年產(chǎn)10萬(wàn)噸尿素工藝設(shè)計(jì)

1、摘要尿素工業(yè)化生產(chǎn)以來(lái)的百余年間，一直是肥料工業(yè)生產(chǎn)的主要品種。本設(shè)計(jì)是年產(chǎn) 10 萬(wàn)年噸尿素二氧化碳?xì)馓岱ɑすに嚨脑O(shè)計(jì)；也介紹了尿素的性質(zhì)、用途、 生產(chǎn)方法和市場(chǎng)的發(fā)展?fàn)顩r；尿素生產(chǎn)以煤為原料，采用改進(jìn)型CO2 汽提法工藝尿素合成中有二氧化碳?jí)嚎s，液氨升壓，合成和氣提，蒸發(fā)、分析和水解以及造粒 等工序。主要進(jìn)行了尿素的工藝計(jì)算、降溫設(shè)備的設(shè)計(jì)、設(shè)備選型，并繪制工藝流 程圖。關(guān)鍵詞 ：尿素，二氧化碳?xì)馓岱?，設(shè)計(jì)計(jì)算用于尿素生產(chǎn)的 CO2中都含有一定量的 CO、H2、CH4、N2 及硫化物等。這是因 為 CO2 來(lái)源于脫碳后的分析氣， 無(wú)論采用什么方法脫碳， 在脫碳液吸收 CO2 的同時(shí)， 還

2、溶解了一定量的 CO、H2、CH4、N2 及硫化物等，當(dāng)脫碳溶液再生時(shí)這些氣體隨同 CO2 一同被分析出來(lái)，另外，通過(guò)加空氣到 CO2 中以對(duì)設(shè)備進(jìn)行防腐保護(hù)。上述氣 體在整個(gè)工藝過(guò)程中極少或完全不冷凝，并隨未反應(yīng)的 NH3 及 CO2 由合成塔頂排放 出來(lái)，經(jīng)過(guò)高壓洗滌塔吸收大部分氨及 CO2，氣體混合物中 H2、CO、 CH4和 O2 濃 度急劇上升，這些可爆氣體的存在是尿素生產(chǎn)的最大安全隱患。尿素主要產(chǎn)品為合成氨、尿素、純堿、氯化銨、精甲醇、復(fù)合肥、精細(xì)化工產(chǎn) 品和熱電產(chǎn)品。尿素生產(chǎn)以煤為原料，采用改進(jìn)型 CO2 汽提法工藝。 CO2 中帶有一 定量的 CO、H2、CH4、N2 及硫化物

3、等，既存在可燃?xì)怏w爆炸的安全隱患，又有硫?qū)?設(shè)備腐蝕的擔(dān)憂。國(guó)內(nèi)已有尿素系統(tǒng)發(fā)生爆炸的先例。一、總 論（一）概述 尿素原料主要是二氧化碳和氨。尿素產(chǎn)品用途廣泛，其主要用作化肥。工業(yè)上 還用作制造脲醛樹(shù)酯、聚氨酯、三聚氰胺 -甲醛樹(shù)脂的原料，在醫(yī)藥、炸藥、制革、 浮選劑、顏料和石油產(chǎn)品脫蠟等方面也有廣泛的作途。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)現(xiàn)有尿素生產(chǎn) 企業(yè) 200多個(gè)，規(guī)模分為大型（引進(jìn) 48 萬(wàn)噸/年以上）、中型（1330 萬(wàn)噸/年以上）、 小型（413 萬(wàn)噸/年），我國(guó)中小氮肥企業(yè)中 90采用煤為原料， 近年來(lái)產(chǎn)能發(fā)展較 快。據(jù)統(tǒng)計(jì)， 20052007年尿素新建裝置增加產(chǎn)能累計(jì) 987 萬(wàn)噸，加上現(xiàn)有裝置產(chǎn)

