【正文】 很多，現(xiàn)在我們一般都采用把副產(chǎn)蒸汽和氫氮混合氣在反應(yīng)前加熱，這樣回收的熱量較多，且可得副產(chǎn)蒸汽 [9]。 分離出液 氨的低溫循環(huán)氣經(jīng)過冷熱交換器管間預(yù)冷進(jìn)氨冷器的氣體，自身被加熱到 1030℃ 后 進(jìn)入氨合成塔，完成循環(huán)過程 [8]。 圖 21 傳統(tǒng)中壓流 程簡(jiǎn)圖 從合成塔 1 出來的氣體，被水冷器 2 冷卻到差不多 30℃ ， 有些氨冷凝后， 在氨冷器中分出液氨，為降低惰性氣體濃度，循環(huán)氣在氨冷器中被放出，大部分循環(huán)氣被循環(huán)壓縮機(jī) 4 壓縮，再進(jìn)到油分離器，同時(shí)也補(bǔ)充新鮮氣。 一般中壓法合成氨，空間速度在 2020040000/h 之間 [8]。 但空間速度增大的幅度比氨凈值降低的幅度 要大， 氨的生產(chǎn)能力隨空間速度增大而提高，氨產(chǎn)量也跟著增大。因?yàn)閯傔M(jìn)入催化層的氣體中氨含量低， 離 平衡遠(yuǎn)， 為了提高氨含量要加快合成反應(yīng)， 催化層上 面升高溫度 能加快反應(yīng)速率。 為了合成最大的氨產(chǎn)率，合成氨的產(chǎn)率隨著空間速度的增加而提高，在最適宜溫度以外， 不管是升溫還是降溫，氨產(chǎn)率都會(huì) 降 低 。 在一個(gè)溫度下，能使某催化劑在此生產(chǎn)條件下使氨的生產(chǎn)率最高，那么這個(gè)溫度就是最適宜溫度，催化劑不同則最佳溫度也不同，即使是同種催化劑在不同的時(shí)間這個(gè)最佳溫度也不同。 經(jīng)驗(yàn)表明，當(dāng)在 2035MPa 下消耗的總能量會(huì)比較低。原料氣的壓縮功和氨凈值隨壓力升高而增加，那么循環(huán)氣量會(huì)減 少，進(jìn)而循環(huán)氣壓縮功也減少。 壓力 壓力升高， 有助于合成氨反應(yīng)平衡，對(duì)反應(yīng)速率也有利，空間 速度確定后，氨出口的濃度和氨凈值都隨壓力增大而增大，進(jìn)而生產(chǎn)能力就增大，同時(shí)氨產(chǎn)率也上升。至今已有球型顆粒的，雖然容易在空氣中受潮，從而使鉀鹽析出降低活性，但 經(jīng)還原后的催化劑中， FeO 被還原為小的活性鐵晶體均勻的分布在 Al2O3上， 就 變成了海綿狀的結(jié)構(gòu)且 孔隙率較大，鐵催化劑被還原后若敞在空中會(huì)很快被氧化， 就沒有活性了。 但 采用鐵系催化劑且加有促進(jìn)劑的，不僅便宜容易得到，且活性好、使用壽命長(zhǎng)，所以應(yīng)用很多。能影響生產(chǎn)條件的有溫度、壓力、催化劑等。為防止 CO 和 CO2對(duì)催化劑的毒害，規(guī)定 CO 和 CO2總含量不得多余 20ppm[7]。 即使它的含量不是很高 ，但對(duì) 氨的生產(chǎn)有很不利 。操作壓力為 30MPa 時(shí)，一般進(jìn)塔氨含量控制在 %%[6]。當(dāng)其他條件 確定后，入 塔氣體中氨含量增加，出塔氨 的 含量也增加，但因?yàn)榘贝嬖跁?huì)影響氨合成效率，氨含量卻減少。因此，循環(huán)氣中惰性氣體含量 還跟 新鮮氣惰性氣體含量、 催化劑活性、 操作壓力等 有關(guān) 。但維持過低的惰性氣又需要排放大量循環(huán)氣。最佳氫氮比為 ，故可在循環(huán)氣中有一定的過量氮，而新鮮的氮?dú)錃鈶?yīng)根據(jù)氮?dú)浔鹊男枰獊碚{(diào)節(jié)。 主要原料規(guī)格 （一）合成塔進(jìn)塔氣體組成 （ 1） 氫氮?dú)? 當(dāng)氫氮比是 3 時(shí)，對(duì)于氨合成發(fā)應(yīng)，能 得到最大平衡氨 濃度，但在動(dòng)力學(xué)角度來看 ，最適宜氫氮比隨著氨含量的不同而變化。原料 選用煤，不僅 成本較低， 而且來源也更 豐富。 我國(guó)一般選用的是二氧化碳?xì)馓岱ê图卒@水溶液循環(huán)法 [1]。加入的水量較多， CO2和水的摩爾比接近 1，稱為碳酸銨鹽水溶液全循環(huán)法；加入的水較少，基本 上是以甲銨返回系統(tǒng)，則叫做氨基甲酸銨溶液全循環(huán)法。 二、氣體分離循環(huán)法 ： 用選擇性吸收劑吸收 CO2和氨，吸收后的溶液再生， CO2和氨吸收后返回合成。尿素的生產(chǎn)有幾種不同的流程，是根據(jù)合成過程中未反應(yīng)物的利用方式不同?！痘使I(yè) “十二五 ”發(fā)展規(guī)劃》在 “十一五 ”化肥工業(yè)發(fā)展成就的基礎(chǔ)上，提出淘汰落后產(chǎn)能、實(shí)現(xiàn)磷肥、氮肥完全自給并且可以少量出口 及鉀肥我國(guó)保障能力在 60%以上的 “十二五 ”發(fā)展目標(biāo)，尿素作為氮肥中比重最大的產(chǎn)品，肯定會(huì)帶來新一輪產(chǎn)業(yè)升級(jí)的發(fā)展熱潮 [4]。這么多年以來，盡管經(jīng)過不斷的改進(jìn)，但尿素的生產(chǎn)工藝也沒有 根本性變化 [2]。 