尿素生產(chǎn)工藝學(xué)

1、尿素生產(chǎn)工藝學(xué)前言：     在化學(xué)肥料中，以氮肥需要量最大，應(yīng)用最廣：尿素是氮肥中的一個重要品種，按國家規(guī)定，肥料尿素的規(guī)格如下，氮含量不小于46，縮二脲含量不大于0.9，含水量不大于0.3，粒度在12.5毫米之間要占90以上。     尿素人工合成是在1828年實驗室里成功的，而它的工業(yè)生產(chǎn)到1920年才在德國實現(xiàn)，在1965年以前，尿素生產(chǎn)裝置的單系列產(chǎn)是小于300噸月，到了1965年以后才開始生產(chǎn)裝置大型化，我們國家是在70年初開始引進(jìn)新建的到目前已有16套年產(chǎn)30萬噸合成氨及尿素48萬噸52萬噸裝置建成投

2、產(chǎn)。目     錄前言第一章  概述概述      尿素生產(chǎn)原料第二章  工藝流程說明          1、工藝流程          2、蒸汽冷凝液流程          3、原料CO2氣體的脫氨第三章 

3、尿素的合成          1、尿素的合成反應(yīng)機(jī)理          2、影響尿素合成反應(yīng)化學(xué)平衡的因素             （一）溫度             （二）NH3

4、CO2                    （三）H2OCO2                    （四）壓力         3、尿素

5、合成反應(yīng)速度與工業(yè)條件的選定          一、溫度          二、NH3CO2三、H2OCO2四、壓力4、相圖及其應(yīng)用一、相律二、甲銨的單元相三、二元相四、三元相NH3CO2H2O三元系統(tǒng)的液固相圖NH3O2H2O三元系統(tǒng)的氣液相平衡NH3CO2VrH2O似三元系統(tǒng)的氣液相平衡5、尿素合成液的高壓分解CO2氣提及合成塔尾氣的回收一、概述二、氣提分解合成液的原理三、氣提過程在NH3CO2VrH2O似三元相

6、圖上的表示四、工藝操作控制要點五、合成塔尾氣的回收第四章循環(huán)系統(tǒng)        低壓分解與精餾          一、概述          二、減壓加熱基本原理          三、低壓分解的影響     

7、   1、溫度影響        2、壓力影響        3、精餾原理        四、分解率的計算        1、甲銨分解率        2、總氨蒸出率     &#

8、160;  五、低壓分解        六、分解氣體冷凝回收第五章   尿素溶液的蒸發(fā)       一、尿素溶液和尿素熔融物的一般性質(zhì)       二、VrH2O的平衡相圖       三、尿素溶液的蒸發(fā)       四、尿素晶種造粒第六章  工藝?yán)?/p>

9、凝液的解吸和水解      一、工藝?yán)淠旱慕馕?#160;     二、水解法回收解吸廢液中的尿素第七章  開車      一、首次開車準(zhǔn)備工作      二、原始開車高壓系統(tǒng)的升溫鈍化          蒸汽加空氣的升溫鈍化方法      三、投料前準(zhǔn)備&

10、#160;     四、開車      五、短期停車后開車第八章  停車      一、正常停車      二、緊急停車第九章   正常生產(chǎn)主要調(diào)節(jié)參數(shù)及動作范圍的限度      一、合成部份      二、循環(huán)部份      三

11、、蒸發(fā)部份      四、解吸與水解第十章   尿素設(shè)備腐蝕及防腐蝕      一、尿素一甲銨溶液對設(shè)備的腐蝕      二、尿素設(shè)備的腐蝕類型      三、尿素設(shè)備的防腐蝕      四、我廠設(shè)備用材簡介第十一章   主要設(shè)備簡介      一、脫氫反應(yīng)器

12、（9101D）      二、尿素合成塔（9201D）      三、高壓熱交換器（氣提塔）（9201C）      四、高壓甲銨冷凝器（9202C）      五、高壓洗滌器（9203C）      六、精餾塔和循環(huán)加熱器（9301E、7301ECA/B）      七、低壓甲銨冷凝器（9301C

13、）      八、第一解吸塔、第二解吸塔（9701E/9702E）      九、水解塔（9703E）      十、膜式蒸發(fā)器（9401C、9401CF、9402C、9402CF）      十一、二氧化碳壓縮機(jī)組（9102J/JT）      十二、高壓氨泵（9103J/JA）高壓甲銨泵（9301J/JA）附錄：分析控制點一覽表第一章 

14、;   概述一、尿素的物理化學(xué)性質(zhì)    尿素的化學(xué)名為碳酰二銨，分子式為（NH2）2CO，分子量為60.60，含氮量為46.6，純尿素的熔點在1大氣壓下為132.7，在高于150160的溫度時，會發(fā)生縮合作用生成縮二脲。    氨和二氧化碳合成尿素，其總反應(yīng)可以表示為：         2NH3+CO2 （NH2）2CO+H2O+Q    這一放熱反應(yīng)需要在高溫（一般為180）高壓（140kg/cm2）下

15、進(jìn)行，由于這是可逆反應(yīng)，因此氨與二氧化碳不可能全部轉(zhuǎn)化為尿素。在工業(yè)生產(chǎn)情況下，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率僅在5070之間。為了處理未反應(yīng)的氨和二氧化碳，可以將合成熔融物加熱分解氣體逸出。但要將氨和二氧化碳?xì)庵匦聣嚎s，但在壓縮過程中會生成固體的氨基甲酸銨，堵塞設(shè)備和管道，為了克服這種困難就出現(xiàn)了各種氣體循環(huán)的工藝流程。    最初的工藝流程以不循環(huán)法開始，到半循環(huán)法，全循環(huán)法，全循環(huán)法又分為水溶液全循環(huán)法和氣提全循環(huán)法，本工藝主要將CO2氣提法全循環(huán)作一介紹。尿素生產(chǎn)原料 一、氨的性質(zhì)：    氨的分子式為NH3分子量為17.03，在

16、常溫常壓下為無色的具有特殊刺激性的氣體，在低溫高壓下可以液化，當(dāng)溫度低于-77.7以下時，氨可以成為具有臭味的無色結(jié)晶，其主要物理性質(zhì)如下：    臨界溫度（）   132.4    臨界壓力（大氣壓）  111.5    臨界比容（米3/公斤）  4.26    密度：氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（毫克/升）   760    沸點（）    -33.35 

17、   凝固點（）   -77.7    液氨質(zhì)量要求：    氨含量       99.5%（重量）    油           10ppm（重量）    水及惰性物   0.5%（重量）二、二氧化碳的性質(zhì)：    二氧化碳是無

18、色氣體，在一定條件下可以液化，在強(qiáng)烈冷卻時可以變成固體，通常稱之為干冰，其分子式為CO2分子量為44，主要物理性質(zhì)如下：    臨界壓力（大氣壓）    72.9    臨界溫度（）     31    臨界密度（克/厘米）0.468    密度：氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下克/升）1.9248    沸點（）    -56.2  

