【正文】 發(fā)生板結(jié)。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(wú)殘存廢物。 其它工業(yè)用 目前，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全世界尿素作工業(yè)原料在總產(chǎn)量中占很大比重。尿素還可以用作巴比妥、潔齒劑和利尿劑等藥物的原料。 尿素發(fā)展簡(jiǎn)述 1773 年， Rouelle 首先在尿液中發(fā)現(xiàn)了尿素。 20世紀(jì) 30年代，世界上首先以一次通過(guò)法實(shí)現(xiàn)尿素的工業(yè)化生產(chǎn)。之后，陸續(xù)出現(xiàn)各種水溶液全循環(huán)法工藝。 1967年，荷蘭 Snamprogetti工程公司率先開(kāi)發(fā)成功高壓等壓氣提工藝，以 CO2 氣作為氣提劑在日產(chǎn) 220噸裝置上實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化上產(chǎn)。 80年代初，為了進(jìn)一步降低能耗，又推出了多種節(jié)能型高壓氣提工藝，如改良CO2氣提工藝，改良氨自身氣提工藝，意大利 Montedison公司開(kāi)發(fā)的 IDR(Isobaric Double Recycle)工藝，日本 Toyo Engineering Mitsui Toatsu Chemicals Inc.聯(lián)合開(kāi)發(fā)的 ACES(Advanced Process for Cost and Energy Saving)工藝等。 我國(guó)已建及在建的尿素生產(chǎn)裝置共 110套，總生產(chǎn)能力為 58680噸 /天，占世界總生產(chǎn)能力的 20%。我國(guó)自 20世紀(jì) 70年代開(kāi)始引進(jìn) CO2 氣提法工藝的大型裝置，目前共有 15套大型裝置（全套引進(jìn)或合作設(shè)計(jì)、采購(gòu)），6 套中型裝置以及 2 套小型裝置（均為國(guó)內(nèi)自行設(shè)計(jì)、自行制造設(shè)備）。 尿素的生產(chǎn)方法簡(jiǎn)介 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。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。 水溶液全循環(huán)法 20世紀(jì) 60年代以來(lái)，全循環(huán)法在工業(yè)上獲得普遍采用。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。 我國(guó)尿素廠多數(shù)采用水溶液全循環(huán)法。氨碳比控制的較高，一般摩爾比為 ，工藝介質(zhì)對(duì)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(guò)尿素合成塔塔板的改造，有的企業(yè)已經(jīng)達(dá)到 68%以上。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(jí)品范圍內(nèi)。 3 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 但也存在不足：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。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(yùn)行周期較短、檢修維護(hù)時(shí)間較多、維修費(fèi)用較高。水溶液全循環(huán)尿素工藝的另一個(gè)缺點(diǎn)就是，目前國(guó) 4 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 CO2氣提法也存在缺點(diǎn)：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?、高壓甲銨冷凝器、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。 CO2氣提工藝還暴露出一些不足，主要是尾氣的易燃爆，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、操作條件苛刻 、操作彈性較差 [6～ 8]。本課題在總結(jié)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)尿素工藝技術(shù)的基礎(chǔ)上，建立年產(chǎn) 40 萬(wàn)噸水溶液全循環(huán)尿素生產(chǎn)模型，進(jìn)行研究設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)大型尿素廠水溶液全循環(huán)法的生產(chǎn)。 5 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第 2章 水溶液全循環(huán)法工藝流程 尿素的合成 工業(yè)上是由液氨和二氧化碳直接合成尿素的，其總反應(yīng)式為： 2NH3+CO2→CO(NH2)2+H2O mol 該步反應(yīng)是一個(gè)可逆的體積縮小的強(qiáng)放熱反應(yīng)，在一定條件下，此反應(yīng)速率很快，客易達(dá)到平衡，且此反應(yīng)二氧化碳的平衡轉(zhuǎn)化率很高。