尿素 的發(fā)展 趨勢(shì) 直接用二氧化碳和氨制尿素，在 20 世紀(jì) 50 年代之前都發(fā)展的很慢，但后來在尿素生產(chǎn)中的技術(shù)問題得到解決后，尿素工業(yè)也逐漸發(fā)展起來。 ④ 尿素鐵肥：尿素與 2價(jià)鐵生成螯合鐵，這是一種成本較低的有機(jī)鐵肥，可以防止去熱帖失綠。 ② 調(diào)節(jié)花量：為克服蘋果的小年，在開花后的 56 周，在其頁(yè)面上噴灑低濃度的尿素水溶液，可提高葉子的含氮量，使新梢生長(zhǎng)，抑制花芽分化。國(guó)外還用尿素用在環(huán)保方面 ，吸收污染物質(zhì)，以保護(hù)環(huán)境 [2]。在農(nóng)業(yè)上 可用作 肥料，尿素是當(dāng)前使用的固體氮肥中含氮量最高的化肥。 尿素 的用途 尿素在工業(yè)和農(nóng)業(yè)還有其他方面都有著十分廣泛的作用。當(dāng)加熱到 160℃ 時(shí)，會(huì)分解產(chǎn)生氨氣同時(shí)變?yōu)榍杷?。它的水解速?溫度升高 成正比， 同時(shí)水解 進(jìn)行更容易 。 化學(xué)性質(zhì)：呈弱堿性，可以和酸作用生產(chǎn)鹽。 物理性質(zhì)： 相對(duì)分子質(zhì)量為 ，密度是 ，熔點(diǎn)是 ℃ ，可溶于水、醇，但不溶于氯仿、乙醚。process selection。environmental protection and safety measures. Key words: the urea。 the summary of production process. Design process mainly include material balance and heat balance calculation。 introduces several kinds of proces scheme and make a parison。 本設(shè)計(jì)緒論部分主 要講述了 尿素 的性質(zhì)、 尿素工業(yè) 的發(fā)展情況；設(shè)計(jì)方案的選擇和確定 ，講了 幾種流程方案的比較 和建廠的選址 ；生產(chǎn)流程簡(jiǎn)述；設(shè)計(jì)工藝計(jì)算 主要包括物料衡算和熱量衡算 ；主要設(shè)備選型；環(huán)境保護(hù)與安全措施 。 本設(shè)計(jì)是以煤為原料年產(chǎn) 100 萬噸尿素中合成氨工序 中氨合成工段 的設(shè)計(jì)。 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 題 目 煤合成 100wt/a 尿素 氨合成工段設(shè)計(jì) 二級(jí)學(xué)院 化學(xué)與化工學(xué)院 專 業(yè) 應(yīng)用化學(xué) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 年級(jí) 指導(dǎo)教師 職稱 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) I 摘要 尿素 作為氮肥中含氮量最高的品種，它 在農(nóng)業(yè)和工業(yè)及其他方面都有 著 十分廣泛的作用， 當(dāng)然它的需求量也是很大的。尿素生產(chǎn)經(jīng)過多年的發(fā)展， 現(xiàn)已發(fā)展成為一種成熟的化工生產(chǎn)工藝 。由于資源結(jié)構(gòu)的原因，以煤 為原料，成本較低，資源豐富，雖然以煤為原料合成氨存在不少缺點(diǎn)，但近年來，我國(guó)技術(shù)人員做了大量技術(shù)改進(jìn)，節(jié)能、降耗、環(huán)境污染等有了很大的進(jìn)展。 關(guān)鍵字 ： 尿素 ；合成氨；工藝選擇；能源消耗 2020 屆 畢業(yè)設(shè)計(jì) III abstract In the nitrogen fertilizer products ， urea has the highest nitrogen content. It has widely effect in the agriculture ,industry and other aspects. Of course, it is also in great demand. The production of urea has years of development ,it has developed into a mature chemical process now. This design is based on the synthesis section of ammonia, which is a part of that use coal as raw material to produce urea 1 million tons every year. Because the structure of resource, taking coal