19、0; 熔點（）    -78.48    二氧化碳?xì)怏w質(zhì)量要求    純度     應(yīng)大于98.5%（體積）    硫化物含量   應(yīng)小于2毫克/標(biāo)準(zhǔn)米3      H2含量      應(yīng)小于1.0%（體積）    CO含量      應(yīng)小

20、于0.2%（體積）    甲醇含量     應(yīng)小于300ppm第二章   工藝流程說明第一節(jié)   工藝流程說明一、NH3與CO2的壓縮以及CO2的脫氫：（100#）    從合成界區(qū)熱氨產(chǎn)品泵送來的液氨，壓力25kg/cm2（絕），溫度3040，經(jīng)過流量累積器FQ101進(jìn)入高壓氨泵9103J/JA，在氨泵的進(jìn)口管線上設(shè)有低壓報警PAL9102，高壓報井PAH9107A/B，測溫點TI9101；TI9107A/B，測壓點PI9101，PI9103A/B以及溫

21、度記錄TR9003/7，以便對液氨的壓力和溫度進(jìn)行臨測。液氨在高壓氨泵內(nèi)加到164180kg/cm2。泵的打量是根據(jù)CO2的負(fù)荷來確定的，通過調(diào)節(jié)控制變矩器的SIC9101A/B來改變泵的轉(zhuǎn)速來達(dá)到打量的改變。氨泵送出的液氨依次通過第一高壓氨加熱器9103-c和第二高壓氨加熱器9104C，分別用低壓甲銨冷凝器（9301C）的密封循環(huán)水以及上部循環(huán)加熱器（9301ECA）殼側(cè)的蒸汽冷凝液作為熱源，將液氨加熱到70左右。在9103C以及9104C出口分別設(shè)有溫度指赤TI0001/2、TI9001/3。然后，液氨進(jìn)入高壓氨噴射器9201L，此噴射器可用HIC9207改變噴針的位置以調(diào)節(jié)來自高壓洗滌器

22、9203C和尿素合成塔9201D的甲銨液抽吸量。在噴射器的進(jìn)口氨管道上設(shè)有PI9201，PR9201以便對高壓系統(tǒng)的壓力進(jìn)行觀察和記錄。噴射器送出的液氨與甲銨液的混合物進(jìn)入高壓甲銨冷凝器9202C的項部。    壓力為1.61.7kg/cm2（絕），溫度2535，組成98.5%（干基體積）的CO2氣體，其在合成界區(qū)的總管上設(shè)有壓力控制器PIC42和自動放空的旁路以及甲醇的高含量報警。CO2氣體進(jìn)入尿素界區(qū)，在CO2液滴分離器（9101F）前的總管上與防腐及脫氫所用的空氣相混合。此空氣由工藝空氣鼓風(fēng)機(jī)9101J供給，加入量由FIC9103控制約為CO2總量的6.57

23、.0%（V），（其中4%是作為防腐用的）。CO2氣體和空氣的混合物經(jīng)過液滴分離器（分離出來的水排入地溝）進(jìn)入CO2壓縮機(jī)9102J。該壓縮機(jī)是由蒸汽透平9102JT來驅(qū)動的兩缸四段離心式壓縮機(jī)。在每段之間分別設(shè)有段間冷卻器（9102Jc/JC2/JC3）以及在2段與3段，3段與4段之間設(shè)有段間分離器（9102JF2/JF3）。CO2壓縮機(jī)的打氣量是通過蒸汽透平9102JT轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器HIC103來控制的。調(diào)節(jié)范圍在82.9%115.5%，氣體被壓縮到144151kg/cm2(a)，溫度134140送出。    從CO2壓縮機(jī)送出的含有空氣的CO2氣體，進(jìn)入高壓CO3

24、加熱器9101C，加熱到200，在出口管道上配置有溫度調(diào)節(jié)器TIC9102以及低溫報警TAL9103以控制監(jiān)測此混合氣體的溫度，加熱后的氣體進(jìn)入脫氫反應(yīng)器9101D，器內(nèi)裝有以Al2O3作為載體的鉑（0.3%wt）觸媒，氣體中的H2及其它可燃性氣體在觸媒作用下與氧氣反應(yīng)生成H2O和CO2。此種觸媒對H2S極為敏感，極易中毒，故CO2氣中的H2S含量不超過2Mg/NM3。反應(yīng)以后的CO2氣達(dá)268（H2含量為050PPM），在9101D出口管上設(shè)有溫度及流量記錄TR9003/1。FR9102，高溫報警TAH9105。氣體通過高壓CO2冷卻器9102C，溫度降至100。為 監(jiān)測9101D的工作情況

25、以及CO2氣體中防腐用的氧含量，在管線上設(shè)有自動分析儀（S，2，3，1），自動記錄H2含量和O2含量（AR101，AR102）及高氫報警（報警值100PPM），低氧報AAL9102（報警值0.7%V），高氧報警AAH9102，降溫后的CO2進(jìn)入高壓熱交換器（即汽提塔）9201C的底部，CO2氣壓入塔前設(shè)有PIC9204控制的自動放空旁路，此旁路僅在開、停車時或檢驗壓縮機(jī)性能時用，并設(shè)有CO2氣體的壓力記錄PR9204（在正常生產(chǎn)時可作為高壓系統(tǒng)的壓力參數(shù)）。    二、合成與氣提（200#）    尿素合成塔9201D頂部的反應(yīng)混合物

26、中含有尿素、水，未轉(zhuǎn)化的氨基甲酸銨以及游離的氨、二氧化碳，溫度約183（TR002/5），經(jīng)內(nèi)部的溢流管從塔底流出。合成塔的液位由LR9201自動記錄，并由出料管上的調(diào)節(jié)伐HIC9201控制，此管上還設(shè)有分析取樣點（S  252），定期分析出料組成（cr：33.6%，NH329.2%，CO219.2%）以觀察合成塔的反應(yīng)情況，液體靠位差流入高壓熱交換器9201C頂部的液體分配器，經(jīng)分配小孔均勻地流入到每根氣提管中，沿著管壁形成膜狀自上而下流動。同時從塔底進(jìn)入的約140kg/cm2，100的CO2氣體經(jīng)過分布器亦均勻地分配到每根氣提管中自上而下流動，氣液逆流接觸，液體中游離NH2及甲銨

27、隨即分解蒸出進(jìn)入氣相中，其所需的熱量由進(jìn)入熱換器殼側(cè)內(nèi)高壓飽和蒸汽所供給，到達(dá)塔底的液體溫度170，組成分U：5657%（wt）、CO2、10.5%（wt），NH3，7.58.5%（wt）；從塔底流出，出口管上設(shè)有高溫報警TAH9201，高液位報LAH9201，以及液位調(diào)節(jié)器LIC9203，液體進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)。高壓熱交換器的加熱蒸汽由高壓蒸飽和器9902F，進(jìn)汽管上的壓力控制PIC9904來調(diào)節(jié)。隨著生產(chǎn)負(fù)荷的不同，蒸汽壓力在1721kg/cm2(a)之間變化。    離開高壓熱交換器頂部的氣體含有NH3：345%（V），CO2：34.5%（V），H2O：3.63%

