2022年全循環(huán)法合成尿素(年產(chǎn)10萬(wàn)噸)VIP

1、摘 要 本設(shè)計(jì)通過(guò)把合成氨取得的液氨和在制氨過(guò)程中得到的二氧化碳在高溫高壓下分：NH與CO的原料供給及凈化，：NH與CO合成尿素，尿素熔融液未應(yīng)成尿素物質(zhì)別離和回收，尿素溶液的加工四個(gè)步驟進(jìn)展合成尿素。 主要完成的任務(wù)是工藝設(shè)計(jì)、工藝計(jì)算和工程圖設(shè)計(jì)。通過(guò)本設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，使得我們對(duì)化工生產(chǎn)工藝工程，化工工程圖設(shè)計(jì)和生產(chǎn)管理有一個(gè)全面、初步的了解。設(shè)計(jì)包括尿素生產(chǎn)設(shè)計(jì)說(shuō)明書、全廠工藝流程圖、全廠平面布置圖、生產(chǎn)車間平面圖兩張、生產(chǎn)車間立面圖。 關(guān)鍵詞：尿素，水溶液全循環(huán)法，工藝，工藝流程圖，布置圖目 錄摘 要 2前 言1一 工藝流程論證21.1 尿素的性質(zhì)21.2 各工藝流程方案的優(yōu)缺點(diǎn)41.3

2、工藝流程方案的選擇61.4 工藝流程論證111.4.1 NH和CO的原料供給及凈化 NH和CO合成尿素1.4.3 尿素熔融液與未反響成尿素物質(zhì)的別離合成1.4.4 尿素溶液的加工二 典型機(jī)器設(shè)備選型及論證2.1 尿素合成塔的選型與論證2.2 CO壓縮機(jī)選型與論證2.3 換熱器的選型與論證2.4 泵的選型與論證總 結(jié)參考文獻(xiàn)致 謝 辭13附 錄 一14附 錄 二14前 言 尿素是是目前使用的固體氮肥中含氮量最高的化學(xué)肥料，以單位為氮為基準(zhǔn)，尿素的生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存和施用費(fèi)用是最低的。尿素是一種良好的的中性肥料，不含酸根，適用于各種土壤和各種農(nóng)作物，廣泛用于農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)、工業(yè)等，需求量大。尿素廣泛存

3、在于人類和動(dòng)物的尿中。人體每天排出尿素20-30g。1828年，德國(guó)化學(xué)家維勒將氰酸與氨的水溶液反響，產(chǎn)生一種白色結(jié)晶，這是人類歷史上用人工方法，從無(wú)機(jī)物制得人體排泄出來(lái)的有機(jī)化合物尿素，成為現(xiàn)代有機(jī)化學(xué)興起的標(biāo)志。在維勒之后，又出現(xiàn)了制備尿素的其他方法，多達(dá)五十種，但是這些方法由于種種原因，或原料難得，或有毒，或反響難以控制，或經(jīng)濟(jì)上不合理，都未能工業(yè)化，唯一成為當(dāng)代尿素工業(yè)根底反響的是俄國(guó)化學(xué)家提出在高壓下加熱氨基甲酸銨使之脫水，也制成了尿素 到20世紀(jì)初，開場(chǎng)出現(xiàn)工業(yè)規(guī)模的合成氨生產(chǎn)，由于尿素合成反響受到平衡的限制而總有來(lái)自未反響氨存在，早期的尿素工廠均將未反響的氨加工成為其他產(chǎn)品，所以

4、尿素生產(chǎn)一定要與其他生產(chǎn)聯(lián)合，不夠方便。在20世紀(jì)30年代相繼建成了第一批具有相當(dāng)規(guī)模的連續(xù)不循環(huán)法尿素工廠，也稱一次通過(guò)法。這為尿素工業(yè)開展奠定了根底。 此后，尿素工業(yè)高速開展起來(lái)?，F(xiàn)在尿素是世界上普遍使用的固體氮肥。隨著國(guó)家的三農(nóng)政策和對(duì)農(nóng)業(yè)的大力扶持，尿素生產(chǎn)能力在未來(lái)必然會(huì)大幅的增長(zhǎng)。本次設(shè)計(jì)的是水溶液全循環(huán)制尿素，水溶液全循環(huán)法制尿素是指將尿素合成反響后的物料分段減壓：加熱使其中末反響的甲胺分解和游離氨解析出來(lái)，并逐段將氨和二氧化碳冷凝成液氨和吸收成氨基甲酸銨水溶液，用泵加壓返回合成系統(tǒng)中去循環(huán)利用。水溶液全循環(huán)法制尿素生產(chǎn)過(guò)程一般可分為：原料的壓縮和凈化、尿素合成、循環(huán)回收、尾氣吸