4、 能的自然增長(zhǎng)， 20052007 年我國(guó)累計(jì)增加尿素產(chǎn)能 1340萬(wàn)噸，到 2007 年底尿素 產(chǎn)能達(dá)到 5300 萬(wàn)噸以上。預(yù)計(jì) 20082009 年新建裝置產(chǎn)能為 715 萬(wàn)噸，到 2009 年 底全國(guó)尿素產(chǎn)能將達(dá)到 6000 萬(wàn)噸。1產(chǎn)品用途尿素主要用作化肥。工業(yè)上還用作制造脲醛樹(shù)酯、聚氨酯、三聚氰胺-甲醛樹(shù)脂的原料，在醫(yī)藥、炸藥、制革、浮選劑、顏料和石油產(chǎn)品脫蠟等方面也有廣泛的作 途。尿素加熱至 200時(shí)生成固態(tài)的三聚氯酸（即氰尿酸） 。三聚氰酸的衍生物三氯 異氰尿酸、二氯異氰酸鈉、異氰尿酸三（ 2-羥乙酯）、異氰尿酸三（烯丙基）酯、三 （3，5-二叔丁基 -4-羥基芐基）異氰酸酯、

5、異三聚氰酸三縮水甘油醚、氰尿酸三聚氰 胺絡(luò)合物等有許多重要使用。前兩者是新型高檔消毒、漂白劑，三氯異氰尿酸全世 界總所產(chǎn)能力超過(guò) 8 萬(wàn)噸4 。2尿素的基本信息（ 1）尿素分子式： CH4N2O；相對(duì)分子質(zhì)量： 6006。（2）外觀：無(wú)色或白色針狀， 或棒狀結(jié)晶體， 工業(yè)品為白色略帶微紅固體顆粒， 無(wú)臭無(wú)味。（ 3）密度： 1335g/mm。（4）熔點(diǎn)： 132 7 C。（5）溶解性：溶于水、醇，不溶于乙醚、氯仿，呈微堿性。（6）CAS 號(hào):57-13-63 產(chǎn)品市場(chǎng)需求 國(guó)內(nèi)大部分地區(qū)尿素市場(chǎng)行情基本平穩(wěn)，市場(chǎng)需求清淡，市場(chǎng)信心不足。國(guó)內(nèi) 尿素市場(chǎng)需求持續(xù)疲軟，但在國(guó)際尿素價(jià)格漲勢(shì)不減的情況

6、下，國(guó)內(nèi)尿素出口形勢(shì) 向好，受出口影響局部地區(qū)尿素價(jià)格出現(xiàn)了小幅波動(dòng)，然而國(guó)內(nèi)需求市場(chǎng)氣氛持續(xù) 冷清，市場(chǎng)成交較為有限，因此市場(chǎng)價(jià)格波動(dòng)甚微，市場(chǎng)人士預(yù)計(jì)尿素市場(chǎng)行情將 繼續(xù)以穩(wěn)為主，不乏小幅調(diào)整。西北市場(chǎng)：西北地區(qū)尿素市場(chǎng)行情平穩(wěn)。 陜西主流報(bào)價(jià)在 1600元/噸左右， 市場(chǎng) 批發(fā)價(jià)在 1600 元/噸左右。甘肅主流報(bào)價(jià)在 1520元/噸左右，市場(chǎng)批發(fā)價(jià)在 1600 元/ 噸左右。新疆主流報(bào)價(jià)在 1600 元/噸，市場(chǎng)批發(fā)價(jià)在 1680元/噸左右。寧夏地區(qū)主流 報(bào)價(jià)在 1570 元/噸，市場(chǎng)發(fā)價(jià)在 1620元/噸左右。4尿素產(chǎn)量2006年全國(guó)尿素總產(chǎn)量 45786 萬(wàn)噸（實(shí)物），同比增長(zhǎng) 1

