晉豐煤化工公司應(yīng)用化學(xué)生產(chǎn)實(shí)習(xí)報(bào)告(已改無(wú)錯(cuò)字)
2022-08-22 16:02:29 本頁(yè)面
【正文】 布，安裝簡(jiǎn)便； ②整個(gè)工藝將氨基甲酸鹽生成、熱回收、尿素合成等過(guò)程全部整合到豎式埋入式氨基甲酸鹽冷凝器中，高壓容器的數(shù)量和熱傳遞面積減少； ③降低反應(yīng)器和氣提塔的體積和質(zhì)量，二者裝配簡(jiǎn)化 ； ④在合成壓力較低的條件下對(duì)不同的氨基甲酸鹽冷凝器反應(yīng)摩爾比和反應(yīng)器反應(yīng)摩爾比進(jìn)行優(yōu)化，降低了高壓容器和轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的構(gòu)造設(shè)計(jì)壓力并降低了能源消耗。 大顆粒尿素噴射流化床造粒工藝技術(shù)： 日本東洋工程公司的大顆粒尿素噴射流化床造粒技術(shù)特點(diǎn)主要包括：①工藝流程及設(shè)備比較簡(jiǎn)單：該工藝造粒機(jī)分流化成粒和冷卻兩部分，造粒噴嘴采用一般壓力式噴嘴，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、單臺(tái)能力大，粉塵洗滌塔與造粒機(jī)頂部相連接，簡(jiǎn)化流程和減少設(shè)備； ②造粒時(shí)間短、造粒效率高：該工藝流化床內(nèi)返料晶種依次在串聯(lián)的小室內(nèi)被噴射尿液液滴包裹而長(zhǎng)大，且流化床層較 薄，有利于粒子的形成； ③造粒機(jī)流化床床層高度較低：在 50%～ 100%負(fù)荷范圍內(nèi)床層高僅400mm，流化床阻力小，流化空氣的風(fēng)機(jī)壓頭低，耗電?。? ④生產(chǎn)操作靈活方便：可調(diào)節(jié)返料比，其生產(chǎn)控制方案可靠，負(fù)荷變化時(shí)，調(diào)節(jié)噴嘴簡(jiǎn)單； ⑤采用 95%左右的尿液作原料：可簡(jiǎn)化尿液加工工序，節(jié)省尿液濃縮 12 的能耗； ⑥粉塵回收系統(tǒng)采取集中收塵和高效的濕式洗滌吸收，放空尾氣中尿素粉塵含量??； ⑦設(shè)置添加劑 MMU 自備系統(tǒng)： MMU 溶液由甲醛和尿液制備，過(guò)程簡(jiǎn)單，靈活方便，不需外購(gòu) UF85，可克服甲醛尿液混合不均勻而影響產(chǎn)品質(zhì)量的弊 端。 IDR 工藝 ①合成系統(tǒng)壓力溫度較高， NH3/CO2 摩爾比也較高， CO2 的轉(zhuǎn)化率高達(dá) 70%以上；②氣提塔為 2 臺(tái)，第 1 氣提塔以氨為氣提劑，部分未轉(zhuǎn)化為尿素的甲銨被分解，并以氣相形式返回合成塔，第 2 氣提塔以 CO2為氣提劑，使大部分過(guò)剩氨蒸出；③高壓甲銨冷凝器為臥式，具有列管與管段間不存在應(yīng)力裂蝕腐蝕的優(yōu)點(diǎn)，高壓甲銨冷凝器為 2 臺(tái)，副產(chǎn)蒸汽壓力較高，可提高各加壓設(shè)備的傳熱溫差，從而減少各加熱設(shè)備的傳熱面積，節(jié)省投資；④為達(dá)到設(shè)備的防腐，在管線上加入少量液體鈍化劑，較好地解決了設(shè)備的防腐問(wèn)題。 MEC 熱循環(huán)工 藝 ①采用特殊設(shè)計(jì)的 “等溫合成塔 ”，該塔裝有一個(gè)貫穿合成塔且內(nèi)部開(kāi)口的原料盤管；②從全系統(tǒng)的熱平衡出發(fā)，將占總量 40%的 CO2 直接加到中壓吸收系統(tǒng)，然后與尿素溶液間接換熱，使該溶液中所含的氨基甲酸銨分解，并將尿素溶液濃縮到 88%；③冷凝液的處理采用單一的水解氣提塔，水解氣提塔操作力為 ，最低操作溫度 l80℃； 13 ④尿素產(chǎn)品中縮二脲含量低，提高了尿素質(zhì)量；⑤造粒塔直徑變小、高度降低，空氣從塔底吹入，從塔頂中心抽出，尿素造粒噴頭安裝在空氣抽初和塔壁之間，這種 “錯(cuò)流設(shè)計(jì) ”使造粒塔內(nèi)的冷卻效率提高 2倍以上；⑥ 設(shè)備造價(jià)低，由于 CO2 轉(zhuǎn)化率高，相應(yīng)的合成塔設(shè)備和循環(huán)系統(tǒng)設(shè)備投資降低。 