5、收與解吸、蒸發(fā)和造粒等幾個(gè)工序。 目前，我國(guó)大型廠采用的多數(shù)是二氧化碳汽提法和傳統(tǒng)水溶液全循環(huán)法 一 工藝流程論證1.1 尿素的性質(zhì)尿素物理化學(xué)性質(zhì)：常壓熔點(diǎn)132.6. 易吸濕：硝銨>尿素>硫銨 尿素的化學(xué)性質(zhì)：1.微堿性，但不能使指示劑變色2.與鹽生成絡(luò)合物3.水解4.縮合 2尿素縮二脲+氨氣5.與甲醛縮合生成脲醛塑料通常尿素的工業(yè)生產(chǎn)以CO和NH為原料，在高溫高壓作用下合成尿素較廉價(jià)?？偟姆错憺椋?NH+COCO(NH)+HO反響過(guò)程中首先是NH和CO混合物形成液相，并大局部以氨基甲酸銨NHCOONH形成存在；其次，氨基甲酸銨脫水成為尿素。尿素合成反響只在較高溫度140以上下

6、，其反響速度才較快而具有工業(yè)生產(chǎn)意義。由于反響物的易揮發(fā)性，而尿素反響又必須在液相進(jìn)展，所以在較高的溫度下要求壓力也高。工業(yè)生產(chǎn)的條件范圍為溫度160210和壓力1324Mpa。但是由于尿素合成是一個(gè)可逆反響，所有的尿素制法都按照兩個(gè)根本步驟進(jìn)展，氨和二氧化碳在高溫、高壓下作用形成氨基甲酸銨；之后，氨基甲酸銨脫水生成尿素和水，其反響式為： 2NH+CONHCOONHH=-100500J/mol(167,14MPa) NHCOONHCO(NH)+HO H=27600 J/mol(180)氨基甲酸銨的脫水并轉(zhuǎn)化為尿素的反響是可逆的而且是不完全的。投入的原料氨和二氧化碳僅局部地轉(zhuǎn)化為尿素和水，而未反

7、響的原料那么溶解于這一水溶液中。通常，以二氧化碳計(jì)的轉(zhuǎn)化率為50%-70%。因原料氨和二氧化碳的配比均高于化學(xué)計(jì)量比，即NH/ CO摩爾比大于2，所以以氨計(jì)的轉(zhuǎn)化率那么更低。從物料平衡來(lái)說(shuō)，回收或利用未反響的原料是一重要的問(wèn)題。從能量平衡來(lái)說(shuō)，即如何充分利用反響熱量以降低能耗，是提高生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵。1.2 各工藝流程方案的優(yōu)缺點(diǎn)：以氨和二氧化碳為原料的尿素生產(chǎn)技術(shù)流程有多種。最早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的方法是不循環(huán)法和局部循環(huán)法；后來(lái)即被水溶液全循環(huán)法所代替；其后， 又出現(xiàn)了各種氣提法流程。這些不同方法的生產(chǎn)原理是一樣的，但在其實(shí)現(xiàn)的流程和工藝條件上有所不同。主要的尿素生產(chǎn)技術(shù)的工藝流程、主要設(shè)備和操作

8、條件。; 3 D& H8 E) l0 K、.不循環(huán)法和局部循環(huán)法尿素生產(chǎn)工業(yè)化早期實(shí)現(xiàn)的是不循環(huán)和局部循環(huán)流程。$ X+ h# C0 k3 |9 K1 j& . J原料液氨和壓縮到高壓的二氧化碳?xì)饣旌线M(jìn)入尿素合成塔進(jìn)展反響。合成塔出口溶液經(jīng)一次減壓分解，得到較為純潔的尿素水溶液并加工成尿素產(chǎn)品。未反響的NH和CO氣體不再返回，而是送往氨加工車間，將未轉(zhuǎn)化的氨加工為硫酸銨、硝酸銨等其他產(chǎn)品。這種原料一次通過(guò)，未反響物不循環(huán)返回合成塔的方法稱為不循環(huán)法流程。假設(shè)未反響物經(jīng)減壓加熱分解，冷凝后局部返回合成系統(tǒng)，稱為局部循環(huán)法。優(yōu)點(diǎn)：工藝簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定。缺點(diǎn)：無(wú)論是不循環(huán)法或是局部循環(huán)