7、01%,其中大型引進(jìn)2裝置企業(yè)生產(chǎn)尿素 12879 萬(wàn)噸（占全國(guó)尿素的 28%）；2007 年尿素產(chǎn)量 49875 萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng) 109%,其中大型引進(jìn)裝置生產(chǎn) 13163 萬(wàn)噸（占全國(guó) 264%）； 2008 年全國(guó)生產(chǎn)尿素約 51041 萬(wàn)噸，同比增加 10 2%，其中大型引進(jìn)裝置生產(chǎn) 13239 萬(wàn)噸，（占全國(guó) 245%）?？梢钥闯觯鼉赡?，全國(guó)尿素產(chǎn)量年增長(zhǎng)率基本 在 10%以上，其中大化肥增長(zhǎng)率和全國(guó)產(chǎn)量增長(zhǎng)率持平。（二）尿素的國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀及發(fā)展水平1尿素的國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀2009年 7月，全國(guó)尿素產(chǎn)量為 2636574萬(wàn)噸，去年同期為 2292333萬(wàn)噸,1-7 月累計(jì)產(chǎn)量為 171

8、82346 萬(wàn)噸,同比增長(zhǎng) 95%。其中山東省 7 月產(chǎn)量為 391795 萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng) 8 3%。無(wú)煙煤市場(chǎng)走勢(shì)暫穩(wěn)，但市場(chǎng)成交情況依舊較為不理想，前期維持零庫(kù)存的煤 炭企業(yè)目前也已經(jīng)開(kāi)始逐步增加庫(kù)存，部分市場(chǎng)人士表示，由于下游企業(yè)需求量持 續(xù)不振，不排除近期無(wú)煙煤價(jià)格繼續(xù)下調(diào)?，F(xiàn)晉城地區(qū)無(wú)煙煤洗中塊、洗小塊主流 價(jià)格分別為 810-900元/噸、790-840 元/噸；陽(yáng)泉地區(qū)無(wú)煙煤洗中塊、洗小塊主流價(jià) 格分別為 900 元/噸、800 元/噸。國(guó)內(nèi)尿素市場(chǎng)由于市場(chǎng)信心的恢復(fù)，出口及淡儲(chǔ)政策的落實(shí)，局部性的，階段 性的機(jī)會(huì)依然存在。2尿素技術(shù)發(fā)展水平 世界尿素技術(shù)研究和發(fā)展的總體趨勢(shì)主要

9、體現(xiàn)在六個(gè)方面：一是較高的工藝效 率，以減少原材料消耗和降低能耗；二是較高的裝置運(yùn)行可靠性，以實(shí)現(xiàn)安全、低 腐蝕、高開(kāi)工率、易操作；三是高產(chǎn)品質(zhì)量，滿足用戶需要；四是低環(huán)境污染，減 少?gòu)U水和粉塵排放；五是改進(jìn)設(shè)備材料，減緩腐蝕、延長(zhǎng)使用壽命；六是優(yōu)化工藝在目前眾多典型工藝流程中，建廠最多的是二氧化碳汽提和氨汽提工藝。隨著 汽提法尿素工藝的日趨成熟，原料利用率和能量利用率已達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。為實(shí)現(xiàn)以 最小投入獲得最大效率和效益的新目標(biāo)，汽提工藝的技術(shù)專利商積極實(shí)施了對(duì)傳統(tǒng)工藝流程的完善改造，重點(diǎn)突出了改善裝置運(yùn)轉(zhuǎn)的安全性、降低消耗、減少環(huán)境污 染等方面，把技術(shù)進(jìn)步放在提高裝置整體效率上；尤其是在九十

10、年代后期，隨著新 型耐蝕材料和設(shè)備結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，促進(jìn)了尿素生產(chǎn)技術(shù)水平的提高。二、尿素生產(chǎn)原理尿素的生產(chǎn)可以天然氣、煤炭、重油等為原料。中國(guó)的能源儲(chǔ)備具有“缺油、 少氣、有煤”的特點(diǎn)，和之相適應(yīng)，國(guó)內(nèi)尿素產(chǎn)業(yè)也形成了獨(dú)特的工藝路線結(jié)構(gòu)： 中、東部企業(yè)的生產(chǎn)原料以煤炭為主，而西部大型裝置特別是中石油下屬的尿素企 業(yè)均以天然氣為原料。目前國(guó)內(nèi)尿素原料構(gòu)成比例為：煤基企業(yè)占72%，氣基企業(yè)占 26%，其余 2% 則為油基企業(yè)。制造尿素的原料是天然氣、煤或石油之一和空氣轉(zhuǎn) 化成氨和二氧化碳。由液氨和二氧化碳?xì)怏w直接合成尿素的總反應(yīng)式為：2NH 3+CO2(NH 2)2CO+H2O 這是一個(gè)可逆的放熱反應(yīng)