28、(V)，惰氣及氧氣：1.37%（V）：進(jìn)入高壓甲銨冷凝器9202C的頂部，與從高壓氨噴射器9201L來的原料液氨及回收的甲銨液在分布板上匯合，此氣一液混合物均勻地分配到管束中，并沿著管壁向下流，此時，加料物中的蒸汽冷凝，并發(fā)生生成甲銨的反應(yīng)，放出冷凝熱和生成器。這些熱量用于產(chǎn)生低壓蒸汽，進(jìn)入kg/cm2(a)蒸汽管網(wǎng)，蒸汽壓力由蒸汽控制器HIC921以及低壓忒汽管網(wǎng)上的放空控制伐PIC9205來控制的。改變蒸汽壓力，也即改變了高壓甲銨冷凝器9202C的殼側(cè)溫度，這樣就可以控制管內(nèi)甲銨的冷凝程度，即控制了出高壓甲銨冷凝器的氣液比。    高壓甲銨冷凝器出來的液相及未

29、冷凝的氣相從底部的兩根出口管分別流入尿素合成塔9201D的底部。未冷凝的這部分NH2和CO2繼續(xù)反應(yīng)生成甲銨、入出熱量，這熱量除了用于生成尿素所需的熱量以外，并使合成塔的物料溫度上升。該頂部溫度可達(dá)183。    合成塔內(nèi)部裝有8塊篩板，目的是使氣液兩相間混和良好以及避免返混，頂部液相從溢流管經(jīng)由液位控制HIC9201調(diào)節(jié)進(jìn)入高壓交換器。合成塔內(nèi)液位過高會使液體進(jìn)入高壓洗滌9203C，造成堵塞。合成塔的氣相從頂部流出其體積百分組成為：NH3：67.1%，CO2：21.2%、O2：0.975、H2O：3.62%，惰性氣：7.1%，溫度183，其組成由裝置在高壓洗滌器

30、防爆球體上的色譜儀自動分析，根據(jù)分析數(shù)據(jù)可以了解整個系統(tǒng)的操作好壞。合成塔頂出來的氣體經(jīng)出氣管進(jìn)入高壓洗滌器9203C的防爆空間，在出氣管上裝有安全伐Psv9201D1/D2/D3（整定壓力為160kg/cm2a)，并設(shè)有手動放空調(diào)節(jié)器HIC9203，此調(diào)節(jié)器作為開車升溫鈍化及事故時用。    防爆空間出來的氣體進(jìn)入洗滌器的底部，從301J/JA打來的甲銨液經(jīng)填料段及中心管亦進(jìn)入洗滌器的底部。氣體與液體并流向上，氣一液充分地混合，氣體在管內(nèi)被冷凝和吸收，放出熱量。此熱量由高壓調(diào)溫水帶走。為了防止冷凝過度而產(chǎn)生甲銨結(jié)晶，故高調(diào)水溫度控制在140130。此高調(diào)水是在高

31、壓洗滌器循環(huán)水泵9903J高壓洗滌器高調(diào)水冷卻器9902C一高壓洗滌器底部殼側(cè)一下部循環(huán)加熱器99031ECB之間進(jìn)行封閉循環(huán)。水溫由循環(huán)冷卻器9902C的溫度控制器TIC9901及冷卻器旁路的流量控制HIC9902來控制。為了防止高調(diào)水氣化，其壓力由恒壓槽9906F來穩(wěn)定。溫度記錄點TR9002/3；TR9002/2是記錄洗滌器高調(diào)水進(jìn)出口溫度，以便觀察其冷凝效果。    經(jīng)過高壓洗滌器下部的浸沒式冷凝段的冷凝液約165（T）、（9002/4）通過出口管進(jìn)入高壓氨噴射器9201L返回合成系統(tǒng)。而在冷凝段沒有冷凝的氣體進(jìn)入鮑爾環(huán)構(gòu)成的填料層，與甲銨泵9301J/J

32、A打來的甲銨兩逆流相遇，進(jìn)一步吸收不凝氣中剩余的CO2和NH3。沒有被吸收的氣體，其中不含CO2及僅少量的NH3，主要是惰性氣體。值得注意的是，如果惰性氣體中含水量有H2，就將與其中的O2及少量的NH3形成爆炸氣體。故為了防止爆炸而損壞設(shè)備，出氣管將通過由非爆炸性氣體（合成塔出氣）所充滿的防爆空間。出塔后的氣體經(jīng)調(diào)節(jié)伐HV9202入惰氣放空塔9201E（相當(dāng)于消音器）進(jìn)入大氣。調(diào)節(jié)伐HV9202的開長不能隨便調(diào)節(jié)，僅由生產(chǎn)負(fù)荷所決定。    三、循環(huán)（300#）    從高壓熱交換器底部出來的尿素一甲銨溶液（壓力：140 

33、溫度170）（左右）通過液位控制LIC9203減壓到了3kg/cm2(a)，由于減壓膨脹，溶液中殘留的部分甲銨分解氣化，其所需的熱量由溶液自身供給，因而溶液的溫度下降到103（TI9001/11），汽一液混合物進(jìn)入精餾塔（9301E）頂部，噴灑在鮑爾環(huán)填料床上。液體從底部流出（約110，TI9001/12），進(jìn)入下部循環(huán)加熱9301ECB，與殼側(cè)的高壓調(diào)溫水換熱，換熱后，調(diào)溫水的溫度從140下降到130，液體在管內(nèi)自下布上流動，進(jìn)入上部循環(huán)加熱器9301ECA。殼側(cè)有4kg/cm(a)蒸汽加熱，在蒸汽管線上設(shè)有壓力控制器PIC9301，根據(jù)分離段出液溫度（TR9003/3）來調(diào)節(jié)。加熱后的溶液

34、可達(dá)到135，然后，進(jìn)入精餾塔底部的分離段，經(jīng)加熱后再進(jìn)一步分解的甲銨在此分離。在液體中分離出來的氣體進(jìn)入填料段，與噴淋液逆流相遇，發(fā)生物質(zhì)和熱量交換，噴淋液中較易揮發(fā)的NH3，CO2向氣相擴(kuò)散。    氣體中較難揮發(fā)的H2O在液體中擴(kuò)散。經(jīng)填料段離開精餾塔頂部的氣體溫度的為103。在分離段分離氣體后尿素含量68.21%（wt），溫度135（TR9003/3），經(jīng)過液位調(diào)節(jié)伐LV9301進(jìn)入閃蒸槽9301F，其壓力由閃蒸槽冷凝器9701C，以及一段蒸發(fā)冷凝器9702C等來維持的，并通過HIC9701來控的，尿素由于減壓而閃蒸出相當(dāng)數(shù)量的水以及殘留的NH3和CO2，