9、法，在生產(chǎn)尿素時(shí)必定伴有大量副產(chǎn)物生成。此法本錢高，技術(shù)落后，早已淘汰不用。 (O3 e) D) f7 p) u% y  P(      .水溶液全循環(huán)法 " $ E9 p, T8 P3 h0 F0 A3 尿素合成反響后，未轉(zhuǎn)化的反響物氨和CO經(jīng)過(guò)幾段減壓及加熱分解，將其從尿素溶液中別離出來(lái)，然后全部返回合成系統(tǒng)，以提高原料氨和CO的利用率。此法稱為全循環(huán)法。按照未反響物氨和CO的回收方式不同，又分為溶液全循環(huán)法，氣體別離法(選擇吸附)，漿液循環(huán)法和熱氣循環(huán)法等。!. 傳統(tǒng)! m  t-  &#

10、160;r1 A' c水溶液全循環(huán)法。原料液氨和二氧化碳同循環(huán)尿素合成后未反響物氨和CO，經(jīng)分解別離后，用水吸收成甲銨溶液，然后循環(huán)回合成系統(tǒng)稱為水溶液全循環(huán)法。自20世紀(jì)60年代起迅速得到推廣，在尿素生產(chǎn)中占有很大的優(yōu)勢(shì)，至今仍在完善提高。. 改進(jìn)C法日本三井東壓/東洋工程全循環(huán)改進(jìn)C法，是傳統(tǒng)水溶液全循環(huán)改進(jìn)，此法采用較高的合成壓力和溫度，并取較高的氨碳比和較低的水碳比，轉(zhuǎn)化效率高，降低了分解循環(huán)吸收的負(fù)荷。采用結(jié)晶重熔方法，可制得縮二脲低于0.35%的產(chǎn)品。但熱回收利用不高，總能耗低于傳統(tǒng)水溶液全循環(huán)法。優(yōu)點(diǎn)：水溶液全循環(huán)法不消耗貴重的溶劑，循環(huán)動(dòng)力消耗較小投資省，曾被廣泛采用，

11、為尿素工業(yè)的開展做出了積極的奉獻(xiàn)。缺點(diǎn)：但水溶液全循環(huán)法存在不少問(wèn)題.如能量得不到充分利用，反響熱被大量的循環(huán)液所降溫，沒(méi)有充分利用；一段甲銨泵腐蝕嚴(yán)重，對(duì)甲銨泵的制造、操作和維修比擬麻煩；為了回收微量的CO2和氨氣使流程變得過(guò)于復(fù)雜。.氣提法2 % J- L5 C; c) w所謂氣提法就是用氣提劑如CO2、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。氣提分解效率受壓力、溫度、液氣比及停留時(shí)間的影響，溫度過(guò)高會(huì)加速氨的水解和縮二脲的增加，壓力過(guò)低，分解物的冷凝吸收率下降。氣提時(shí)間愈短愈好，可防止水解和縮合反響。故氣提法是采用二段合成原理，即液氨和氣體CO

12、2在高壓冷凝器內(nèi)進(jìn)展反響生成甲銨，而甲銨的脫水反響那么在尿素合成塔中進(jìn)展。實(shí)際上，為了維持合成尿素塔的反響溫度，局部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.二氧化碳?xì)馓岱üに嚨奶攸c(diǎn)：用原料CO2氣提，氣提效率高，使未轉(zhuǎn)化物大局部直接返回，少量剩余物在一次低壓分解循環(huán)即可回收，省去了中壓循環(huán)，簡(jiǎn)化流程。其次，合成壓力低，節(jié)省壓縮機(jī)和泵的動(dòng)力。高壓圈內(nèi)高壓冷凝器的余熱溫度高，用來(lái)副產(chǎn)蒸汽，有利于能量的利用，降低蒸汽和冷卻水消耗。二氧化碳?xì)馓岵捎玫吞急?、低溫、低壓的合成條件，具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，但也用其缺乏之處：合成反響的CO2轉(zhuǎn)化率較低，增大了循環(huán)量。低氨碳比下介質(zhì)的腐蝕性較嚴(yán)重，因此采