as raw material is not only has a low cost, but also has a abundant resources. Although it has some shortings in using coal as raw materials for producting ammonia. But our technicist have done a lot of technical improvement in recent years. It has made great progress in energy saving, consumption reduction, environment pollution and so on. The first part of this design is mainly about the nature of the urea and its industry development situation. Then, the choice and determination of design scheme 。the location of the factory。 The main equipment selection 。 synthetic ammonia 。 energy 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) V 目 錄 摘要 ................................................................ I abstract ........................................................... III 第 1 章 緒論 ......................................................... 1 尿素的性質(zhì)、用途及重要性 .................................... 1 尿素的性質(zhì) ............................................ 1 尿素 的用途 ............................................ 1 尿素的發(fā)展趨勢(shì) .............................................. 1 尿素的幾中生產(chǎn)方法及特點(diǎn) .................................... 2 第 2 章 氨的合成 ..................................................... 3 設(shè)計(jì)產(chǎn)品所需的主要原料來源、規(guī)格 ............................ 3 主要原料來源 .......................................... 3 主要原料規(guī)格 .......................................... 3 氨合成操作條件的選擇 ........................................ 4 氨合成催化劑 .......................................... 4 壓力 .................................................. 4 溫度 .................................................. 4 空間速度 .............................................. 4 氨合成的工藝流程 ............................................ 5 第 3 章 工藝計(jì)算 ................................................... 7 原始條件 .................................................... 7 物料衡算 .................................................... 7 合成塔物料衡算 ........................................ 7 氨分離器氣液平衡計(jì)算 .................................. 8 冷交換器氣液平衡計(jì)算 ................................. 10 液氨貯槽氣液平衡計(jì)算 ................................. 10 液氨貯槽物料計(jì)算 ..................................... 12 合成系統(tǒng)物料計(jì)算 ...............................