35、其所需的熱量由溶液自身供給，因尿液進(jìn)入尿液貯槽。閃蒸出來的H2O、CO2、NH3等氣體從頂部離開閃蒸槽，進(jìn)入閃槽冷凝器9701C在此冷凝，其冷凝液時入氨水槽9701F。其不凝性氣體經(jīng)調(diào)節(jié)伐HV9701與一段蒸發(fā)分離器9401CF的二次蒸汽一起進(jìn)入一段蒸發(fā)冷凝器9702C中冷凝。    從精餾塔頂部出來的氣體（NH3/CO2為2，分子比），以及回流泵9706J/JA打來的解吸氣冷凝液分別進(jìn)入低壓甲銨冷凝器9301C，氣體在此冷凝，由于NH3/CO2比（分子比）較低，還不到最佳的冷凝氨（FI9304），NH3/CO2提到2.02.5，處于最佳的冷凝條件。低壓甲銨冷凝器

36、是浸沒式U型管冷凝器，甲銨的冷凝熱及生成熱是采用封閉的循環(huán)水導(dǎo)出，密封循環(huán)水301C后再通過低壓甲銨冷凝器循環(huán)水泵9905J/JA，低壓甲銨冷凝器循環(huán)冷卻器9903C，進(jìn)行循環(huán)。為了防止水溫度過低而引起9301C內(nèi)的甲銨結(jié)晶，其水溫是由控伐TIC9902，HIC9903來控制的，約在5560左右。    出低壓甲銨冷凝器的氣一液混合物約70（TR9003/5）進(jìn)入低甲洗滌器9302E的鮑爾環(huán)填料層，與工藝?yán)淠罕?701J/JA打來的氨水逆流相遇。為了減少加入的水量及提高吸收效果，故從低壓洗滌器中抽出一部分吸收后的溶液，經(jīng)低壓洗滌器循環(huán)泵9302J/JA與工藝?yán)淠?/p>

37、液泵9701J/JA打來的水一起經(jīng)過低壓洗滌器循環(huán)冷卻器9302C噴灑到低壓洗滌器填料層。沒有被子吸收的氣體 從頂部離開。經(jīng)填料層吸收了一部氣體的溶液收集在低壓洗滌器的底部，除了一部分的9302J/JA打循環(huán)外，其余經(jīng)內(nèi)循環(huán)管進(jìn)入低壓甲銨冷凝器。    在低壓甲銨冷凝器液位槽9302EF中分離了氣體的甲銨液重量組成為NH329.39%，CO235.65%，H2O34.93%（S   ，264），溫度約75，溶液熔點為51，進(jìn)入高壓甲銨泵9301J/JA，甲銨泵的打量是根據(jù)液位槽的液位（LIC9304）手動或自動控制SIC9301來調(diào)節(jié)的。甲銨液

38、被加到約158kg/cm2進(jìn)入高洗滌器。在甲銨泵出口有旁路返回到低壓甲銨冷凝器。此旁路僅在開、停車時作為打循環(huán)使用。    出低壓洗滌器頂部的氣體，由壓力控制器PIC9302，控制在2.5kg/cm2(a)。在正常情況下，此處的放空量是比較少的，伐門處于關(guān)閉狀態(tài)。為了防止伐的堵塞，此處通有9kg/cm2(a)蒸汽進(jìn)行吹掃。此氣體與解吸系統(tǒng)的回流冷凝器9708C中沒有冷凝的氣體分別進(jìn)入常壓吸收塔9303E底部，與吸收塔給料泵9703J/JA打來的氨水在鮑爾環(huán)填料層逆流相遇，氣體中少量的CO2、NH3被進(jìn)一步吸收掉。氣體從頂部通過排氣筒V9030放入大氣。吸收了部分C

39、O2、NH3的液體從塔的底部排放到解吸塔給料泵9704J/JA的進(jìn)口。    四、蒸發(fā)（400#）和晶種造粒（600#）    尿液槽9302F的尿液經(jīng)尿液泵9303J/JA打到一段蒸發(fā)加熱器9401C，尿液流量由流量控制FIC9401來控制，一段蒸發(fā)加熱器9401C是升膜式蒸發(fā)器，尿液從底部進(jìn)入管內(nèi)，由于汽泡膨脹的結(jié)果，在管子中央出現(xiàn)蒸汽柱，在壁上則形成一層液膜，且被高速蒸汽向上抽拔。蒸發(fā)所需的熱量由4kg/cm2(a)蒸汽以及從9402C來的冷凝液供給。汽液混合物進(jìn)入一段蒸發(fā)分離器9401CF，在此進(jìn)行汽液分離，二次蒸汽從分離器頂

40、部流出與閃蒸槽冷凝器9701C來的不凝氣一起進(jìn)入一段蒸發(fā)冷凝器9702C中冷凝，冷凝液進(jìn)入氨水槽9701F，在9702C中的不凝氣被一段蒸發(fā)噴射器9701L抽出。一段蒸發(fā)壓力控制在0.30.4kg/cm2(a)，可通過噴射器9701L吸入管線上的壓力調(diào)節(jié)伐PV9701調(diào)節(jié)空氣的吸入量來控制。    一段蒸發(fā)分離器9401CF出來的尿液，濃度為95%(wt)，溫度120130（TR9401，根據(jù)此溫度可調(diào)節(jié)PV9401控制進(jìn)入一段蒸發(fā)加熱器的蒸汽量）通過U型管進(jìn)入二段蒸發(fā)加熱器9402C，U型管是用來平平衡一段與二段蒸發(fā)壓差的。9402C結(jié)構(gòu)與9401C相同，但尺寸

41、較小。其蒸發(fā)所需熱量由9kg/cm2(a)蒸發(fā)供給。二段蒸發(fā)壓力為0.030.04kg/cm2(a)。從加熱器出來的汽液混合物進(jìn)入二段蒸發(fā)分離器9402CF，在此汽液最終達(dá)到完全分離是通過其內(nèi)體后進(jìn)行的。其二次忒汽由升壓器9702L抽出，進(jìn)入二段蒸發(fā)器冷凝器9703C，壓力升到0.12kg/cm2(a)，在此冷凝，其冷凝液進(jìn)入氨水槽9701F（約50），不凝性氣體由二段蒸發(fā)器第一噴射器9703LL，抽到二段蒸發(fā)后冷凝器9703LC，進(jìn)一步地冷凝，冷凝液進(jìn)入氨水槽9701F，其沒有冷凝的氣體由二段蒸發(fā)器第二噴射器9703LL，抽出與一段蒸發(fā)噴射器9701L抽來的不凝性氣體一起進(jìn)入最終冷凝器970