13、用防腐氧氣，并需注意爆炸問(wèn)題。優(yōu)點(diǎn)：流程短、設(shè)備少、易操作。動(dòng)力消耗少，循環(huán)物料少。操作壓力、溫度、流量最低，降低了合成塔，壓縮機(jī)之要求。蒸汽用量，冷卻水用量少。輸送設(shè)備少，無(wú)甲銨泵等，缺點(diǎn)：高壓設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，需特別處理因流量低，使尿素中縮二脲落高于其他法. j+ 8 o9 k  R7 H: ?# ) |) L0 s$ O1 y, F% m8 s .氨氣提法 氨氣提工藝的特點(diǎn)：提高合成氨碳比，提高原料CO2轉(zhuǎn)化率，并有助于提高氣提效率。通過(guò)熱氣提方式，使相當(dāng)多的未轉(zhuǎn)化物直接返回。高壓圈內(nèi)高壓冷凝器副產(chǎn)蒸汽，有利于能量的利用。合成系統(tǒng)采用高碳比，還有助于減輕設(shè)備的腐蝕，少加防

14、腐空氣。 優(yōu)點(diǎn)：與二氧化碳?xì)馓岱鞒滔啾龋睔馓岵捎酶甙碧急?、高溫、高壓的合成條件，具有一定的優(yōu)點(diǎn)，合成反響的CO2轉(zhuǎn)化率較高，系統(tǒng)的腐蝕問(wèn)題較輕。 缺點(diǎn)：氨氣提熱氣提效率不如二氧化碳?xì)馓?，需要設(shè)中壓分解循環(huán)，流程長(zhǎng)，設(shè)備較多。1.3 工藝流程方案的選擇雖然二氧化碳?xì)馓岱ㄒ草^好，流程短、效率高，設(shè)備少，易操作動(dòng)力消耗少，循環(huán)物料少。操作壓力、溫度、流量最低，降低了合成塔，壓縮機(jī)之要求。蒸汽用量，冷卻水用量少。輸送設(shè)備少，無(wú)甲銨泵等。但是此合成法技術(shù)較新，許多方面還不夠成熟，且高壓設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，需特別處理，并且容易爆炸，有一定的危險(xiǎn)。水溶液全循環(huán)法和氣提法比擬，水溶液全循環(huán)法應(yīng)用較廣，時(shí)間較長(zhǎng)，

15、所以無(wú)論是技術(shù)還是經(jīng)歷方面都較為成熟，水溶液全循環(huán)法不消耗貴重的溶劑，循環(huán)動(dòng)力消耗較小投資省。由于我國(guó)尿素生產(chǎn)主要采取水溶液全循環(huán)法而且由于碳酸銨鹽水溶液全循環(huán)法工藝及技術(shù)相當(dāng)成熟，設(shè)備要求簡(jiǎn)單且投資相對(duì)少，工藝流程方便易行，再添加污水處理系統(tǒng)以后，使整個(gè)生產(chǎn)的污染減少，所以這里采用碳酸銨鹽水全循環(huán)法。所以從技術(shù)性，經(jīng)歷性，經(jīng)濟(jì)性，平安性方面綜合考慮選用碳酸銨鹽水溶液全循法較好。1.4 工藝流程論證目前，工業(yè)上由NH和CO直接合成尿素分以下四個(gè)步驟：NH和CO的原料供給及凈化NH和CO合成尿素尿素熔融液與未反響成尿素物質(zhì)的別離和回收尿素溶液的加工1.4.1 NH和CO的原料供給及凈化 二氧化碳

16、的壓縮:來(lái)自脫碳工段的3540，0.1052MPa絕，純度為95.7%(干基，體積)，含氧量為0.5%干基，體積的原料二氧化碳?xì)怏w，經(jīng)液滴別離法別離出液滴后進(jìn)入CO壓縮機(jī)，經(jīng)一、二段壓縮到0.981-1.128MPa絕，冷卻除水后送往CO壓縮機(jī)，經(jīng)三四，五段壓縮至20.89 MPa絕。約125送往尿素合成塔，二氧化碳凈化：來(lái)自CO壓縮機(jī)二段出口的CO氣體，進(jìn)入兩個(gè)串聯(lián)的脫硫槽，氣體中的硫化物與脫硫劑作用。從0.15g/cm(標(biāo))以下，出脫硫槽的凈化氣體去CO壓縮機(jī)三段入口，當(dāng)脫硫劑含硫量趨于飽和，CO氣體含硫量缺乏時(shí)，啟用備用的脫硫槽，并對(duì)原脫硫槽中的廢脫硫劑進(jìn)展交換，以資備用。 NH和CO合