mol 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) [9]。 圖 21 水溶液全循環(huán)法尿素工藝流程簡(jiǎn)圖 6 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 工藝 流程 1． 二氧化碳?jí)嚎s 來(lái)自脫碳工段的二氧化碳?xì)怏w經(jīng)分離器分離后進(jìn)入 CO2 壓縮機(jī)；經(jīng)五段壓縮至 ，氣體溫度約為 125℃ ，送往尿素合成塔。由中壓循環(huán)系統(tǒng)返回的液氨，進(jìn)入液氨緩沖槽的回流室?；旌虾蟮囊喊边M(jìn)入高壓液氨泵，被加壓到 ，然后去液氨預(yù)熱器加熱至 40～ 60℃ 進(jìn)入尿素合成塔。氣液混合物自下而上經(jīng)等溫 7 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 氣吸收塔被碳銨液吸收后進(jìn)入碳銨液槽貯存，尾氣通過(guò)放空總管放空。 9 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 生產(chǎn)組織制度 法定假日和星期假日采用輪換倒班制度，采用 4班倒制，連續(xù)工作制： 工作日 =365—設(shè)備維修日 =36545=320天 每天生產(chǎn)成品尿素： 400000/320=1250t 本章小結(jié) 本章主要討論了水溶液全循環(huán)法尿素生產(chǎn)的工藝路線，以及尿素生產(chǎn)的主要工藝條件。 物料衡算根據(jù)下列公式： 入 出 損 G式中： 入 —輸入物料總和； 出 —輸出物料總和； 損 —損失物料總和。改變 某設(shè)備的任何一個(gè)參數(shù)都會(huì)影響全系統(tǒng)的物料平衡。因此對(duì)尿素生產(chǎn)過(guò)程必須進(jìn)行全系統(tǒng)的物料衡算 [12]。尿素物料衡算有下列各項(xiàng)： 1. 計(jì)算基準(zhǔn) 尿素物料衡算常以每噸成品（含 N246%尿素）為基準(zhǔn) 2. 成品規(guī)格 按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 [13]。 年產(chǎn) 40萬(wàn)噸尿素車間通用設(shè)計(jì)采用的原料消耗定額為： NH3 580Kg/t 成品尿素 CO2 785Kg/t 成品尿素 4. 每噸成品中 NH3損失量： NH3消耗定額與成品中尿素和縮 二脲所含 NH3量之差 NH3損失量。 5. NH3 損失量在系統(tǒng)中具體分配 根據(jù)中間試驗(yàn)車間及同類型生產(chǎn)車間測(cè) 定數(shù)據(jù)確定?？砂聪率接?jì)算： （ 33） 式中： 4 88—分別為尿素及縮二脲中 CO2含量。 7. CO2損失量在系統(tǒng)中具體分配 ① 二氧化碳?jí)嚎s機(jī)損失 Kg ② 解吸塔廢液排 出 Kg ③ 二段蒸發(fā)冷凝液排出 Kg ④ 造粒塔損失 Kg ⑤ 成品包裝運(yùn)輸損失 Kg 總計(jì) Kg 8. 每噸成品在制造過(guò)程中尿素的損失量及其在系統(tǒng)中的分配 ① 解吸塔廢液中排出 ② 二段蒸發(fā)冷凝液排出 ③ 造粒塔放空粉塵損失 ④ 成品包裝運(yùn)輸損失 總計(jì) 9. 生 產(chǎn) 過(guò) 程 中 水 解 消 耗 的 尿 素 量 及 在 系 統(tǒng) 中 具 體 分 配 12 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 ① 一段蒸發(fā)系 統(tǒng) ② 二段蒸發(fā)系統(tǒng) 總計(jì) 10. 縮二脲在各處的生成量 ① 二段分解系統(tǒng)前 ② 一段蒸發(fā)系統(tǒng)前 ③ 二段蒸發(fā)系統(tǒng)前 總計(jì) Kg 11. 尿素縮合成縮二脲需耗用尿素量 可由下式計(jì)算： 式中：—兩個(gè)尿素分子量； —縮二脲分子量。取 為總產(chǎn)量的 %即 。壓縮機(jī)吸入壓力： 。 3． CO2氣體 O2： 95%， N2： 5% 6． CO2氣體經(jīng)五段壓縮最終壓力為 （表），最終溫度為 125℃ 。 壓縮系統(tǒng)物料計(jì)算 1．進(jìn)入系統(tǒng)的 CO2氣體總量 ① CO2質(zhì)量為 785Kg，體積為 3 (—CO2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度， Kg/m) ② CO2氣體中的惰性氣（包括 H N2；為簡(jiǎn)化計(jì)算均按 N2計(jì)） 99 ， （ —N2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度， Kg/m)，故進(jìn)入車間 CO2氣體量為： 3 ． CO2氣體中含水分 CO氣的總壓： 2 40℃ 時(shí)飽和水蒸汽壓力為 ，故 CO2氣中水含量為： ．進(jìn)入系統(tǒng)的 O2氣量 ① 純 O2在 CO2氣中占 %（體積比）即 ， 14