【正文】 成塔的底部,其組成為 ～(摩爾比), ～(摩爾比), 32/NHCO2/HOC在 (絕),188℃的合成條件下,經(jīng)過足夠的停留時間,約有 64%的的 CO2 轉(zhuǎn),尿素合成塔的壓力由出口壓力調(diào)節(jié)閥控制.(3)循環(huán)回收 尿素合成塔的反應(yīng)熔融物經(jīng)出口壓力調(diào)節(jié)閥減壓至 (絕),進(jìn)入一段分解塔的頂部,在此分理出閃蒸氣體后,溶液自流至中部蒸餾段,與一段分解加熱器來的熱氣體逆流接觸,進(jìn)行換熱蒸餾,使液相中的部分甲銨與過剩氨分解﹑氣化進(jìn)入氣相,同時氣相中的部分水蒸氣冷凝尿素溶液自蒸餾段下部進(jìn)入一段分解加熱器,在此約有 88%的甲銨分解,約 155～160℃的氣液混合物上升分解塔底部分離為兩相,液相自塔底排出,經(jīng)減壓送往二段分解塔,氣相自下而上的通過蒸餾段自塔頂排出,送往一段蒸發(fā)段進(jìn)行熱能回收.一段分解系統(tǒng)的防腐氣體自一段分解加熱器的尿液入口管道上補入.一段分解氣與二段甲銨液在一段蒸發(fā)器的熱能回收段混合后,部分冷凝,氣液混合物進(jìn)入一段吸收冷凝器,進(jìn)一步冷凝后,進(jìn)入一段吸收塔進(jìn)行吸收,塔底排出的一段甲銨液,經(jīng)一段甲銨泵加壓后送至尿素合成預(yù)反應(yīng)器,塔頂排出的氣體進(jìn)入氨冷凝器,在此冷凝的氨送往液氨緩沖槽,未冷凝的氣體進(jìn)入惰氣洗滌器,被來自二循二冷凝器的氨水吸收,尾氣減壓送至尾氣吸收塔,濃氨水送至吸收塔的頂部. 一段分解塔排出的尿素溶液,減壓至 ～( 絕),送至二段分解塔的頂部, 與二段分解加熱器來的熱氣體逆流接觸,被蒸汽加熱到 135～140℃,尿素溶液中殘存的甲銨與過剩氨在此基本氣化進(jìn)入氣相,氣液混合物分離后,溶液減壓送至閃蒸槽,氣體自頂部排出,與來自解吸系統(tǒng)的解吸氣混合后進(jìn)入二循一冷凝器,在此,被蒸發(fā)冷凝液吸收,器的氣體在二循二冷凝器內(nèi)繼續(xù)被蒸發(fā)冷凝液吸收,生成的氨水由氨水泵送往惰氣洗滌器,尾氣去尾氣吸收塔.惰氣洗滌器尾氣與二循二冷凝器尾氣混合后進(jìn)入尾氣吸收塔被蒸發(fā)冷凝液吸收,溶液送至碳氨儲槽,尾氣放空.(4)尿素溶液加工:二段分解塔排出的尿素溶液減壓至約 (絕)后進(jìn)入閃蒸槽,在此氣液分離,約 74%的尿液送往一段蒸發(fā)器,在約 (絕)下,尿素溶液經(jīng)熱能回收段和蒸汽加熱段被加熱到 130℃,濃度約 96%.溶液進(jìn)入二段蒸發(fā)器,在約 (絕),140℃下濃縮得到含水 %的熔融尿素 ,由熔融尿素泵送往造粒,未凝氣放空.7 / 72二段蒸發(fā)氣與進(jìn)入二段蒸發(fā)冷凝器,未凝氣進(jìn)入中間冷凝器,繼續(xù)冷凝,未凝氣放空.(5)工藝?yán)淠悍峙渑c解吸:碳氨液槽分為一段蒸發(fā)冷凝液室﹑二段蒸發(fā)冷凝液室和碳氨液室.二段蒸發(fā)冷凝液貯存于二段蒸發(fā)冷凝液室,由蒸發(fā)冷凝液泵送往二循一冷凝器和二循二冷凝器,不足部分引入一段蒸發(fā)冷凝液.一段蒸發(fā)冷凝液與中間冷凝液貯存于一段蒸發(fā)冷凝液室,由尾氣吸收泵送入尾氣吸收塔頂作為吸收液,的排放液也進(jìn)入碳氨液室.碳氨液由解吸泵送至解吸換熱器,與來自解吸塔底部的解吸廢液進(jìn)行換熱后進(jìn)入解吸塔上部,經(jīng)蒸餾后,塔頂?shù)玫降臍怏w,進(jìn)入解吸冷凝器,部分冷凝,冷凝液返回解吸塔頂部作為回流液,氣相進(jìn)入二循一冷凝器,解吸廢液經(jīng)換熱器回收熱量后,排往污水處理裝置.附圖：工藝流程圖 41235791243568170冷 冷冷 CO2冷 16圖 31 水溶液全循環(huán)法合成尿素示意流程圖1預(yù)反應(yīng)器；2 尿素合成塔；3預(yù)分離器；4 中壓循環(huán)加熱器；5中壓循環(huán)分離器；6 精餾塔；7 低壓循環(huán)加熱器；8低壓循環(huán)分離器；9閃蒸槽；10尿素貯槽；11 尿素溶液泵；12 一段蒸發(fā)加熱器；13一段蒸發(fā)分離器；14二段蒸發(fā)加熱8 / 72器；15 二段蒸發(fā)分離器；16熔融尿素泵； 17造粒塔經(jīng)過加壓預(yù)熱的原料液氨與經(jīng)壓縮后的原料二氧化碳?xì)饧把h(huán)回收來的氨基甲酸銨液一并進(jìn)入預(yù)反應(yīng)器。20 世紀(jì) 80 年代之后，二氧化碳?xì)馓岱ê桶睔馓岱ǖ玫竭M(jìn)一步改進(jìn)、完善；同時世界上著名的尿素公司還開發(fā)了其他的先進(jìn)工藝：意大利的等壓雙循環(huán)工藝（Isobaric Double Recycle，簡稱 IDR） ；日本 TEC/TMC 開發(fā)了降低成本和節(jié)能新流程 ACES（ Advancde Process for Cost and Energy Saving）新工藝；瑞士Amonnia Casale 開發(fā)了分級處理合成液的氣提法分流工藝等。