17、成尿素 來(lái)自液氨貯鑵溫度30，壓力約2.06MPa絕的原料液氨經(jīng)液氨過(guò)濾器過(guò)濾，并經(jīng)流量計(jì)后進(jìn)入液氨緩沖鑵的原料室。來(lái)自液氨冷凝器的循環(huán)液氨進(jìn)入液氨緩沖鑵的回流室，其中的局部超過(guò)擋板，與原料氨混合后，經(jīng)液氨泵加壓至約20.69MPa絕送往液氨預(yù)熱器，被蒸汽冷凝液加熱至約70進(jìn)入尿素合成塔，液氨緩沖槽回流室的液氨作為回流氨去一段吸收塔。 原料CO氣體.液氨.循環(huán)回收工序來(lái)的一段甲胺溶液同時(shí)送入尿素合成塔底部，其組成NH/CO-0.7(摩爾比)，188，在19.71 MPa絕，在188的合成條件下，經(jīng)過(guò)足夠的停留空間，約有64%的CO轉(zhuǎn)化為尿素，反響熔融液自塔頂排出。尿素合成塔壓力有出口壓力調(diào)節(jié)閥

18、控制。1.4.3 尿素熔融液與未反響成尿素物質(zhì)的別離合成 尿素合成塔的反響熔融液物經(jīng)出口壓力調(diào)節(jié)閥減壓至1.765 MPa絕，進(jìn)入預(yù)蒸餾塔上部，在此別離出閃蒸氣體后，溶液自流至中部蒸餾段，與一段分解加熱器來(lái)的熱氣體逆流接觸，進(jìn)展換熱蒸餾，使液相總的局部甲胺與過(guò)剩氨分解、氣化進(jìn)入汽相。同時(shí)，汽相中的水蒸汽局部冷凝。與蒸餾后的尿素溶液自蒸餾段下部流往一段分解加熱器上升到預(yù)蒸餾塔底局部離為兩相，液相自塔低流出，經(jīng)減壓送往二段分解塔，汽相自上而下的通過(guò)蒸餾段自塔頂溢出一段蒸餾塔的熱能回收段，一段分解系統(tǒng)所需的防腐空氣自一段分解尿液管道上補(bǔ)入。 來(lái)自預(yù)蒸餾塔的一段分解氣體與來(lái)自二段甲胺泵的二段碳酸液在一

19、段蒸發(fā)器熱能回收段混合，發(fā)生局部冷凝，放出的熱量用于加熱尿素溶液。熱能回收段派出的氣液混合物進(jìn)入一段吸收冷卻器底部，在循環(huán)冷卻軟水的冷卻作用下，氣體進(jìn)一步發(fā)生冷凝。出一段吸收冷卻器的氣液混合物進(jìn)入一段吸收塔的底部，氣相經(jīng)鼓泡段鼓泡只收后，為吸收的氣體進(jìn)入槽流段被來(lái)自惰氣洗滌器的濃氨水與來(lái)自液氨緩沖槽的回流氨進(jìn)一步清洗吸收，塔頂排出的50，含CO100PPM的氣氮進(jìn)入氮冷凝器，局部氣氮在此冷凝下了流往液氨緩沖槽。出氨冷凝器的氣體經(jīng)惰氣洗滌進(jìn)防爆空間后，依次進(jìn)入氨冷凝器，在此冷凝的氨也流入液氨緩沖鑵。未冷凝氣體送至惰氣洗滌器，來(lái)自二循二冷凝器的氨水吸收，尾氣減壓送至尾氣吸收。惰氣洗滌器排出的約45