42、5C，冷凝液進(jìn)入氨水槽，最終還沒有冷凝的氣體進(jìn)入排氣筒V9030，蒸發(fā)系統(tǒng)所有的噴射器都采用4kg/cm2(a)蒸汽作為動力。    二段蒸發(fā)分離器9402F出來的熔融尿素，濃度為99.7%(wt)溫度138140（TR9402，根據(jù)此溫度可用TV9402調(diào)節(jié)進(jìn)入二段蒸發(fā)加熱器的94kg/cm2(a)蒸汽量）用熔融尿素泵9401J/JA打到造粒塔9601A頂部的造粒噴頭9601LA/LBL，在進(jìn)入噴頭的管道上，裝有三通伐HV9603，在開、停車以及生產(chǎn)事故中，因為尿濃度不合格，可通過此伐經(jīng)循環(huán)管線返回尿液貯槽9302F。熔融尿素泵的打量可用HI9601調(diào)節(jié)。

43、60;   造粒的噴頭是無級變速的造粒裝置，熔融尿素由于噴頭旋轉(zhuǎn)形成顆粒，在塔內(nèi)向下噴灑，與從塔底百葉窗進(jìn)入的空氣逆流相遇，尿素顆粒被冷卻固化，換熱后空氣從塔頂排出。空氣進(jìn)風(fēng)量為55.5萬NM3/W。    為了增強(qiáng)尿素粒子的沖擊強(qiáng)度，在進(jìn)塔空氣中要添加少量的尿素粉塵作為晶種。作為晶種用的成品尿素顆粒和防潮用的硬脂酯鈣（其重例為100：1.2）在品種混合槽9603V中進(jìn)行攪拌混合（約20分鐘后）入晶種尿素貯斗9604V。振動給料器9603L連續(xù)不斷地把晶種尿素送入空氣噴射磨9604L，由振動給料機(jī)的速度來控制進(jìn)入噴射磨的晶種尿素量為15.6kg

44、/M（最大為20kg/nr）由壓縮空氣（6kg/cm2）帶動尿素粒子在磨內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)而相互磨摩碰撞磨成82.5的顆粒，這些微粒被尿素粉塵噴射器9605L抽入造粒塔有效高度一半的地方通過4個孔徑噴入塔內(nèi)，為了防止輸送中尿素粉塵堵塞的危險要求壓縮空氣溫度不低于60，噴射器的空氣用量為180220NM3nr。    塔底的顆粒尿素（約70）由刮料機(jī)9601V刮入下料孔下的皮帶運輸機(jī)9602V，經(jīng)秤量后進(jìn)入包裝機(jī)組或散裝倉庫。    五、解吸與水解（700#）    氨水槽9701F主要收集各冷凝器來的冷凝液以及系

45、統(tǒng)停車排放的溶液等，其中閃蒸槽冷凝液含NH3、CO2，則由解吸和水解系統(tǒng)來回收，    以解吸塔給料泵9704J/JA打來溶液，重量組成約：尿素67%，CO2：2.67%，NH3：3.71%（S276），溫度：62。經(jīng)解吸塔換熱器9706C，溫度達(dá)117（TI9001/19）進(jìn)入操作壓力為（3 kg/cm2）的第一解吸9701E來作為熱源的含有NH3、CO2的二次蒸汽逆流相遇，溶液中的大部NH3和CO2被加熱解吸出來。溶液達(dá)130（TI9001/20），收集在第一解吸塔的底部，被水解塔給9705J/JA抽出。該泵打量由第一解吸塔液位調(diào)節(jié)器LIC9703控制。經(jīng)水解

46、塔換熱器9707C1/C2進(jìn)入水解塔9703E第一塊塔板上部，水解塔有16塊塔板，操作壓力為16.3kg/cm2(a)，溶液在塔中停留一定的時間（約80分鐘）尿素在此進(jìn)行水解成NH3和CO2    。其所需熱量由透平蒸汽（25kg/cm2）來控制的。從底部流出的溶液溫度約為190（TI9001/24），含有尿素115PPM，NH3：156% (wt)（S2103），經(jīng)過水解塔換熱器，與第一水解塔出料液換熱器降溫后，進(jìn)入第二次解吸塔9702E第一塊塔板上方，其進(jìn)液量由塔相同。該塔解吸所需的熱量由4kg/cm2蒸汽供給，蒸汽量的控制（FIC9704）與第一次吸塔的進(jìn)液

47、量（FIC9703）串接的。溶液中被吸出來的含有NH3和CO2的二次蒸汽作為第一解吸塔的熱源。解吸后的溶液收集在塔底。溫度為134，含有尿素：114PPM，NH3：65PPM（S2101）再流經(jīng)解吸塔換熱器9706C，廢水冷卻9709C，溫度降到60（TI9001/21）排入地溝，其排出的量由第二解吸塔液面控制器LIC9701來調(diào)節(jié)。    從水解塔9703E頂部出來的氣體，約170（TR9004/4）過壓力調(diào)節(jié)伐PV9709，此伐是用來維持水解塔的操作壓力16.3kg/cm2(a)的。進(jìn)入第一解吸塔第6塊塔板，在塔內(nèi)亦作為解塔的解吸用的熱源。從第一解吸塔頂部出來

48、的氣體，約110（TR9004/2）。此溫度的高低，對氣體進(jìn)入的組成是有影響的，因而在出口管線上設(shè)有低溫報警TAL9702。氣體進(jìn)入回流冷凝器9708C，氣體在此冷凝，冷凝匯貯集在底部，約含NH3：32.55%(wt)、CO2：27.45%(S2102)，溫度約為55（TR9004/1），經(jīng)回流泵9706J/JA后大部分（約60%）進(jìn)入低壓甲銨冷凝器9301C，其流量由回流冷凝器的液位控制LIC9707來調(diào)節(jié)，一部分回流到第一解吸塔，其回流量由FIC9701來控制。在回流冷凝器中的不凝性氣體經(jīng)壓力控制器PIC9711進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)的吸收塔9303E中被進(jìn)一步吸收，殘余的氣體放入大氣。 

49、   回流冷凝器中氣體冷凝熱由冷卻水帶走，由于此冷凝氣體中NH3、CO2含量較高，過低的冷卻水循環(huán)使用，冷卻水由冷卻水循環(huán)水泵9707J/JA打到回流冷凝的殼側(cè)，溫度控制在30左右，進(jìn)口設(shè)有冷卻水低溫報警TAL9707。在冷凝器換后由TV9715控制排放掉一部分熱后的冷卻水，再由冷卻水管補(bǔ)充一部分新鮮水，再進(jìn)入循環(huán)水泵9707J/JA循環(huán)，這樣可確保溫在要求的范圍內(nèi)而避免過冷。第二節(jié)    蒸汽一冷凝液流程說明一、蒸汽系統(tǒng)本車間的蒸汽有二個來源供應(yīng)：    1、由合成氨車間全成氣壓縮機(jī)透平（4117KI7）和空氣壓