氣提法是針對水溶液全循環(huán)法的缺點而開發(fā)的一種工藝，其實質(zhì)是在與合成反應(yīng)相等壓力條件下，利用一種氣體通過反應(yīng)物系（同時伴有加熱）是未反應(yīng)的氨或二氧化碳被帶出。另外，法國 Pechiney 推出未反應(yīng)物以不同溶劑選擇性吸收循環(huán)流程。其工藝包括氣液分離、液體吸收、氣體冷凝幾個步驟。20 世紀(jì) 50 年代世界各國推出多種溶液全循環(huán)工藝流程，類型有：熱氣循環(huán)法；懸浮液循環(huán)法；氣體分離循環(huán)法；水溶液全循環(huán)法等。1773 年 Rouelle在蒸發(fā)人尿時第一次發(fā)現(xiàn)尿素；1824 年，Prout 通過分析得出尿素的實驗式；1828 年德國化學(xué)家 Wohler 在實驗室以氰酸和氨制的尿素；1932 年美國杜邦公司用直接合成法制取尿素氨水，在 1935 年開始制造固體尿素，之后又出現(xiàn)了制備尿素的其他方法，包括光氣與氨反應(yīng)、CO 2 與氨反應(yīng)、氰胺化鈣水解等，由于種種原因，最終都未能實現(xiàn)工業(yè)化；唯一成為當(dāng)代尿素工業(yè)化基礎(chǔ)的是由氨和二氧5 / 72化塔合成尿素的反應(yīng)。高壓二氧化碳?xì)馓崴訜嵝枰恼羝焚|(zhì)較高，為 ，不如水溶液全循環(huán)尿素需用的蒸汽壓力低。與傳統(tǒng)高壓甲銨冷凝器不同的是，池式冷凝器可提供一定的停留時間，使甲銨生成尿素的反應(yīng)在此可達(dá)到反應(yīng)平衡的 60%~80%，使生產(chǎn)裝置產(chǎn)能在原設(shè)計能力的基礎(chǔ)上翻一番，并且尿素主框架高度降到 40m 以下，使操作更加方便、動力消耗又有所降低。CO 2 氣提法尿素的另一個優(yōu)點就是，生產(chǎn)裝置的生產(chǎn)能力的范圍較寬，運行都很正常穩(wěn)定。該工藝的特點是采用共沸物下的 CO(NH2)2 摩爾比為 作為操作控制最佳指標(biāo)進(jìn)行操作，大部分未反應(yīng)生成尿素的氨和二氧化碳在高壓系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)繼續(xù)反應(yīng)生成尿素，只有較少部分的氨和二氧化碳需要在低壓部分進(jìn)行回收，液氨泵和甲銨泵的輸送量比較少，所以該裝置中液氨泵和甲銨泵的臺數(shù)較少，動力消耗較少，并且該工藝高壓系統(tǒng)的操作壓力較低，為~，使液氨泵和甲銨泵的運行周期較長，維修費用較少。CO2 氣提法尿素工藝生產(chǎn)裝置的工藝流程較短，在操作調(diào)節(jié)方面比較簡單、方便。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。水溶液全循環(huán)尿素工藝的另一個缺點就是，目前國內(nèi)在運行的生產(chǎn)裝置大多為年產(chǎn)(10~20) 104t/a(經(jīng)過改造后的生產(chǎn)能力)，也有個別廠家經(jīng)過雙尿素合成塔改造后達(dá)到了年產(chǎn) 30~10 噸，最近山東化工規(guī)劃設(shè)計院也設(shè)計了年產(chǎn) 30~40 萬噸尿素的水溶液全循環(huán)法生產(chǎn)尿素的裝置，但從單套裝置的設(shè)計生產(chǎn)能力來說，相對于 CO2 氣提法生產(chǎn)尿素工藝的裝置還相差較遠(yuǎn)。由于該工藝高壓系統(tǒng)的操作壓力高達(dá) MPa，并且一段甲銨液的工藝要求溫度高達(dá) 90℃左右，所以一段甲銨泵和液氨泵的運行周期較短、檢修維護(hù)時間較多、維修費用較高。缺點是：水溶液全循環(huán)尿素工藝生產(chǎn)裝置的工藝流程較長，在操作調(diào)節(jié)方面不如 CO2 氣提法生產(chǎn)尿素工藝簡單、方便。由于氨碳比控制的較高，中低壓分解系統(tǒng)溫度控制適當(dāng)，尿素產(chǎn)品質(zhì)量較容易控制，一般可以控制在優(yōu)級品范圍內(nèi)。氨碳比控制的較高，一般摩爾比為 左右，工藝介質(zhì)對生產(chǎn)裝置的腐蝕性較低，由于氨碳比控制的較高，二氧化碳?xì)怏w中氧含量控制的較低，并且尿素合成塔操作壓力為 ，操作溫度為188~190℃，所以水溶液全循環(huán)生產(chǎn)尿素工藝中二氧化碳轉(zhuǎn)化率較高，一般能達(dá)到 42%68%，經(jīng)過尿素合成塔塔板的改造，有的企業(yè)已經(jīng)達(dá)到 68%以上。我國尿素廠多數(shù)采用水溶液全循環(huán)法。實際上，為了維持合成尿素塔的反應(yīng)溫度，部分甲銨的生成留在合成塔中，而不是全部在高壓冷凝器中完成。氣提時間愈短愈好，可防止水解和縮合反應(yīng)。 CO2 氣提法所謂氣提法就是用氣提劑如 CO氨氣、變換氣或其他惰性氣體，在一定壓下加熱，促進(jìn)未轉(zhuǎn)化成尿素的甲銨的分解和液氨氣化。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。 