11、。實(shí)際上，該反應(yīng)分兩步進(jìn)行。第一步由氨和二氧化碳生 成中間產(chǎn)物氨基甲酸銨 NH4COONH2，簡(jiǎn)稱甲銨。第二步是甲銨脫水生成尿素，其 反應(yīng)式為：2NH3+CO2 NH2CO2NH4+15947kJ(2-1)NH2CO2NH4NH2CONH2+H2O -2849kJ(2-2)式(2-1)是強(qiáng)放熱反應(yīng)，在常壓下反應(yīng)速度很慢 ,加壓下則很快。式 (2-2)是溫和的吸熱 反應(yīng)。當(dāng)溫度為 170 190,氨和二氧化碳的摩爾比為 20，壓力高到足以使反應(yīng)物得 以保持液態(tài)時(shí)，甲銨轉(zhuǎn)化成尿素的轉(zhuǎn)化率 (以 CO2 計(jì))為 50；其反應(yīng)速率隨溫度的 提高而增大。當(dāng)溫度不變時(shí)，轉(zhuǎn)化率隨壓力的升高而增大，轉(zhuǎn)化率達(dá)到

12、一定值后， 繼續(xù)提高壓力，不再有明顯增大，此時(shí)，幾乎全部反應(yīng)混合物都以液態(tài)存在。三、尿素的生產(chǎn)方法(一)水溶液全循環(huán)法水溶液全循環(huán)法是 20 世紀(jì) 60 年代以來(lái)的經(jīng)典生產(chǎn)工藝。水溶液全循環(huán)法為尿4素生產(chǎn)的發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)，不僅使生產(chǎn)能力大大增加而且使二氧化碳和氨的消 耗大大降低，因此它曾經(jīng)被廣泛地采用。該法存在的主要問(wèn)題有以下幾點(diǎn)。1 能量利用低。尿素合成系統(tǒng)總的反應(yīng)是放熱的，但因加入大量過(guò)剩氨以調(diào) 節(jié)反應(yīng)溫度，反應(yīng)熱沒(méi)有利用。2 一段甲銨泵腐蝕嚴(yán)重。高濃度甲銨液在 9095 度時(shí)循環(huán)入合成塔，加劇了 對(duì)甲銨泵的腐蝕，因此一段甲銨泵維修頻繁，是水溶液全循環(huán)法的突出弱點(diǎn)。3 流程過(guò)于復(fù)雜。（

13、二）氨氣提法氨氣提法 20世紀(jì)70年代初實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化， 雖然不如二氧化碳?xì)馓岱ㄊ褂脧V泛， 但現(xiàn)在有后來(lái)居上的趨勢(shì)。含氨量高，回收反應(yīng)熱多，設(shè)備腐蝕低，機(jī)械設(shè)備投資 少，操作穩(wěn)定。（三）二氧化碳?xì)馓岱ǘ趸細(xì)馓岱ㄊ?20 世紀(jì) 60 年代后期開(kāi)發(fā)出的生產(chǎn)工藝，現(xiàn)在已成為世界上 建廠最多、生產(chǎn)能力最大的生產(chǎn)方法。它的主要特點(diǎn)如下。1采用和合成等壓的原料二氧化碳?xì)馓嵋苑纸馕崔D(zhuǎn)化的大部分甲銨和游離氨， 殘余部分只需再經(jīng)過(guò)一次低壓加熱閃蒸分解即可。從而免去了操作條件苛刻、腐蝕 嚴(yán)重的一段甲銨泵。縮減了流程和設(shè)備，并使操作控制簡(jiǎn)化 2。2高壓冷凝器和合成等壓下冷凝氣提氣，冷凝溫度較高，返回合成塔的水量較