50、縮機(jī)透平（4117KIT）作功后抽出背壓蒸汽38kg/cm2（a）365，江合進(jìn)入中壓蒸汽的二次蒸汽息管，其中，110噸/小時，供尿素介區(qū)使用，在二氧化碳壓縮機(jī)透平（9102JT）蒸汽進(jìn)口總管設(shè)流量記錄FR9105。    2、由本車間高壓甲銨冷凝器（9202C）副產(chǎn)4kg/cm2低飽和蒸汽，正常情況下共72噸/小時。合成車間送來的38 kg/cm2，365的蒸汽首先作為驅(qū)動二氧化碳壓縮機(jī)透平的動力，由杭州汽輪廠生產(chǎn)的二氧化碳壓縮機(jī)透平是單缸中間抽汽注入冷凝式軸流式透平，透平共有17級葉輪（1+3+8+5）。38kg/cm2蒸汽先經(jīng)過二個危急遮斷伐，由高壓調(diào)節(jié)汽門

51、來調(diào)節(jié)主蒸汽進(jìn)入量，從而達(dá)到控制壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。經(jīng)過1個調(diào)節(jié)級和3個壓力級作功后，蒸汽膨脹到25kg/cm2（絕），約310。抽出其中約72噸/小時供給工藝介區(qū)用。為了使得在壓縮機(jī)停車或抽出蒸汽量不足時能保證工藝界區(qū)蒸汽的需要，在進(jìn)透平前38 kg/cm2蒸汽總管上設(shè)有一旁路由遙控伐HV9102來維持工藝介區(qū)的蒸汽量，由流量記錄儀表FR9901記錄。    抽出蒸汽量由中壓調(diào)節(jié)汽門開度來調(diào)節(jié)，進(jìn)入中壓調(diào)節(jié)汽門之過熱蒸汽經(jīng)過8級反動式葉片作功后又補(bǔ)充注入17噸/小時的4 kg/cm2干飽和蒸汽（正常情況下）。為保持壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速，由調(diào)速器液壓調(diào)節(jié)貢區(qū)來平衡進(jìn)入透平的主

52、蒸汽和注入蒸汽量。    二路蒸汽在汽室內(nèi)匯合，一起對5級反動式葉片作功后壓力降到約0.14 kg/cm2（絕），溫度52，進(jìn)入透平蒸汽凝結(jié)器（9102JTC），由冷卻水冷卻成蒸汽冷凝液，最后由透平蒸汽冷凝液泵（9102JTJ/JA）送往合成介區(qū)。    從二氧化碳壓縮機(jī)透平抽出之背壓蒸汽，主要進(jìn)入高壓蒸汽飽和器（9902F），由流量記錄儀表FR9902記錄蒸汽量，高壓蒸汽飽和器壓力由壓力控制器PIC9904控制，壓力數(shù)值根據(jù)工藝負(fù)荷不同控制在17 kg/cm220 kg/cm2，過熱蒸汽被飽和器內(nèi)汽冷凝液所飽和，此飽和蒸汽進(jìn)高壓熱交

53、換器（9901C）殼側(cè)供加熱用。經(jīng)過熱交換以后的蒸汽冷凝液流回高壓蒸汽飽和器，通過液位調(diào)節(jié)伐LV9901控制飽和器內(nèi)液位。高壓熱交換器殼側(cè)中部排放少量惰氣。蒸汽和高壓蒸汽飽和器排放之蒸汽冷凝匯合進(jìn)入中壓冷凝液閃蒸槽（9903F）。    由高壓蒸汽飽和器排出之蒸汽冷凝液在中壓冷凝閃蒸槽內(nèi)閃蒸出部分中壓蒸汽9 kg/cm2（絕），但此部分蒸汽尚不能滿足中壓蒸汽用戶的需要。所以中壓冷凝液閃蒸槽的壓力還通過分程壓力調(diào)節(jié)器PIC9906來控制，其中PV9906/1調(diào)節(jié)伐引進(jìn)透平背壓蒸汽以維持中壓蒸汽總管的壓力，在中壓蒸汽壓力高的情況下除了關(guān)閉PV9906/1以外，還經(jīng)過調(diào)

54、節(jié)伐PV9906/2放空部分蒸汽到4 kg/cm2蒸汽總管，防止蒸汽壓力超高。二氧化碳壓縮機(jī)透平之背壓蒸汽用戶還有：   （1）為了維護(hù)4 kg/cm2蒸汽總管的壓力，在需要時背壓蒸汽經(jīng)過PV9213/2進(jìn)入蒸汽包（9201FA/FB），經(jīng)過減壓飽和后補(bǔ)充4 kg/cm2蒸汽的不足。   （2）背壓蒸汽還進(jìn)入二氧化碳加熱器（9101C）使二氧化碳的溫度提高到200左右，進(jìn)入脫氫反應(yīng)器（9101D），正常情況下需要量為2.6噸/小時。   （3）水介塔（9703E）的熱源也是透平的背壓蒸汽，在水解塔底部溫度達(dá)到190，正常情況下需要量為

55、2.3噸/小時。出中壓冷凝液閃蒸槽的中壓蒸汽，經(jīng)中壓蒸汽總管作為二段蒸發(fā)器（9402C）加熱尿液用，用量為5.4噸/小時，一部分還作為高壓系統(tǒng)工藝管線伴管保溫用。在蒸汽系統(tǒng)建立時，還有少量蒸汽進(jìn)入高壓甲銨冷凝器（9202C）殼側(cè)加熱冷凝液用。中壓冷凝液閃蒸槽內(nèi)液位由控制器LI9903，及調(diào)節(jié)何等LV9903實行自動控制，蒸汽冷凝液送到蒸汽包（9201FA/AB），由FR9903記錄流量。低壓4 kg/cm2蒸汽管網(wǎng)壓力主要三個伐門來控制的，其中一個分程壓力控制器（PIC9213）來控制二個伐門。   （1）進(jìn)透平（9102JT）的低壓膨脹長級的注入蒸汽調(diào)伐PV9213/1，

56、此伐將大量低壓蒸汽注入透平由FR9202記錄蒸汽流量，注入蒸汽量最大為17噸/小時。   （2）前面介紹的PV9213/2，當(dāng)?shù)蛪赫羝蛔懔?，補(bǔ)充透平之背壓蒸汽，以維持低壓蒸汽總管的壓力。    上述二個伐門任何情況下只有一個伐門能夠動作。    當(dāng)?shù)蛪赫羝麎毫Τ?，而注入透平?102JT）之低壓蒸汽不能再增加時，為了防止低壓蒸汽壓力超高，蹩跳總管上蒸汽安全伐，可經(jīng)過遙控伐門（PIC9205）放空部分低壓蒸汽，以維持其壓力。正常情況，4 kg/cm2低壓蒸汽產(chǎn)量可通過中壓冷凝液閃蒸槽輸出的蒸汽冷凝液流量（FR99

