的氣體分配均勻。CO2+H2CH4+2H2O174。在一段爐和二段爐中，催化劑促使兩個(gè)同時(shí)發(fā)生的平衡反應(yīng)，它們是蒸汽甲烷反應(yīng)： CH4+H2O174。原料氣蒸汽混合氣與鎳催化劑接觸，同時(shí)提高溫度和壓力來(lái)促進(jìn)此反應(yīng)。輻射段是爐子的主體，里面設(shè)置完成轉(zhuǎn)化過(guò)程的“豎琴” 系統(tǒng)，它由進(jìn)口急風(fēng)管、豬尾管、轉(zhuǎn)化管、下集氣管、上升管和輸氣總管組成、爐頂設(shè)燒嘴向下噴燒供熱，對(duì)流段有多組換熱器，用煙道氣加熱其他介質(zhì)。反應(yīng)放出的熱量對(duì)保護(hù)氣加熱也實(shí)現(xiàn)了能量的充分利用。主反應(yīng)氣與熱護(hù)氣和冷護(hù)氣的混合氣體在第一反應(yīng)床層混合后依次進(jìn)入第二、第三床層反應(yīng)。氨緩沖槽壓力維持在17kg/cm2左右，設(shè)置在高為23米平面上，是為了具有足夠的壓頭，使液氨回流進(jìn)入一段吸收塔，同時(shí)也為了保證高壓氨泵所需要的吸入壓頭。選用先進(jìn)的自控手段，如兩級(jí)放氨，氨冷加氨，廢鍋加水，系統(tǒng)近路的控制，均用了DCS計(jì)算機(jī)集散系統(tǒng)自動(dòng)化控制，冷交、氨分用液位檢測(cè)采用國(guó)內(nèi)近幾年問(wèn)世的電容式液位傳感器等新技術(shù)使操作更加靈活、平穩(wěn)、可靠，降低了操作強(qiáng)度。塔前補(bǔ)壓：循環(huán)機(jī)設(shè)于冷交之后，氣體直接進(jìn)塔，使合成反應(yīng)處于系統(tǒng)壓力最高點(diǎn)，有利于反應(yīng)，同時(shí)循環(huán)機(jī)壓縮的溫升不消耗冷量，降低了冷凍能耗。水冷后的合成氣直接進(jìn)入冷交管間，由上而下邊冷凝邊分離，液氨在重力和離心力的作用下分離，既提高了分離效果，又減小了阻力。氣體分流進(jìn)塔還使塔阻力和系統(tǒng)阻力比傳流程小。分流進(jìn)塔：反應(yīng)氣分成兩部分進(jìn)塔，一部分經(jīng)塔外換熱器預(yù)熱，依次進(jìn)入塔內(nèi)換熱管、中心管，送到催化劑第一床層，另一部分經(jīng)環(huán)隙直接進(jìn)入冷管束，兩部分氣體在菱形分布器內(nèi)匯合，繼續(xù)反應(yīng)，這樣使低溫未反應(yīng)氣直接竟如冷管束，稍加熱后，作為一、二段間的冷激氣，從而減少冷管面積和占用空間，提高了催化劑筐的有效容積，并強(qiáng)化了床層溫度的可調(diào)性。氨是一種可燃性物質(zhì)，自然點(diǎn)為630C，一般較難點(diǎn)燃。液氨和干燥的氣氨對(duì)大部分材料沒(méi)有腐蝕性，但是在有水存在的條件下。氨基易揮發(fā)，可生產(chǎn)含氨15%~30%(質(zhì)量)的商品氨水，氨溶解時(shí)放出大量的熱。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣氨的密度7．71410E4 kgL 摩爾體積22．08L?mol1液氨揮發(fā)性很強(qiáng)。％%時(shí)，就能使人在幾分鐘內(nèi)窒息。2℃半貧液含CO2 1525L/L(V)進(jìn)吸收塔貧液溫度 6470℃貧液CO2 1.. L/L(V)出再沸器溶液溫度 106110℃7合成氨工藝氨在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下是無(wú)色氣體，比空氣密度小，具有刺激性氣味。而且是從塔的下面進(jìn)液，上面出塔是解析后的CO2氣體。但是他的塔身上下一樣大。為了防止溶液產(chǎn)生旋渦將氣體帶到再生塔內(nèi)，在吸收塔下部富液出口管上裝有破旋渦裝置。這樣，氣液分布均勻，不易液泛，面且剛性較好，承重量大。每層填料都置于支撐板上，支撐板是特殊設(shè)計(jì)的，稱為氣體噴射式支撐板。整個(gè)塔內(nèi)裝有填料。（1）吸收塔吸收塔是加壓吸收設(shè)備。變換氣送PSA提純系提純產(chǎn)品CO2純度為98%，中間氣經(jīng)壓縮后去脫除CO2，便凈化氣中CO2〈%，凈化氣加壓后去銅洗，然后再加壓去氨合成。PSA裝置分為提純系統(tǒng)和凈化系統(tǒng)。