川化實(shí)習(xí)報(bào)告

1、川 化實(shí)習(xí)報(bào)告學(xué)院 化學(xué)工程學(xué)院 學(xué)生姓名 X X X 專業(yè) 過程裝備與控制工程學(xué)號(hào) 年級(jí) 指導(dǎo)教師 實(shí)習(xí)地點(diǎn) 川 化 實(shí)習(xí)時(shí)間 2014.9.12014.9.12 二一四 年 九 月 十八 日一、 引言1.1實(shí)習(xí)目的實(shí)習(xí)是高校工科學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、拓寬知識(shí)視野、為專業(yè)課打下感性認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。學(xué)生只有通過理論實(shí)踐再實(shí)踐的過程，才能獲得真正的知識(shí)。由于我們過控專業(yè)是化學(xué)工程與機(jī)械工程交叉的學(xué)科，因此僅僅是在機(jī)械制造廠實(shí)習(xí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還需要在化工廠實(shí)習(xí)。而川化是本專業(yè)的穩(wěn)定實(shí)習(xí)基地之一。川化集團(tuán)有限責(zé)任公司（原四川化工廠）始建于1956年，經(jīng)過四十多年的發(fā)展，已成為一個(gè)以生產(chǎn)化肥和化工

2、原料為主的綜合性特大型化工企業(yè)，是全國(guó)18個(gè)大型化工基地之一。所以能到川化來實(shí)習(xí)是一個(gè)很好的機(jī)會(huì)。再加上由于產(chǎn)業(yè)調(diào)整，川化很多產(chǎn)品都停產(chǎn)了，這對(duì)于我們來說是個(gè)不能再好的機(jī)會(huì)，因?yàn)檫@樣我們就能近距離觀察生產(chǎn)設(shè)備。本次實(shí)習(xí)目的：1.通過工廠技術(shù)老師的帶隊(duì)講解，對(duì)工藝流程有一定了解，同時(shí)關(guān)注生產(chǎn)設(shè)備的尺寸作用及工作原理，對(duì)本專業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中所處的地位與作用有進(jìn)一步認(rèn)識(shí)。培養(yǎng)事業(yè)心、使命感和務(wù)實(shí)精神，為更好地適應(yīng)從學(xué)生到工作者的過渡準(zhǔn)備條件。2.通過觀察和分析過程設(shè)備與機(jī)器的生產(chǎn)制造過程，學(xué)到本專業(yè)的生產(chǎn)實(shí)習(xí)知識(shí)，理論聯(lián)系實(shí)際。3.綜合能力的培養(yǎng)與訓(xùn)練。1.2實(shí)習(xí)要求 1.提前預(yù)習(xí)實(shí)習(xí)教材，對(duì)川化

3、產(chǎn)品生產(chǎn)過程有一定了解；2.遵守安全培訓(xùn)中提到的規(guī)則，如進(jìn)廠帶安全帽之類的；3.在參觀實(shí)習(xí)中做好筆記，并且及時(shí)總結(jié)實(shí)習(xí)現(xiàn)場(chǎng)資料，綜述理論與實(shí)習(xí)所獲得的相關(guān)知識(shí)；4.實(shí)習(xí)期滿按要求寫好并按時(shí)上交實(shí)習(xí)報(bào)告。1.3川化中國(guó)最大的合成氨、氮肥和三聚氰胺生產(chǎn)廠之一，也是中國(guó)生產(chǎn)催化劑的基地之一。地處川西平原的成都市青白江區(qū)。其前身為范旭東于1938年在四川樂山五通橋創(chuàng)辦的永利川廠，當(dāng)時(shí)以生產(chǎn)純堿為主。1955年成為公私合營(yíng)永利、久大化學(xué)工業(yè)公司四川化工廠，1956年遷至現(xiàn)址，并開始建設(shè)中國(guó)第一座自行設(shè)計(jì)、施工的中型氮肥廠，1959年改為國(guó)營(yíng)四川化工廠，1984年更為現(xiàn)廠。四川化工總廠下設(shè)一化、二化、催化