57、03）和鍋爐給水泵（9906J/JA）送到蒸汽包的蒸汽冷凝液流量（FR9901）疊加而知道。    在前十一套二氧化碳汽提法尿素工廠中，低壓蒸汽從蒸汽包頂部出來還通過一個壓力控制調(diào)節(jié)蝶伐，其目的是為了控制和穩(wěn)定高壓甲銨冷凝器（9202C）沸水側(cè)的壓力，以穩(wěn)定高壓甲銨冷凝器工藝的工況?，F(xiàn)為了減少低壓蒸汽總管的壓力損失，將此伐門取消。這樣如何穩(wěn)定低壓蒸汽壓力就顯得更加重要，因為低壓蒸汽壓力波動將直接影響高壓甲銨冷凝器管側(cè)甲銨冷凝量，控制不當(dāng)，將直接影響高壓系統(tǒng)反應(yīng)的正常進(jìn)行。低壓蒸汽用戶主要有六個：   （1）經(jīng)壓力控制伐PV9301進(jìn)入循環(huán)加熱器

58、上部（9301ECA），加熱經(jīng)過精餾后的尿素溶液。換熱后的蒸汽和蒸汽冷凝液混合物到第二高壓氨加熱器（9104C）加熱液氨用正常情況一用量為9.3噸/小時。   （2）PV9401進(jìn)入一段蒸發(fā)器（9401C）正常情況下用量為28.7噸/小時。為充分利用低位能，從二段蒸發(fā)器出來的蒸汽冷凝液從中部進(jìn)入一段蒸發(fā)器，共同加熱尿液，由液位控制伐LV9401自動控制殼側(cè)蒸汽冷凝液液位。   （3）為維持蒸發(fā)系統(tǒng)統(tǒng)一，二段真空，低壓蒸汽分別進(jìn)入蒸發(fā)系統(tǒng)的四個蒸汽噴射泵：一段蒸發(fā)噴射器（9701L）升壓器（9702L），二段蒸發(fā)器第一噴射器（9703LL1），二段蒸發(fā)器第

59、二噴射器（9703LL2），用量共11.1噸/小時。   （4）第二介吸塔（9702E）的加熱蒸汽也是用的低壓蒸汽，由PIC9704控制進(jìn)入蒸汽量，正常情況下為8.6噸/小時。   （5）低壓蒸汽還用作：高壓系統(tǒng)工藝安全伐等吹掃蒸汽，低壓部分的工藝系統(tǒng)的安全伐吹掃蒸汽和伴管保溫。   （6）蒸發(fā)系統(tǒng)二段蒸發(fā)分離器（9402CF）之傘管保溫蒸汽和融熔尿液管線保溫的夾套蒸汽是低壓蒸汽飽和器（9904F）經(jīng)過減壓飽和后產(chǎn)生的3.8 kg/cm2（絕）的低壓蒸汽。二、蒸汽冷凝液系統(tǒng)：    由各加熱器返回的低壓蒸

60、汽冷凝液和中、低壓蒸汽保溫伴管（夾套）來的蒸汽冷凝液進(jìn)入蒸汽冷凝液貯槽（9901F）上部的一個直徑24寸、高1.5米的短管內(nèi)閃蒸出約1噸/小時常壓蒸汽，進(jìn)入閃蒸汽冷凝器（9901C）內(nèi)被管側(cè)的冷卻水冷卻成蒸汽冷凝液和系統(tǒng)返回的蒸汽冷凝液一起進(jìn)入蒸汽冷凝液貯（9901F），每小時約25噸。    正常情況下，其中17.7噸/小時（根據(jù)FR9201）經(jīng)鍋爐給水泵（9906J）加壓后和中壓冷凝液閃蒸壇來的蒸汽冷凝液分別進(jìn)入高壓甲銨冷凝器二側(cè)的蒸汽包（9201FA/FB），供產(chǎn)生低壓蒸汽用，加水量由汽包液面指示器通過液位伐LV9205實行自動控制。其余的蒸汽冷凝液由蒸汽冷

61、凝液泵（9901J/JA）打到一根冷凝液高位管，最高點約為58米，其目的是使蒸汽冷凝液在任何消耗量下都能保持足夠高的壓力，來滿足生產(chǎn)需要，各層樓面所需的蒸汽冷凝備用接頭從容不迫此管引出。    蒸汽冷凝液泵（9901J/JA）出口主要用戶有：   （1）低壓工藝系統(tǒng)精餾塔（9301E）和低壓用銨冷凝器液位（9302EF）的儀表沖洗水。   （2）供給高壓沖洗水泵（9902J）用水，高壓沖洗水泵的作用是在系統(tǒng)開停車和系統(tǒng)運行時需要使用高壓水沖洗設(shè)備，管線和伐門時，由高壓沖洗水泵加壓到155 kg/cm2供給。 

62、60; （3）低壓蒸汽飽和器（9904F）補(bǔ)充水。   （4）尿液泵（9303J/JA）進(jìn)口加水和填料沖洗水。   （5）高壓氨泵（9103J/JA）沖洗水。   （6）高壓甲銨泵（9301J/JA）進(jìn)口加水。   （7）尿液貯壇（9302F）加水。   （8）造粒噴頭（9601LAL/LDL）的清洗用水。蒸汽冷凝液貯壇液位由出介區(qū)蒸汽冷凝液管線上的液位調(diào)節(jié)伐門LV9907實行自動調(diào)節(jié)。為防止貯壇液位抽空，引起斷水事故，并設(shè)有低液位報警（LAL9907）。出介區(qū)前的蒸汽冷凝液經(jīng)守電導(dǎo)分儀指示C1

63、19901和報警CAH9901二項，當(dāng)蒸汽冷凝液被工藝介質(zhì)污染時，電導(dǎo)指示劇升，這時應(yīng)迅速查明原因消除。    由FR9904記錄出工藝介區(qū)的蒸汽冷凝液流量，在出界區(qū)蒸汽冷凝液總管上還調(diào)用有一根副線供蒸汽冷凝液貯壇補(bǔ)充液位，并在就地設(shè)有流量指示FI9907。然后和透平蒸汽冷凝液泵送出的蒸汽冷凝液一同送合成介區(qū)。第三節(jié)：原料CO2氣體的脫H2    國內(nèi)外CO2氣提法生產(chǎn)尿素的裝置，曾發(fā)生過高壓洗滌器或其出口氣體管線的燃爆事故。其主要原因是CO2原料氣中含有一定量的H2，當(dāng)綜過高壓洗滌器洗滌掉NH3與CO2以后，與防腐用空氣形成H2空氣

64、可爆性氣體混合物，在有引爆源（例如靜電、雷擊、摩擦等）存在的條件下，可能發(fā)生燃爆。所以脫除原料CO2氣體中的H2含量是防止發(fā)生燃爆的根本措施。目前國外脫H2的方法有二類，一是供氨廠CO2吸收液的部份膨脹，即在CO2吸收塔和解吸塔之是裝設(shè)一個閃蒸桶減壓解吸，使部分H2從吸收液中優(yōu)先釋放出來，使供應(yīng)給尿素用的CO2氣體中H2含量大大減少。雖然該法要損失部分CO2，但對于以油為幫料的制氨流程，因碳多氫少CO2略有富余，所以是可行的，另一種方法是采用催化燃燒，即在CO2氣體中加入空氣或氧氣，在催化劑的作用下使H2燃燒成水。對尿素生產(chǎn)來說，原料CO2氣體中希望甲醇含量小于10ppm而渣油型合成氨裝置中低