二．尿素合成中涉及的熱力學(xué) 1． 甲銨生成反應(yīng) (反應(yīng) (1)) 高溫高壓條件下 (t153℃ ,P),由超臨界態(tài)的 NH3 和 CO2 生成液態(tài)甲銨 ,呈熔融態(tài) ,相圖是一個(gè)超臨界物系亞穩(wěn) (或稱介穩(wěn)態(tài) )相圖 [6 ,7 ],其示意圖見(jiàn)圖 1。 圖 1 液相甲銨生成反應(yīng)相圖 (介穩(wěn)態(tài) ) G—?dú)庀?。L—液相 。 a—P=P 平無(wú)水狀態(tài)下氣液平衡線 。 b—PP 平無(wú)水狀態(tài)下氣液平衡線 。 c—P≥ P 平有水狀態(tài)下氣液平衡線 1) 壓力處于平衡態(tài) 當(dāng)原始物 料中只含 NH3 和 CO2 時(shí) ,物系處于無(wú)水狀態(tài)。可見(jiàn)相圖液相范圍局限在甲銨組成附近的很小區(qū)域 ,屬平衡壓下氣液 (V—L)平衡 ,其平衡態(tài)氣液組成見(jiàn)圖 1 中 a 線。 14 2) 壓力的影響 由于甲銨生成反應(yīng)是一個(gè)體積縮小的反應(yīng) ,故隨著壓力的升高 ,相圖中液相區(qū)域隨之?dāng)U大 ,液相的沸點(diǎn)也隨之上升 ,見(jiàn)圖 1 中 b 線。 3) 水的進(jìn)入 由于進(jìn)入的 H2O 是高沸點(diǎn)組成 ,故隨著 H2O 的進(jìn)入 ,溶液沸點(diǎn)會(huì)進(jìn)一步升高 ,而液相范圍也會(huì)更進(jìn)一步增大 ,見(jiàn)圖 1 中 c 線。反應(yīng) (1)的化學(xué)平衡常數(shù)表示為 : Kc(1)是溫度的函數(shù) ,文獻(xiàn) [8]的數(shù)學(xué)式為 : 由文獻(xiàn) [810]提供的 3 個(gè)平衡常數(shù)與溫度關(guān)系式 ,以及文獻(xiàn) [7]可用以估算上述相圖的氣液平衡關(guān)系。 (反應(yīng) (2)) 由液相甲銨脫水生成尿素而形成的相圖是一個(gè)亞穩(wěn)態(tài)向穩(wěn)定態(tài)過(guò)渡的相圖 ,當(dāng)達(dá)化學(xué)平衡時(shí) ,形成一個(gè)穩(wěn)態(tài)相圖 ,見(jiàn)圖 2。相圖具有與圖 1相似的形狀 ,與圖 1 比較 ,沸點(diǎn)更為升高 ,液相范圍進(jìn)一步擴(kuò)大 ,這是由于 1份甲銨可生成 2 份 (1 份水 ,1 份尿素 )高沸點(diǎn)物質(zhì)所致。壓力以及水對(duì)相圖的影響也與圖 1 相同 15 圖 2 液相甲銨脫水反應(yīng)相圖 (穩(wěn)態(tài) ) P= ,H2O/CO2 = 轉(zhuǎn)化率線由文獻(xiàn)選擇合宜的。 尿素合成中涉及的動(dòng)力學(xué) ： 1. 甲銨生成反應(yīng) (反應(yīng) (1) ) 合成條件下 ,NH3 與 CO2 生成甲銨的反應(yīng)歷程是 : 超臨界態(tài)的 NH3 與 CO2 必需先溶解在液相中 (第 1 步 ),然后才進(jìn)行第 2 步飛速的反應(yīng) ,生成溶液態(tài)甲銨。
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