4、劑、動(dòng)力和修造分廠，以及三聚氰胺、硫酸和特別氣體三個(gè)直屬車間。主要產(chǎn)品有：合成氨、尿素、三聚氰胺、催化劑、工業(yè)硫酸、濃硝酸、硝酸銨、硫酸銨、碳酸氫銨、液體二氧化碳、氧氣、氮?dú)夂蜌鍤獾?5種、46個(gè)型號(hào)的化工產(chǎn)品。其中，三聚氰胺銷往日本、東南亞、西歐及美洲等地。1985年，主要化工產(chǎn)品的年生產(chǎn)能力（kt）分別為：合成氨480、三聚氰胺12、硫酸100、催化劑2.6。二、 實(shí)習(xí)主要內(nèi)容2.1實(shí)習(xí)概況這次實(shí)習(xí)一共九天，在實(shí)習(xí)期間，我們參觀了合成氨、尿素、硫酸、硝酸及三胺的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，近距離觀察了各個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)設(shè)備，老師們也詳細(xì)的為我們講解了產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝流程。本次報(bào)告著重講解尿素，其他產(chǎn)品的生產(chǎn)狀況就

5、不在此贅述。2.2尿素生產(chǎn)工藝及設(shè)備簡(jiǎn)介2.2.1尿素簡(jiǎn)介 學(xué)名為碳酰二胺，分子式為，相對(duì)分子量為60.06。因最早由人類及哺乳動(dòng)物的尿液中發(fā)現(xiàn)，故稱為尿素。尿素是一種高濃度氮肥，屬中性速效肥料，也可用于生產(chǎn)多種復(fù)合肥料，對(duì)于鋼鐵、不銹鋼化學(xué)拋光有增光作用，在金屬酸洗中用作緩蝕劑，也用于鈀活化液的配制。尿素經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)發(fā)展出了不少新產(chǎn)品，市場(chǎng)上主要以下新品種：聚氨酸尿素、多肽尿素。在醫(yī)學(xué)方面，可以用來制備巴比妥酸一種重要的安眠劑，除此之外，由于尿素含氮量高，可以用來作為反芻動(dòng)物的飼料添加劑，甚至在化妝品、工業(yè)及紡織方面都有所應(yīng)用。由此觀之，尿素的應(yīng)用還是比較廣泛的，報(bào)告顯示，尿素發(fā)展趨

6、勢(shì)：季節(jié)性過剩向結(jié)構(gòu)性過剩轉(zhuǎn)變。需求影響：工業(yè)需求將趨熱。2.2.2尿素生產(chǎn)方法簡(jiǎn)述按轉(zhuǎn)化物的循環(huán)利用程度，尿素的生產(chǎn)方法可分為不循環(huán)法、半循環(huán)法和全循環(huán)法三種。20世紀(jì)60年代以來，全循環(huán)法在工業(yè)上得到普遍的使用。全循環(huán)法是將未轉(zhuǎn)化成尿素氨和二氧化碳經(jīng)多段蒸餾和分離后，全部返回合成系統(tǒng)循環(huán)利用，原料氨利用率達(dá)到97%以上。 全循環(huán)法依照分離回收方法的不同又可分為熱氣循環(huán)法、 氣體分離循環(huán)法、 漿液循環(huán)法、 水溶液循環(huán)法 、氣提法和等壓循環(huán)法.其中水溶液循環(huán)法和氣提法發(fā)展最快。水溶液循環(huán)法是將未反應(yīng)的氨和二氧化碳用水吸收生成甲銨或碳酸銨水溶液在循環(huán)返回合