20、的濃氨水送往一段吸收塔頂部，一段吸收塔底部得到的90-95的一段碳銨液通過(guò)一段甲胺泵加壓后送往尿素合成塔。 MPa絕后，送往二段分解塔上部，與來(lái)自二段分解塔頂部排出，與來(lái)自解吸氣混合后進(jìn)入二循一冷凝器，被蒸發(fā)冷凝液吸收送往一段蒸發(fā)器熱能回收段。出二循一冷凝器的氣體在二循二冷凝器內(nèi)繼續(xù)被蒸發(fā)冷凝器吸收。惰氣洗滌器尾氣與二循二冷凝器尾氣只收塔，被來(lái)自尾氣吸收塔的蒸發(fā)冷凝液吸收，生成的碳銨液送至碳銨液槽貯存，尾氣通過(guò)放空總管放空。 尿素溶液的加工 二段分解塔排出的尿素溶液減壓至約0.04MPa絕后進(jìn)入閃蒸槽，從此別離為氣液兩相，約70%重量的尿素排出一段蒸發(fā)器，在約0.033 MPa絕下，尿素溶液經(jīng)

21、熱能回收段和蒸氣加熱段被加熱至130，濃度約96%,在段蒸發(fā)器別離段別離出的尿液去二段蒸發(fā)器中，在0.0033MPa，140下濃縮得到含水0.5%的熔融尿素，經(jīng)別離段別離后，熔融尿素自熔融尿素泵送往位于造粒頂部的造粒器進(jìn)展造粒。 閃蒸氣與一段蒸發(fā)氣送至一段蒸發(fā)器冷凝，未凝氣有一段蒸發(fā)噴射器抽至放空總管放空。 二段蒸發(fā)氣進(jìn)入二段蒸發(fā)冷凝器冷凝，其其其凝氣有二段蒸發(fā)噴射器抽至中間冷凝器繼續(xù)冷凝，其不凝氣由二段噴射器抽至放空總管放空。 二段蒸發(fā)冷凝氣以從冷凍工段開到液氨作為冷卻介質(zhì)，液氨吸熱氣化后，氣氨返回冷凍工段。 二 典型機(jī)器設(shè)備選型及論證2.1 尿素合成塔的選型與論證塔設(shè)備的作用是實(shí)現(xiàn)氣汽液相

22、或液液相之間的充分接觸，從而到達(dá)相際間傳熱與傳質(zhì)的目的。按其內(nèi)件構(gòu)造分為填料塔、板式塔，也是目前工業(yè)上應(yīng)用的最廣泛的塔的設(shè)備。尿素合成塔尿塔是生產(chǎn)尿素的關(guān)鍵設(shè)備。由于尿素生產(chǎn)系統(tǒng)中大都是尿液或NH-CO-HO三元溶液，它們的熔點(diǎn)都比擬高，如使用板式塔極易反響結(jié)晶堵塞，會(huì)使生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)展。因此，為了穩(wěn)妥起見(jiàn)，在尿素生產(chǎn)中的塔設(shè)備常采用填料塔。大中型尿素工廠使用的尿素合成塔為襯里的高壓容器。合成塔的外筒為多層卷焊受壓容器，也可以整體鍛造。內(nèi)部襯有一層耐腐蝕的316L不銹鋼板，使筒體和尿素甲銨腐蝕介質(zhì)隔離。外殼保溫，防止熱量外散。這種設(shè)備的容積利用率高，耐腐蝕材料用量少，操作方便可靠。幾股反響物料

23、通常從底部進(jìn)入，呈氣液兩相混合物的形式自下而上，邊反響邊流動(dòng)，不斷生成尿素，尿素濃度不斷上升。反響后的熔融物從塔頂排出，或者通過(guò)一個(gè)溢流管，將液體從塔的底部引出。襯里式尿素合成塔最初采用空塔，不設(shè)置內(nèi)件，塔的高徑比擬大。對(duì)于高徑比小的襯里合成塔，通常設(shè)置混合器或篩板等內(nèi)件，以減少返混的影響。2.2 CO壓縮機(jī)選型與論證 尿素的合成是高溫、高壓下進(jìn)展的;未反響物的回收是在中，低壓下進(jìn)展的。由此決定了在尿素工業(yè)中需要用壓縮機(jī)和泵對(duì)原料CO氣體、原料液氨、循環(huán)液氨、回收的甲銨溶液進(jìn)展升壓并輸送到合成高壓圈。 因?yàn)槟蛩氐暮铣蓧毫υ?3MPa以上，所以二氧化碳?jí)嚎s機(jī)的類型為多段型往復(fù)式壓縮機(jī)或多級(jí)型離心