14、 少，有利于轉(zhuǎn)化率的提高。同時(shí)有可能利用冷凝過(guò)程生成甲銨時(shí)放出的大量生成熱 和冷凝熱來(lái)副產(chǎn)低壓蒸汽，除氣提塔需不加蒸汽外，低壓分解、蒸發(fā)及解吸等工序 都可以利用副產(chǎn)蒸汽，從總體上看可以降低蒸汽的消耗及冷卻水用量。3二氧化碳?xì)馓岱ㄖ械母邏翰糠郑?，如高壓冷凝器的甲銨液及來(lái)自高壓洗滌器的甲銨液，均采用液位差使液氣物料自流返回合成系統(tǒng)，不需用甲銨泵輸送，不僅 可以節(jié)省設(shè)備和動(dòng)力，且操作穩(wěn)定。但為了造成一定的位差就不得使設(shè)備之間保持 一定的位差。因此，需要巨大的高層結(jié)構(gòu)來(lái)支撐設(shè)備。4由于采用二氧化碳?xì)馓幔x用的合成塔操作壓力較低（14-15MPa），因此 節(jié)省了壓縮機(jī)和泵的動(dòng)力消耗，同時(shí)也降低了壓縮

15、機(jī)、合成塔的耐壓要求。便于采 用蒸汽透平驅(qū)動(dòng)的離心式二氧化碳?jí)嚎s機(jī)，對(duì)強(qiáng)化設(shè)備的生產(chǎn)能力和提高熱能利用 十分有利。5在整個(gè)流程中循環(huán)的物料量較少，動(dòng)力消耗較低。但是較低的氨碳比又使得 在高壓部分物料對(duì)設(shè)備的腐蝕嚴(yán)重。另外，因氨碳比低，氨量少，故縮二脲生成量 高。通過(guò)以上綜述及比較，本設(shè)計(jì)我選用了二氧化碳?xì)馓岱ㄉa(chǎn)尿素。四、工藝條件及工藝流程概述和流程圖（一）工藝流程概述和流程圖1工藝流程概述由液氨和二氧化碳合成尿素反應(yīng)液從合成塔 1 底部排出，經(jīng)液位控制閥流入氣 提塔 2 的頂部，溫度約為 183 度，經(jīng)液氣分布器均勻流入氣提塔內(nèi)，和氣提塔底部 進(jìn)入的二氧化碳?xì)庠诠軆?nèi)逆流氣提，氣提塔管外用 2

16、1MPa 蒸汽加熱，將大部分甲 銨和過(guò)剩氨分解及解吸，氣提后尿液由塔底引出，經(jīng)自動(dòng)減壓閥降壓到03MPa。由于降壓，甲銨和過(guò)剩氨進(jìn)一步分解、氣化，吸取尿液內(nèi)部的熱量，使溶液溫度下 降到約 107 度。氣液混合物進(jìn)入精餾塔 3，噴灑在鮑爾環(huán)填料上， 然后尿液從精餾塔 填料段底部送入循環(huán)加熱器 4，被加熱到約 135 度時(shí)，返回精餾塔下部分離段。 在此 氣液分離，分離后的尿液含甲銨和過(guò)剩氨極少，主要是尿素和水，由精餾塔底部引 出，經(jīng)減壓后再進(jìn)入真空蒸發(fā)系統(tǒng)。氣提塔頂部出來(lái)的氣體（含氨氣 40%，二氧化碳 60%），進(jìn)入高壓甲銨冷凝器 5 內(nèi)，和高壓噴射器來(lái)的原料液氨和回收的甲銨液反應(yīng)，大部分生成甲