7、成系統(tǒng)。氣提法是利用某一介質(zhì)在與合成等壓的條件下分解甲銨并將分解物返回系統(tǒng)使用的一種方法。該廠采用比較古老的水溶液全循環(huán)法，而目前很多工廠都采用由其衍變而來的汽提法。該廠一尿車間的生產(chǎn)裝置基本情況表如下： 裝置名稱 尿素裝置 生產(chǎn)工藝及規(guī)模尿素水溶液全循環(huán)法，原設(shè)計(jì)年產(chǎn)11萬(wàn)噸/年，經(jīng)過對(duì)生產(chǎn)裝置的技術(shù)改造后生產(chǎn)規(guī)?？蛇_(dá)16萬(wàn)噸/年主要污染物排放點(diǎn)，種類，排放量（估計(jì)）1、 污染物種類：（1）NH3-N；（2）PH；（3）COD2、污染物排放點(diǎn):（1）車間總排口，達(dá)標(biāo)廢水排放量(包括回收三胺廢水)：30-50M3/H(估算)（2）循環(huán)水池污水排放口（間斷排放）400M3/天；（3）尿素框架氣相

8、放空總管；302KG/H（物料衡算)（4）尿素造粒塔頂排放氣（含尿素粉塵）24.2（物料衡算)KG/H（尿素產(chǎn)量按20T/H計(jì)算）主要環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)種類污染種類：水體、氣相2.2.3 尿素合成的工藝流程2.2.3.1基本原理用氨合成尿素的反應(yīng)分兩個(gè)步驟，在合成塔內(nèi)連續(xù)進(jìn)行：第一步由氨與二氧化碳生成中間產(chǎn)物甲銨，其反應(yīng)式為：  2NH3(液)+CO2(氣)NH2COONH4(液) +100kJ/mol 第二步由甲銨脫水生成尿素，其反應(yīng)式為：(合成尿素過程中的控制反應(yīng))  NH2COONH4(液)CO(NH2)2(液)+H2O(液)-27.5kJ/mol 

9、;這兩個(gè)反應(yīng)都是可逆反應(yīng)，反應(yīng)一是放熱反應(yīng)，在常溫下實(shí)際可以進(jìn)行到底，在100kg/cm2、150時(shí)反應(yīng)進(jìn)行得很快，很完全，為瞬時(shí)反應(yīng)，而反應(yīng)二十吸熱反應(yīng)，進(jìn)行得比較緩慢，且不完全，這就使其成為合成尿素的控制反應(yīng)。2.2.3.2尿素合成的工藝條件 根據(jù)前述尿素合成的基本原理可知,影響尿素合成的主要因素有反應(yīng)物的組成、溫度、壓力、 停留時(shí)間等。一般水溶液全循環(huán)法氨碳比應(yīng)選擇在4左右，若利用合成塔副產(chǎn)蒸汽，則氨碳比取3.5以下，水碳比一般控制在0.60.7。CO2的純度要在98.5%以上。合成塔的操作溫度控制在185-190，川化廠合成塔的反應(yīng)時(shí)間是45分鐘。川化廠采用的壓力一般為192-200k

10、g/cm2。2.2.3.3尿素生產(chǎn)工藝流程由于該廠采用水溶液全循環(huán)法生產(chǎn)尿素，下面就簡(jiǎn)述水溶液循環(huán)法生產(chǎn)尿素的流程。生產(chǎn)工藝流程特點(diǎn)：二段分解、三段吸收、二段蒸發(fā)、自然通風(fēng)的造粒流程。本流程分為壓縮、合成、分解系統(tǒng)循環(huán)系統(tǒng)、蒸發(fā)造粒四個(gè)生產(chǎn)工序，整個(gè)生產(chǎn)為單系統(tǒng)生產(chǎn)。二氧化碳經(jīng)壓縮機(jī)加壓至200-210MPa左右，溫度約為125，進(jìn)入尿素合成塔底部。經(jīng)高壓泵加壓，與經(jīng)液氨預(yù)熱器預(yù)熱到溫度約40-60的液氨，配成氨碳比為4左右進(jìn)入合成塔底部。從一段吸收塔來的甲銨溶液，由一段甲銨泵加壓后亦同樣送入合成塔底部。上述三股物料在合成塔內(nèi)充分混合并反應(yīng)生成甲銨。二氧化碳約有62%左右轉(zhuǎn)化為尿素。含有尿素、