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，長期施用不會使土壤發(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，不能做種肥，苗肥和葉面肥，其他施用期的尿素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)，長期施用沒有不良影響， 但在造粒中溫度過高會產(chǎn)生少量縮二脲，又稱雙縮脲，對作物有抑制作用。（3）尿素的縮合反應(yīng) 純尿素在加熱到或者接近熔點時，開始呈不穩(wěn)定性，發(fā)生縮合反應(yīng)，生成縮二脲、縮三脲和三聚氰酸等物質(zhì)。（2）尿素的水解反應(yīng) 尿素的水解反應(yīng)，最初是尿素轉(zhuǎn)化為氨基甲酸銨，而后形成碳酸銨，最后分解成氨和二氧化碳： ????OHCNOHC2324 34222???總反應(yīng)式為： ??2 在 60℃以下尿素在酸性、堿性或中性溶液中不發(fā)生水解反應(yīng)。尿素易溶于水和液氨，其溶解度隨溫度升高而增大。超過熔點則分解。固體尿素相對密度，20~40℃。 finally draw the master map and process flow diagram.Key words: urea, water solution full recycles method, material balance, heat balance calculation, equipmenti / 72目 錄主要符號說明 .........................................................iv1 引 言 ..............................................................1 尿素的物化性質(zhì)和用途 ..........................................................................................1 尿素的物理性質(zhì) ...............................................................................................1 尿素的化學(xué)性質(zhì) ...............................................................................................1 尿素的用途 .......................................................................................................1 尿素的生產(chǎn)方法簡介 .............................................................................................2 水溶液全循環(huán)法 ...............................................................................................2 CO2 氣提法 ........................................................................................................2 兩種方法的比較 ......................................................................................................3 水溶液全循環(huán)尿素工藝的優(yōu)、缺點 ...............................................................3 CO2 汽提法尿素工藝的優(yōu)、缺點 ....................................................................4 尿素的發(fā)展前景與展望 ...................................................................................4 水溶液全循環(huán)法流程介紹 ..........................................52 工廠設(shè)計條件與總平面布置 ..........................................9 工廠設(shè)計條件 .......................................................................................................9 原材料及輔助物料的資源條件 ...................................