65、溫甲醇洗脫碳技術(shù)只能保證甲醇含量在300ppm。因此，本裝置設(shè)計中采用了催化燃燒半來脫除CO2氣體中的H2，甲醇和其它可燃性氣體。由合成氨裝置低溫甲醇洗脫碳工序提供的原料CO2氣體其組成為：CO2          98.5%(V)        CH3OH          0.03%(V)H2    &#

66、160;      1.00%(V)         CH4            0.06%(V)CO          0.20%(V)        N2+Ar   

67、;       0.21%(V)總S         2mg/NM3        其中可燃性氣體H2、CH3OH、CO和H2S在以Ae2O3為載體含有鉑0.3%的鉑觸媒上，在200條件下與空氣中的O2發(fā)和燃燒反應(yīng)。H2+   O2=H2O   Q57798卡/克分子CO+   O2=CO2   Q67786

68、卡/克分子CH3OH+   O2=CO2+2H2O    Q177400卡/克分子CH4+2O2=CO+2H2O    Q212800卡/克分子據(jù)國外已生產(chǎn)廠的經(jīng)驗，經(jīng)催化脫H2后，H2含量可以減少微量級，我廠設(shè)計為50ppm以下。CO2原料氣體中CO2、S的含量、氣體中O2/H2比以及入H2反應(yīng)的氣體溫度均會影響脫H2的效果，本設(shè)計原料CO2氣體中CO含量較高，因此，入反應(yīng)器的氣體溫度不能低于鉑觸媒的起始活性溫度180否則會使觸媒中毒，S也能使觸媒中毒，影響觸媒的使用壽命。不同觸媒的耐硫性能不同。我廠所使用的鉑觸

69、媒要求CO2原料氣體中硫含量低于2mg/nM3。入脫H2反應(yīng)器的氣體中當(dāng)O2/H2比太低時，會使燃燒反應(yīng)不完全。使一部分H2隨CO2進(jìn)入到合成系統(tǒng)去，這對生產(chǎn)是十分危驗的。第三章    尿素的合成一、尿素的合成反應(yīng)機(jī)理工業(yè)生產(chǎn)尿素是由合成氨和二氧化碳直接合成尿素的，其總反應(yīng)如下式：2NH3+CO2 CO（NH2）2+H2O   Q24.4千卡（液）（氣）      （液）    （液）由上式可以看到這是一個可逆的放熱反應(yīng)，許多文選對尿素的合成研究有著多種的成果和解釋

70、，但是較統(tǒng)一的認(rèn)為實際尿素的合成反應(yīng)是在液相中分兩步進(jìn)行的。其第一步：液氨與氣體二氧化碳反應(yīng)生成氨基甲酸銨（簡稱甲銨）2NH3+CO2 NH2COONH4 +Q28千卡（液） （氣）      （液）由反應(yīng)熱的數(shù)量值可以看出這是個強(qiáng)烈的放熱反應(yīng)，反應(yīng)速度快容易達(dá)到化學(xué)平平衡。其第二步：由上述反應(yīng)生成的甲銨液體脫水生成尿素。NH2COONH4 CO（NH2）2+H2OQ3.6千卡（液）             

71、0; （液）      （液）從反應(yīng)式得知這是一個略微吸熱的化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)速度較慢，要相當(dāng)長的時間才達(dá)到平衡，應(yīng)該指出的，甲胺脫水生成尿素反應(yīng)必須在液相中進(jìn)行才能有明顯的速度。它也是合成尿素過程中的控制反應(yīng)。工業(yè)生產(chǎn)中，為了提高尿素的反應(yīng)率都采用過量氨與二氧化碳反應(yīng)，因此生成尿素的程度定義為尿素的轉(zhuǎn)化率即或簡稱為CO2轉(zhuǎn)化率來表示。       轉(zhuǎn)化成尿素的CO2量XCO2=         &#

72、160;              ×100%         原料CO2總量              尿素的重量%=           

73、;                          ×100%         尿素的重量%+1.365×CO2的重量% 式中1.365表示尿素分子量與二氧化碳分子量之比。上述反應(yīng)在一定的條件下，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時的轉(zhuǎn)化率叫做平衡轉(zhuǎn)化率

74、。也就是在該條件下所達(dá)的反應(yīng)極限程度。根據(jù)總反應(yīng)式它的化學(xué)平衡常數(shù)可以用下式表示：         X（NH2）2CO*XH2OK =                        ×100%       &#

75、160; XNH32*XCO2  平衡常數(shù)K是溫度的函數(shù)，式中右邊各項為各個組分在平衡條件下的濃度。對于尿素合成反應(yīng)的平衡常數(shù)K的關(guān)系有二種推導(dǎo)如下：一、取原料1分子的二氧化碳為基準(zhǔn)，設(shè)NH3/CO2=a   H2O/CO2=b，則：反應(yīng)前   （分子數(shù)）        平衡時  （分子數(shù)）NH3         a       

76、;             a2XCO2            1                   1XH2O      &#

77、160; b                   b+XCO2（NH2）2   0                 X總計      1+a+b   

78、               1+a+bX將平衡時各組分濃度代入平衡常數(shù)表示式中，整理后得到：      X（b+X）(1+a+bX)K=                      

79、0; ×100%        （1X）(a2X）2 根據(jù)K式可求出不同生產(chǎn)條件的平衡轉(zhuǎn)化率，也可稱為尿素的產(chǎn)率。下面介紹兩張計算尿素生產(chǎn)過程中二氧化碳平衡轉(zhuǎn)化率的常用標(biāo)圖。圖3-1中右上角的插圖為無外加水和過量氨時，二氧化碳轉(zhuǎn)化成尿素的平衡轉(zhuǎn)化率和溫度的關(guān)系。橫座標(biāo)表示反應(yīng)溫度，縱座標(biāo)表示二氧化碳轉(zhuǎn)化為尿素的平衡轉(zhuǎn)化率。正圖的用法，橫座標(biāo)為氨碳化（NH3/CO2）=a，縱座標(biāo)在0以上為水碳比（H2O/CO2）=b；在0以下有溫度座標(biāo)，圖中央為一系列溫度線與轉(zhuǎn)化率線。如已知原料中的氨碳比和水碳比a和b，過a和b各作垂直于座標(biāo)的垂線，其       圖3-1二氧化碳轉(zhuǎn)化為尿素的轉(zhuǎn)化率       圖3-2尿素平衡轉(zhuǎn)化率標(biāo)圖交點即為加熱狀態(tài)。過此點與溫度座標(biāo)上表示反應(yīng)溫