11、未轉(zhuǎn)化的甲銨、過剩氨和水的混合溶液，通過減壓閥減壓至1.721.82MPa，進(jìn)入頂分離器，在此進(jìn)行氣液分離。由頂分離器出來的溶液，因膨脹氣化，溫度有所下降，進(jìn)入一段分解塔進(jìn)行加熱分解。 把一段分解塔分出的氣體也引入預(yù)分離器后，將氣體一并引入一段蒸發(fā)加熱器下部在蒸發(fā)加熱器中，部分氣體冷凝，因而放出熱量使尿液蒸發(fā)。自蒸發(fā)器下部出來的氣體，導(dǎo)入一段吸收塔底部鼓泡吸收。在此約有95%氣態(tài)CO2和全部水蒸氣被吸收生成甲銨溶液。未被吸收的氣體在塔內(nèi)上升，與由液氨緩沖槽來的回流液氨逆流接觸，未吸收的CO2完全從氣相中除去，而純的氣態(tài)氨離開吸收塔進(jìn)入氨冷凝器，借冷卻水將氨冷凝，被冷凝的液氨流入氨緩沖槽。在氨冷

12、器中未冷凝的惰性氣體進(jìn)入洗滌器，氣體中的氫用二段蒸發(fā)冷凝液來吸收。氨水在洗滌器中增濃，然后流入吸收塔頂。 來自二段吸收塔的甲銨液經(jīng)二段甲銨泵送入一段吸收塔下部。濃的甲銨液由一段吸收塔底部出來經(jīng)一段甲銨泵進(jìn)入合成塔底部。由一段分解塔出來的溶液減壓至0.3O.4MPa，進(jìn)入二段分解塔進(jìn)行加熱分解。分離出來的液體送入閃蒸槽，氣體則進(jìn)入二段吸收塔底部，由加入塔頂?shù)亩握舭l(fā)冷凝液來吸收。由二段吸收塔頂出來的氣體與惰性氣體洗滌器出來的氣體混合進(jìn)入尾氣吸收塔，由蒸發(fā)冷凝液進(jìn)行循環(huán)回收?；厥蘸?，氣體由尾氣吸收塔頂放空，溶液在濃度達(dá)到一定程度時(shí)，進(jìn)入解吸塔進(jìn)行解吸，解吸后的氣體引入二段吸收塔底部。 &

13、#160; 由二段分解塔底出來的溶液，減壓后進(jìn)入閃蒸槽中，在41kPa真空下氣化，除去部分水和溶解的氨等，使尿液不含溶解的氨和二氧化碳并得到濃縮。   經(jīng)閃蒸后的尿液由尿液泵送入蒸發(fā)系統(tǒng)。一段蒸發(fā)器將尿液蒸濃到96%，并經(jīng)分離器進(jìn)行氣液分離。從分離器出來的蒸汽與閃蒸槽的蒸汽一并進(jìn)入一段蒸發(fā)表面冷凝器內(nèi)冷凝。一段蒸發(fā)在58kPa真空下操作。尿液自一段蒸發(fā)分離器進(jìn)入二段蒸發(fā)加熱器，尿液在其中蒸濃至99.7%(重量)，溫度約140。氣液混合物自蒸發(fā)器進(jìn)入蒸發(fā)分離器，分離出來的99.7%的濃縮尿素溶液，經(jīng)熔融尿素泵送至造粒塔頂旋轉(zhuǎn)式造粒噴頭噴灑造粒。粒狀尿素再經(jīng)皮帶運(yùn)輸、