24、壓縮機(jī)。自70年代起，尿素單系列生產(chǎn)規(guī)模大型化后，普遍才離心式壓縮機(jī)。 由于機(jī)械制造的原因，目前尿素生產(chǎn)規(guī)模大與750，壓力小于20時(shí)，采用離心式壓縮機(jī)：壓力大于20，可采用離心壓縮機(jī)串聯(lián)往復(fù)式壓縮機(jī)：生產(chǎn)規(guī)模大于750，那么選用往復(fù)式壓縮機(jī)。 在該流程工藝下選用往復(fù)式壓縮機(jī)。離心式壓縮機(jī)的主要優(yōu)缺點(diǎn)如下。優(yōu)點(diǎn)： 輸氣量大； 氣體連續(xù)流動(dòng)，無(wú)脈沖，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，振動(dòng)很??； 機(jī)組外形尺寸小，占地面積少； 機(jī)組重量輕，土建根底小； 機(jī)組易損零件少，使用期限長(zhǎng)，維修工作量少； 機(jī)體內(nèi)部不需要潤(rùn)滑，CO氣體不被污染，有利于工藝傳熱過(guò)程； 機(jī)組控制自動(dòng)化程度高，易于操作； 由于轉(zhuǎn)速高，可用蒸汽輪機(jī)直接帶動(dòng)，

25、因而可以使全廠蒸汽合理利用，并可充分利用工藝裝置的副產(chǎn)的低壓蒸汽，節(jié)約了能耗； 機(jī)組連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)周期長(zhǎng)，單臺(tái)機(jī)組年工作日可到330-345天，國(guó)外曾出現(xiàn)過(guò)連續(xù)運(yùn)行450天的記錄。缺點(diǎn)： 氣體的流動(dòng)損失，漏氣損失和輪阻損失比擬大，幫效率較低，一般比往復(fù)式壓縮機(jī)低5%-10%； 對(duì)壓力的適用范圍較窄，一般適用于中、低壓和大流量的場(chǎng)合； 會(huì)產(chǎn)生“喘振； 需要兩機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，那么難于操作； 氣體的密度變化對(duì)離心式壓縮機(jī)的工作影響較大； 離心式壓縮機(jī)的通用性能較差，在輸送不同介質(zhì)時(shí)，其性能差異大；往復(fù)式二氧化塔：離心式壓縮機(jī)適用于大流量，中、低壓力，可靠性好。但是在小流量時(shí)，離心壓縮機(jī)的葉輪制造困難，工作情

26、況不穩(wěn)定。因此當(dāng)需要小流量和高壓力時(shí)那么選用往復(fù)式壓縮機(jī)。其優(yōu)點(diǎn)是效率比離心式壓縮機(jī)高；調(diào)節(jié)氣量時(shí)排氣壓力幾乎不改變。但其缺點(diǎn)是：壓縮機(jī)體積大而且重，因此占地大；構(gòu)造復(fù)雜，易損零、部件多，維修工作量大。 綜上考慮: 在該流程工藝下選用往復(fù)式壓縮機(jī)。2.3 換熱器的選型與論證換熱設(shè)備是使熱量從熱流體傳遞到冷流體的設(shè)備。在工業(yè)生產(chǎn)中換熱設(shè)備的主要作用是使熱量有較高的流體傳遞給溫度較低的流體，是流體溫度到達(dá)工藝過(guò)程規(guī)定的指標(biāo)，以滿足工藝過(guò)程的需要。 在該流程中典型的換熱設(shè)備有第一、二冷凝器，回流冷卻器，第一加熱器、氨回?zé)崞鞯?。下面?duì)這幾個(gè)設(shè)備進(jìn)展選型與論證。 在工業(yè)中常用的換熱器有：固定管板式 固定

27、管板式換熱器昌用焊接的方式將連接收束的管板固定在殼體兩端。它的主要特點(diǎn)是制造方便，緊湊，造價(jià)較低。但由于管板和殼體間的構(gòu)造原因，使得管外側(cè)不能進(jìn)展機(jī)械清洗。另外當(dāng)管壁溫與殼體壁溫之差較大時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力，嚴(yán)重時(shí)會(huì)毀壞換熱器。固定管板式換熱器適用于殼程流體清潔，不易結(jié)垢，或者管外側(cè)污垢能用化學(xué)處理方法除掉的場(chǎng)合，同時(shí)要求殼體壁溫與管子壁溫之差不能太大。一般情況下，該溫差不得大于50.假設(shè)超過(guò)此值，應(yīng)加溫度補(bǔ)償裝置。通常是在殼體上加一膨脹節(jié)。但這種裝置只能用在管壁溫與殼體壁溫與殼體壁溫之差低于60-70及殼程壓力不高的場(chǎng)合。當(dāng)殼程流體表壓超過(guò)0.7MPa時(shí)，由于膨脹節(jié)的材料較厚，難以伸縮而失

