【正文】 和閃蒸，將未反應(yīng)物分離之后，得到溫度為95℃ 、濃度為 73%~75%的尿素溶液，貯存于尿液貯槽。高壓液氨進(jìn)入合成塔之前，先經(jīng)過預(yù)熱器預(yù)熱到 45~55℃ ，高壓液氨經(jīng)預(yù)熱后送入高壓混合器，然后進(jìn)入尿素合成塔。由中壓循環(huán)系統(tǒng)來的液氨進(jìn)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(jìn)入原料 11 室， 與新鮮原料混合。 過濾后的液氨送入液氨緩沖槽的原料室中。在液滴分離器之前設(shè)有放空閥，當(dāng)系統(tǒng)停車或生產(chǎn)能力驟減時(shí)，由此放出一部分二氧化碳 。加氧是為了防止合成、循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)備腐蝕。其流程圖如圖 4。為了減少硫化氫對(duì)尿素設(shè)備及管道的腐蝕，首先必須對(duì)其進(jìn)行脫硫。 2．二氧化碳 二氧化碳 是無色氣體，在一定條件下可以液化，在強(qiáng)烈冷卻時(shí)可以變?yōu)楣腆w，成為干冰，其分子式為 CO2，分子量為 44，其臨界壓力為 ，臨界溫度為 31℃ ，臨界密度為 ∕cm3，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體密度為 ∕L,液體的密度為 ∕cm3，沸點(diǎn)為 ℃ ，熔點(diǎn)為 ℃ . 尿素生產(chǎn) 對(duì)原料二氧化碳?xì)獾囊鬄?： CO2含量＞ %（體積分?jǐn)?shù)） H2S 含量＜ 15mg/m3。 （二）原料的準(zhǔn)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)。凈化后的尿液依次進(jìn)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，經(jīng)在空氣中沉降冷卻固化成粒狀尿素，并通過尿素塔底機(jī)用運(yùn)輸皮帶送往儲(chǔ)存包裝車間。尿素合成塔內(nèi)溫度為 186~190℃ ，壓力為 200kg 左右 ,NH 3/ CO2的摩爾比和 H2O/CO2的摩爾比控制在一定的范圍內(nèi)。 （ 2）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(jiǎn)圖如圖 3， 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?xì)怏w中攜帶的脫碳液，進(jìn)入二氧化碳?jí)嚎s機(jī)系統(tǒng)，由壓縮機(jī)出來的二氧化碳?xì)怏w壓力達(dá)到 16 kg 后進(jìn)入尿素合成塔?；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)使用。低壓分離器出口尿液濃度達(dá) %（質(zhì)量）以上，用熔融尿素泵打入造粒塔，經(jīng)造粒噴頭撒成尿粒，在塔低得到成品尿素。分離出來的尿液經(jīng)減壓至常壓后，進(jìn)入閃蒸槽，經(jīng)減壓后尿液中的氨基甲酸銨和氨幾乎全部清除。氨基甲酸銨從預(yù)分離器底部出來進(jìn)入中壓循環(huán)加熱器，用蒸汽加熱進(jìn)一步提高溫度，促使殘余氨基甲酸銨分解。在預(yù)反應(yīng)器內(nèi)氨與二氧化碳反應(yīng)生成氨基甲酸銨，在進(jìn)入尿素合成塔，在塔內(nèi)氨基甲酸銨脫水生成尿素。所以，在合成尿素的生產(chǎn)中，反應(yīng)時(shí)間的長(zhǎng)短和尿素合成產(chǎn)率的高低，直接與氨基甲酸銨的脫水速度和尿素合成反應(yīng)的平衡有關(guān)。 然后是液態(tài)甲銨脫水生成尿素，稱為甲銨脫水反應(yīng)； NH2COONH4→CO(NH 2)2+ 此步反應(yīng)是一個(gè)可逆的微吸熱反應(yīng)，平衡轉(zhuǎn)化率一般為 50%~70%，并且反應(yīng)的速率也較緩慢，是尿素合成中的控制速率的反應(yīng)。 因此決定反應(yīng)速率的因素有兩個(gè)： ① 氨和二氧化碳由氣相進(jìn)入液相的速率 ② 液相中甲銨脫水的速率。然后是液態(tài)甲銨脫水生成尿素，稱為甲銨脫水反應(yīng)： NH2COONH4→CO(NH 2)2+H2O 平衡轉(zhuǎn)化率一般為 50%~70%，此步反應(yīng)的速率也較緩慢，是尿素合成中的控制速率的反應(yīng)。首先液氨和二氧化碳反應(yīng)生成甲銨，故稱其為甲銨生成反應(yīng)： 2NH3+CO2→NH 2COONH4 在一定條件下，此反應(yīng)速率很快，容易達(dá)到平衡。 （二）反應(yīng)機(jī)理 1. 尿素合成的基本原理 液氨和二氧化碳直接合成尿素的總反應(yīng)為： 2NH3+CO2→CO(NH 2)2+。增加反應(yīng)物料的停留時(shí)間能提高轉(zhuǎn)化率，但并不經(jīng)濟(jì)。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于氨的回收比二氧化碳容易，因此都采用氨過量，一般氨與二氧化碳的摩爾比 ≥3。當(dāng)溫度不變時(shí)，轉(zhuǎn)化率隨壓力的升高而增大，轉(zhuǎn)化率達(dá)到一定值后，繼續(xù)提高壓力，不再有明顯增大，此時(shí)，幾乎全部反應(yīng)混合物都以液態(tài)存在。式 ② 是慢速微吸熱的可逆反應(yīng)，且需要在液相中進(jìn)行。 （一）反應(yīng)原理 生產(chǎn)尿素的原料是氨和二氧化碳，后者是合成氨廠的副產(chǎn)品。 本設(shè)計(jì)主要敘述水溶液全循環(huán)法的有關(guān)內(nèi)容。 國(guó)內(nèi)情況是我國(guó)尿素的年消耗量約 在 3000 萬噸，即使預(yù)計(jì)今后幾年有所增長(zhǎng)，大概也不會(huì)超過 3500 萬噸。 1935 年開始生 產(chǎn)固體尿素并將未轉(zhuǎn)化物循環(huán)回收，逐步形成全循環(huán)法工藝。 4．尿素的發(fā)展前景與展望 尿素的合成是第一次用人工方法從無機(jī)物制得有機(jī)化合物。 CO2 氣提法生產(chǎn)尿素工藝裝置的靜止高壓設(shè)備較多，有尿素合成塔、高壓二氧化碳?xì)馓崴⒏邏杭卒@冷凝器、高壓洗滌器四大主要設(shè)備，它們是 CO2 氣提法尿素工藝生產(chǎn)裝置的核心，其它均為低壓設(shè)備， 所以該尿素工藝生產(chǎn)裝置的技術(shù)改造比較困難，改造增產(chǎn)潛力較小。 4 缺點(diǎn)：水 溶液全循環(huán)尿素工藝生產(chǎn)裝置的工藝流程較長(zhǎng)，在操作調(diào)節(jié)方面不如CO2氣提法生產(chǎn)尿素工藝簡(jiǎn)單、方便。能耗低、生產(chǎn)費(fèi)用低。水溶液全循環(huán)尿素工藝可靠、設(shè)備材料要求不高、投資較低。 3．兩種工藝的比較 優(yōu)點(diǎn)；水溶液全循環(huán)尿素工藝生產(chǎn)裝置的靜止高壓設(shè)備較少，只有尿素合成塔及液氨預(yù)熱器為高壓設(shè)備，其它 均為中壓和低壓設(shè)備，所以該尿素工藝生產(chǎn)裝置的技術(shù)改造比較容易、方便，改造增產(chǎn)潛力較大。氣提法是全循環(huán)法的發(fā)展，具有熱量回收完全，氨和二氧化碳處理量較少的優(yōu)點(diǎn)。我國(guó)尿素廠多數(shù)采用水溶液全循環(huán)法。其生產(chǎn)過程如圖 1 所示 。全部返回合成系統(tǒng)循環(huán)利用，原料氨利用率達(dá) 97%以上。 1．水溶液全循環(huán)法 20 世紀(jì) 60 年代以來，全循環(huán)法在工業(yè)上獲得普遍采用。依照分離回收方法的不同主要分為水溶液全循環(huán)法、氣提法等。按未反應(yīng)物的循環(huán)利用程度，尿素生產(chǎn)方法可分為不循環(huán)法、半循環(huán)法和全循環(huán)法三種。該反應(yīng)是放熱的可逆反應(yīng)，轉(zhuǎn)化率一般為 50~70%。合成氨生產(chǎn)為 NH3 和 CO2 直 接合成尿素提供了原料。在土壤中，尿素能增進(jìn)磷、鉀、鎂和鈣的有效性，且施入土壤后無殘存廢物。尿素屬中性速效肥料，長(zhǎng)期施用不會(huì)使土壤發(fā)生板結(jié)。因此，尿素要在作物的需肥期前 4~8 天施用?？s二脲含量超過 1%時(shí)，不能做種肥， 苗肥和葉面肥，其他施用期的尿素 2 含量也不宜過多或過于集中。在土壤中不殘留任何有害物質(zhì)，長(zhǎng)期施用沒有不良影響， 但在造粒中溫度過高會(huì)產(chǎn)生少量縮二脲，又稱雙縮脲，對(duì)作物有抑制作用。目前在尿素生產(chǎn)中加入石蠟等疏水物質(zhì)，其吸濕性大大下降。與水合肼生成氨基脲 2NH3+CO2→NH 2COONH4→CO(NH 2)2+H2O 粒狀尿素為粒徑 1~2 毫米的半透明粒子，外觀光潔，吸濕性有明顯改善。（機(jī)理：先脫氨生成異氰酸（ HN=C=O），再三聚）。對(duì)熱不穩(wěn)定，加熱至 150~160℃ 將脫氨成縮二脲。尿素含氮(N)46％，是固體氮肥中含氮量最高的。加熱至 160℃ 分解，產(chǎn)生氨氣同時(shí)變?yōu)榍杷?。有水解作用。呈微堿性。尿素易溶于水和液氨，其溶解度隨溫度升高而增 大。超過熔點(diǎn)則分解。密度 。