14、包裝即成為產(chǎn)品。工藝流程圖如下：2.2.3.4汽提法生產(chǎn)尿素CO2汽提尿素工藝高壓圈包括尿素合成塔、汽提塔、甲銨冷凝器、高壓洗滌器和高壓噴射器；高壓液氨作為甲銨噴射器的驅(qū)動(dòng)流體，將甲銨液增壓返回合成塔。CO2氣經(jīng)CO2壓縮機(jī)增壓進(jìn)入汽提塔。汽提塔出口液相送入低壓分解系統(tǒng)，汽提塔出口的汽提氣和甲銨噴射器來的甲銨液一起進(jìn)入甲銨冷凝器，甲銨冷凝器由氣、液2根管道分別將氣體、液體送入尿素合成塔，合成塔中的尿液自流到汽提塔。合成塔氣相出口送入高壓洗滌器，高壓洗滌器出口的氣體含少量的氨和CO2送入低壓吸收塔，用工藝?yán)淠杭罢羝淠何?，吸收后的尾氣排入大氣中。后工序僅設(shè)置了低壓分解吸收系統(tǒng)；真空蒸發(fā)系統(tǒng)

15、包括了2段真空蒸發(fā)和冷凝系統(tǒng)，并設(shè)置了工藝?yán)淠禾幚砉ば?真空蒸發(fā)后的尿液送入最終造粒工序。2.2.4 尿素合成的主要設(shè)備對(duì)于我們過控專業(yè)，設(shè)備與流程相比更加切合我們的專業(yè)，因此自己在實(shí)習(xí)參觀的過程中自己也更加注意設(shè)備方面的觀察，如設(shè)備布置，尺寸大小，主要結(jié)構(gòu)及其作用。以下將會(huì)介紹一下在自己實(shí)習(xí)過程中對(duì)尿素生產(chǎn)主要設(shè)備的一些認(rèn)識(shí)。2.2.4.1高壓甲胺泵它的作用是將中壓吸收后濃甲胺溶液加壓至200MPa（表壓）送入合成塔，是水循環(huán)尿素生產(chǎn)流程的關(guān)鍵設(shè)備之一。一般高壓甲胺泵多采用臥式三聯(lián)柱塞泵，它是由電動(dòng)機(jī)、齒輪箱、調(diào)速器和泵體組成。當(dāng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，由主動(dòng)軸到調(diào)速器經(jīng)齒輪箱減速帶動(dòng)往復(fù)泵工作，三

16、聯(lián)柱塞泵是由三個(gè)臥式單缸泵并聯(lián)而成，并具有同一傳動(dòng)裝置及吸入總管（方形集液器）和排出總管（方形集液器）。其液缸一般采用Cr18Ni12Mo3Ti或Cr18Mn10Ni5Mo3的含鉬不銹鋼制成，其結(jié)構(gòu)為三通形式。2.2.4.2尿素合成塔 任何一個(gè)反應(yīng)最最重要的設(shè)備當(dāng)然是反應(yīng)器，合成塔是合成尿素的關(guān)鍵設(shè)備之一，液氨與二氧化碳在塔內(nèi)反應(yīng)生成尿素。由于合成尿素是在高溫、高壓的條件下進(jìn)行的，且溶液又具有強(qiáng)烈的腐蝕性，所以合成塔應(yīng)該符合高壓容器要求，機(jī)械結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單，堅(jiān)固，氣密和便于檢修，因此工業(yè)上全壓筒體一般采用較大的長(zhǎng)徑比。而且外殼需要保溫，保護(hù)熱量不外散。還應(yīng)具有良好的耐腐蝕性。合成塔結(jié)構(gòu)有以下兩種套

17、泵式和不銹鋼襯里式，如下圖： 目前我國(guó)采用的合成塔是多襯里式尿素合成塔,主要由高壓外筒和不銹鋼襯里兩大部分構(gòu)成,不銹鋼襯里直接襯在塔壁上,他的作用是防止塔筒體腐蝕.水溶液襯里合成塔在高壓筒內(nèi)壁上襯有耐腐蝕的不銹鋼或者高鉻錳不銹鋼,其厚度一般在5mm以上.在塔內(nèi)離塔2m和4m處設(shè)有兩塊多孔篩板,其作用是促使反應(yīng)物料充分混合和減少熔融物的返混.一般在該塔之前要設(shè)置一個(gè)預(yù)反器,使氨、二氧化碳和甲銨溶液在預(yù)反器混合反應(yīng)后,在進(jìn)入合成塔一進(jìn)行甲銨脫水生成尿素的反應(yīng)。在合成塔前可以設(shè)置一個(gè)高壓混合器，這種混合器對(duì)促進(jìn)二氧化碳和氨生成甲銨有好處?；旌掀饕部刹捎盟?nèi)式如圖一。尿素合成塔一般采用平墊圈密封， 但