28、去對(duì)熱變形的補(bǔ)償作用，此時(shí)不宜采用這種構(gòu)造。浮頭式換熱器 這類換熱器的主要特點(diǎn)是管束可以從殼體中抽出，便于清洗管間和管內(nèi)。管束可以在殼體內(nèi)自由伸縮，不會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力。但這種換熱構(gòu)造較為復(fù)雜，造價(jià)高，制造安裝要求高，由以上特點(diǎn)可以看出浮頭式換熱口碑 應(yīng)用范圍很廣，能在較高的壓力下工作，適用于殼體壁溫與管壁溫差較大或殼唾流體易結(jié)垢的場(chǎng)合。U型管式換熱器 這類換熱器的管束是由彎成U型的傳熱管組成。其特點(diǎn)是管束可以自由伸縮，不會(huì)產(chǎn)生溫差應(yīng)力，構(gòu)造簡(jiǎn)單、造價(jià)比浮頭式低，管外容易清洗。但管板上排列的管子較少。另外由于管束中心一帶存在間隙，且各排管子回彎處曲率不同，長(zhǎng)度不同，幫殼程流體分流不夠均勻，影響傳熱效

29、果。U型管式換熱器適用于殼程流體易結(jié)垢，或殼體壁溫與管壁溫之差較大的場(chǎng)合，但要求管程流體應(yīng)較為清潔，不易結(jié)垢。填料函式換熱器 這類換熱器具有浮頭換熱器的優(yōu)點(diǎn)，這種換熱器的構(gòu)造特點(diǎn)一浮頭式換熱器相類似，浮親耐滴局部露在殼體以外， 在浮頭與殼體的滑動(dòng)接觸面處采用填料函式密封構(gòu)造。由于采用填料函式密封構(gòu)造，使得管束在殼體軸向可以自由伸縮，不會(huì)產(chǎn)生殼壁與管壁熱變形差而引起的熱應(yīng)力。其構(gòu)造較浮頭式換熱器簡(jiǎn)單，加工制造方便。節(jié)省材料，造價(jià)比擬低廉，且管束可以從殼體內(nèi)抽出，管內(nèi)，管間都能進(jìn)展清洗，維修方便。 考慮腐蝕、溫差、壓力、本錢等的影響在該流程下?lián)Q熱器選用U管式換熱器。2.4 泵的選型與論證 泵是把機(jī)

30、械能轉(zhuǎn)換成液體的能量，用來(lái)增壓輸送液體的機(jī)械。 在該流程中有高壓氨泵、高壓甲銨泵、低壓甲銨泵、尿素產(chǎn)品泵等，同樣考慮到尿素生產(chǎn)中物料具有很強(qiáng)的腐蝕性所以在選擇上應(yīng)選擇耐腐蝕的泵。 在各種尿素生產(chǎn)工藝流程中的高壓氨泵和高壓甲銨泵通常采用往復(fù)式柱塞泵。但是所輸送介質(zhì)液氨和氨基甲酸銨性質(zhì)是滲透性強(qiáng)及強(qiáng)腐蝕性，因此柱塞密封填料使用壽命不長(zhǎng)，泵體機(jī)械故障較多，并且有脈動(dòng)的缺點(diǎn)，因而設(shè)備費(fèi)用和維修費(fèi)用較高。高壓甲銨泵、高壓氨泵通常采用離心泵中的離心式高壓泵。隨著尿素工廠的單機(jī)組、大型化的開展，高壓氨泵和高壓氨基甲酸銨泵已經(jīng)較普遍地使用離心式高壓泵。不管裝置生產(chǎn)能力如何，往復(fù)泵的較低功率可以補(bǔ)償較高的維修費(fèi)用。而大裝置往復(fù)泵的裝置費(fèi)用要比離心泵大一些。這說(shuō)明在較大裝置中