同時(shí)制取脫碳凈化氣和純度為98％以上氣體CO2的工藝。針對(duì)合成氨生產(chǎn)廠家的不同需要，在脫碳工序，變壓吸附脫碳技術(shù)的用于主要有以下三種類(lèi)型：用來(lái)替代碳化以增產(chǎn)液氨為目的的PSA脫碳工藝。（4）由于PSA技術(shù)對(duì)變換氣凈化度高（氫氮?dú)庵蠧O2含量≤%），可采用甲烷化代替銅洗，節(jié)省蒸汽和冷凍量消耗，免除銅洗液污染環(huán)境。（2）～%，～%，使合成系統(tǒng)的弛放氣大大減少。PSA干法脫碳技術(shù)在1991年開(kāi)始進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用，由于其顯著的優(yōu)越性，目前已得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。脫除變換氣中CO2的方法很多，從大類(lèi)來(lái)分，可分為濕法和干法，濕法可根據(jù)吸收機(jī)理的不同，分為化學(xué)吸收法、物理吸收法和物理－化學(xué)綜合吸收法；干法即變壓吸附(PSA)法。2KHCO3苯菲爾系統(tǒng)具有的優(yōu)點(diǎn)包括：提高反應(yīng)速度，導(dǎo)致所需再生熱耗量少采用無(wú)揮發(fā)性的洗滌介質(zhì)；使氫損失大大減少； 投資費(fèi)用和操作費(fèi)用低 在合成氨和尿素生產(chǎn)過(guò)程中，都需要除去大量的CO2組份，其脫碳過(guò)程均在變換工序后。苯菲爾溶液吸CO2的化學(xué)反應(yīng)活化鉀堿溶液接化學(xué)反應(yīng)吸收二氧化碳，二氧化碳經(jīng)水合成碳酸，它再與一個(gè)碳酸根離子反應(yīng)，生成重碳酸根離子，其反應(yīng)式如下：CO2+H2O174。從氣提塔頂部出來(lái)的102℃，進(jìn)入常壓解析塔頂部，在常壓解析塔與富液解析出來(lái)的氣體一道從頂部出來(lái)，稱為再生氣。吸收塔內(nèi)吸收CO2的MDEA溶液稱為富液，溫度約80℃、 Mpa， Mpa，經(jīng)過(guò)富液預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入常壓解析塔的頂部，解析出CO2 后從塔底出來(lái)的被稱為半貧液，約2/ Mpa進(jìn)入吸收塔中部吸收CO2，約1/ Mpa，經(jīng)調(diào)節(jié)閥進(jìn)入溶液過(guò)濾器。在塔內(nèi)與半貧液，貧液逆流接觸，被吸收CO2后，由塔頂引出。+HCO23+CO22O=R2CH3NH3⑤由式③⑤可知，活化劑吸收了CO2，向液相傳遞CO2，大大加快了反應(yīng)速度，而MDEA又被再生。2NCOOH+2NCH3+H2O=R2NH+R2CH3NH+HCO3 ④③+④：R39。39。R2NH+CO2=R2NCOOH③R39。R2NH）后，反應(yīng)按下式進(jìn)行：39。在一定條件下，對(duì)二氧化碳等酸性氣體有很強(qiáng)的吸收能力，而且反應(yīng)熱小，解吸溫度低,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,無(wú)毒不降解。用段間冷卻器和氨冷器冷卻去壓縮機(jī)二段缸的氣體，以獲得最佳的體積效率，并保證去壓縮機(jī)的氣體不帶水，除水步驟能延長(zhǎng)合成塔內(nèi)催化劑的使用壽命，并能獲得高純度的產(chǎn)品氨。經(jīng)一段缸壓縮后的合成氣在段間冷卻器116C中被冷卻水冷卻，然后在段間氨冷器129C中被氨冷降溫，氨冷后的合成氣補(bǔ)充氣中冷凝下來(lái)的水，在段間分離罐105F中分離出去，分離器頂部設(shè)有一根管線可以把氣體回流至壓縮機(jī)一段缸。C的溫度下送至合成氣壓縮機(jī)103J的進(jìn)口。用甲烷化法脫除合成氣中殘余額二氧化碳和一氧化碳，在甲烷化爐中，碳的氧化物在催化床上與氫反應(yīng)轉(zhuǎn)化成甲烷和水。天然氣的凈化工序中，對(duì)粗合成氣進(jìn)行處理，除去其中的二氧化碳和一氧化碳，生產(chǎn)出高純度的富氫/氮合成氣。C。從低溫變換爐出來(lái)的工藝氣的溫度大約為231176。空壓機(jī)由燃?xì)馔钙?01JGT驅(qū)動(dòng)，把燃?xì)馔钙郊s477176。