18、在保壓停車后再開車時(shí)，往往發(fā)生泄漏，給生產(chǎn)帶來困難，故可采用圖二的“”形環(huán)。2.2.4.3 CO2 壓縮機(jī)CO2 增壓是采用的是五段對(duì)稱式往復(fù)式壓縮機(jī)，其中一二三段采用的是雙動(dòng)式，四五段是單動(dòng)式。該廠有兩臺(tái)4M12型壓縮機(jī)，其吸氣量為2700m3/h，還有一臺(tái)4D12A型，其吸氣量為3780m3/h。正常生產(chǎn)中，一般開4D12A和一臺(tái)4M12.壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖及氣體流程圖如下: 2.2.4.4 造粒塔 從二段蒸發(fā)分離器來的熔融尿素（濃度為99.7%重量），經(jīng)熔融尿素泵送至造粒頂旋轉(zhuǎn)的圓錐形噴頭，噴灑造粒，在自然風(fēng)型塔內(nèi)降落，冷卻固化，這就是塔式噴淋法造粒，目前使用最廣泛的方法。還有一種方法是顆

19、粒成型法造粒，由于塔式噴淋造粒法產(chǎn)品強(qiáng)度較低，粒徑較小，抗碎、抗磨強(qiáng)度較差，不能滿足摻混肥料及機(jī)械施肥的需要。60年代起，發(fā)展了顆粒成型法造粒新技術(shù)，即把96以上的尿液，逐層凝結(jié)在晶種粒子表面而形成顆粒尿素。產(chǎn)品粒度為24mm(根據(jù)需要可達(dá)711mm)，不但強(qiáng)度高，且不易吸濕。一般可通過下面幾種途徑解決尿素粒徑問題：選用大顆粒造粒噴頭，使80%的尿素顆粒直徑大于2mm； 采用流化床冷卻裝置，降低入袋溫度，解決超產(chǎn)后易結(jié)塊問題，將顆粒與粉塵分開； 采用北京達(dá)立科公司開發(fā)的雙轉(zhuǎn)鼓流化床大顆粒尿素技術(shù)，尿素顆粒直徑可達(dá)46mm，國(guó)內(nèi)已有2家采用此技術(shù)； 原有的造粒系統(tǒng)不動(dòng)，將增產(chǎn)的尿素在造粒之前取出，用尿素熔融液來生產(chǎn)氮磷鉀復(fù)合肥，目前上?；ぱ芯吭赫趲准倚∧蛩貜S中實(shí)施該技術(shù)。造粒塔外形如下圖：3、 實(shí)習(xí)總結(jié)及感悟上學(xué)期是去參觀空分廠，而這次實(shí)習(xí)參觀的是化工廠。而兩者給我的感受是很不相同的。參觀空分廠工人師傅們都在崗位上做工，而川化由于部分產(chǎn)品停產(chǎn)，因此參觀的時(shí)候沒有多少工人。也正是因?yàn)檫@樣，我們才有機(jī)會(huì)近距離觀察生產(chǎn)設(shè)備。這是我第一次到化工廠，感覺和以前自己心目中想的還是有所差距。首先讓我感嘆的是如此多的管道！我以前想的是一個(gè)個(gè)的廠房，而我所見到的全是有管道、塔之類錯(cuò)綜復(fù)雜連在一起的露天裝置。由于我們很多基礎(chǔ)課程還沒學(xué)，但此次參觀實(shí)習(xí)讓我對(duì)很對(duì)化工設(shè)備有了感性的認(rèn)