C、。爐管出口設(shè)有集氣管，集氣管位于一段轉(zhuǎn)化爐的輻射段。向二段轉(zhuǎn)化爐內(nèi)引入足量的空氣以提供氨合成所需化學(xué)計(jì)量的氨，并降低二段轉(zhuǎn)化爐出口氣中甲烷的含量4，在變換爐內(nèi)，轉(zhuǎn)化氣中的一氧化碳與蒸汽反應(yīng)生成二氧化碳，同時(shí)產(chǎn)生當(dāng)量的氫氣一段轉(zhuǎn)化爐爐頂在爐管管排之間裝有頂部燃燒燒嘴，火焰向下噴射，使工藝火在爐管出口處的溫度達(dá)到803176。離心機(jī)轉(zhuǎn)速越高，分離效果也越好。置物料于鼓內(nèi)，使鼓高速旋轉(zhuǎn)，所產(chǎn)生的離心力將比重不同的物質(zhì)分離。（4）離心機(jī)利用離心力分離固體和液體或液體和液體的機(jī)械。筒體側(cè)面上部有溢流口。上部為圓筒形，下部為圓錐形。（3）稠厚器主要起中間貯槽的作用。同時(shí)泡罩塔操作彈性大(最大允許操作氣速與最小允許操作氣速之比稱為操作彈性)，特別在低負(fù)荷下操作時(shí)，泡罩塔也能保持較高的塔板效率。（2）回收清洗塔大多數(shù)廠的回收清洗塔均采用泡罩塔，泡罩塔將塔分成若干層，每層塔板保持不同的濃度(不像碳化塔會(huì)縱向返混)。碳化塔頂部溫度30℃左右，一般3035℃較好，因?yàn)榇藴囟认?，能加速反?yīng)和吸收，減少晶核生成。冷卻系統(tǒng)采用小水箱結(jié)構(gòu)，拆裝容易，便于清理堵管和換管；設(shè)備具有操作方便、控制容易、運(yùn)行穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。主塔和副塔結(jié)構(gòu)上是一樣的沒(méi)有什么區(qū)別（1）碳化塔碳化塔是碳化工段最主要的設(shè)備。因?yàn)樵诠ぷ?小時(shí)后，主塔與副塔要對(duì)換一次，在主塔中，有大量的碳氨晶粒存在，容易在主塔壁上沉淀下來(lái)，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)后，容易造成堵塞?！屯窗彼蘸铣神Y放氣中的氨后，通過(guò)自動(dòng)氣動(dòng)薄膜閥，壓往吸收母液貯槽或稀氨水貯槽。，由頂部加入清洗塔內(nèi)，清洗塔氣體中的氨后，經(jīng)回收塔頂部與清洗塔底部的溢流管由回收塔頂部進(jìn)入回收塔內(nèi)?！?由副塔頂部加入塔內(nèi)，與碳化主塔出口氣中的CO2反應(yīng)生成碳酸銨溶液，再用泵從塔底抽出，～, 由碳化主塔頂部加入塔內(nèi)，進(jìn)一步吸收變換氣中的而生成碳酸氫銨懸浮液，由塔底部取出送稠厚器供離心機(jī)分離。二段轉(zhuǎn)化爐的殼層為耐火磚，中間無(wú)有管道。換轉(zhuǎn)爐結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是爐拱填裝鎳觸媒，在拱與觸媒之間擺有耐火球，爐拱，篦子板和耐火球是為支撐觸媒和是氣體能在觸媒層均勻分布而設(shè)計(jì)的。經(jīng)過(guò)脫硫后的反應(yīng)氣60%進(jìn)入方箱爐40%進(jìn)入換轉(zhuǎn)爐。因?yàn)榉较錉t內(nèi)溫度很高，在停產(chǎn)時(shí)容易產(chǎn)生熱脹冷縮，為了防止熱脹冷縮帶來(lái)的危害，變徑后的轉(zhuǎn)化管做成彎形并懸掛與方箱爐下方。一段轉(zhuǎn)化爐分為方箱爐和換轉(zhuǎn)爐。為防止催化劑過(guò)熱，準(zhǔn)確掌握催化劑的溫度變化，在催化劑層不同平面設(shè)有熱電偶溫度計(jì)套管。（2）甲烷化裝置 甲烷化爐為圓筒形立式設(shè)備，由于甲烷化爐內(nèi)氣體氫的分壓較高，而且有時(shí)會(huì)發(fā)生超溫事故，故殼體采用低合金鋼制成。氧化鋅脫硫槽是立式圓筒形容器，脫硫劑分為兩層，上下都有氧化鋁球?qū)?，槽上部設(shè)有氣體分布器，下部有集氣器。下層的下邊和上層的上邊各鋪一層氧化鋁球作為過(guò)濾和分布?xì)饬髦谩Ｓ颀埢S采用了氧化鋅，氧化錳及加氫來(lái)脫硫。以上反應(yīng)有以下特點(diǎn)：反應(yīng)是強(qiáng)放熱反應(yīng)，%CO、COO2（體積含量）所造成的溫升分別為：℃，℃，℃；反應(yīng)是體積縮小的