17、銨，其反應(yīng)熱 由管外副產(chǎn)蒸汽移走。反應(yīng)后的甲銨液及未反應(yīng)的氨氣、二氧化碳?xì)夥謨陕愤M(jìn)入尿 素合成塔底部，在此未反應(yīng)的氨、二氧化碳繼續(xù)反應(yīng)，同時(shí)甲銨脫水生成尿素。尿 素合成塔頂部引出的未反應(yīng)氣，主要含氨、二氧化碳及少量水、氮?dú)?、氫氣、氧?等氣體，進(jìn)入高壓洗滌器 6 上部的防爆空間，再引入高壓洗滌器下部的浸沒(méi)式冷凝器冷卻管內(nèi)。管外用封閉的循環(huán)水冷卻，使管內(nèi)充滿甲銨液，未冷凝的氣體在此鼓 泡通過(guò)，其中氨和二氧化碳大部分被冷凝吸收，含有少量氨、二氧化碳及惰性氣體 再進(jìn)入填料段。由高壓甲銨泵 16 打來(lái)的甲銨液經(jīng)由高壓洗滌器頂部中央循環(huán)管，進(jìn) 入填料段和上升氣體逆流相遇，氣體中的氨和二氧化碳再次被吸收。

18、吸收氨和二氧 化碳的濃甲銨液溫度約 160 度，由填料段下部引入高壓噴射器循環(huán)使用。未被吸收 的氣體由高壓洗滌器頂部引出經(jīng)自動(dòng)減壓后進(jìn)入吸收塔 7 下部，氣體經(jīng)吸收塔兩段 填料和液體逆流接觸后，幾乎將氨和二氧化碳全部吸收，惰性氣體由塔頂放空。精餾塔下部分離段出來(lái)的氣體經(jīng)氣囪和噴淋液在填料段逆流接觸，進(jìn)行傳質(zhì)和 傳熱。尿液中易揮發(fā)組分氨、二氧化碳從液相解吸并擴(kuò)散到氣相，氣體中難揮發(fā)組 分水向液相擴(kuò)散，在精餾塔底得到難揮發(fā)組分尿素和水含量多的溶液。氣相得到易 揮發(fā)組分氨、二氧化碳的氣體，這樣降低了精餾塔出口氣體中的水含量，利于減少 循環(huán)甲銨液中的水含量。由精餾塔頂引出的氣體和和解吸塔 11 頂部出

19、來(lái)的氣體一并 進(jìn)入低壓甲銨冷凝器 8，同低壓甲銨冷凝器液位槽 9 的部分溶液在管間相遇， 冷凝并 吸收，其冷凝熱和生成熱靠循環(huán)泵 14 和冷卻器 15 強(qiáng)制循環(huán)冷卻，然后氣、液混合 進(jìn)入液位槽 9 進(jìn)行分離。被分離的氣體進(jìn)入吸收器 10 的鮑爾環(huán)填料層，吸收劑是由 吸收塔來(lái)的部分循環(huán)液和吸收器本身的部分循環(huán)液， 經(jīng)由吸收器循環(huán)泵 17 和吸收器 循環(huán)冷卻器 18 冷卻后噴灑在填料層上，氣液在吸收器填料層逆流接觸，將氣體中氨 和二氧化碳吸收，未吸收的惰性氣體由塔頂放空，吸收后的部分甲銨液由塔底排出， 經(jīng)高壓甲銨泵 16 打入高壓洗滌器作吸收劑。蒸發(fā)系統(tǒng)回收的稀氨水進(jìn)入氨水槽24，大部分經(jīng)解吸塔給

20、料泵 20 和解吸塔熱交換器 21，打入解吸塔 11頂部，塔下用 04MPa 蒸汽加熱，使氨水分解，分解氣由塔頂引出去低壓甲銨冷凝器，分解后的廢水由塔 底排放 5。2工藝流程圖圖 1 二氧化碳?xì)馓?、循環(huán)、回收過(guò)程的工藝流程1-合成塔 2- 氣提塔 3- 精餾塔 4- 循環(huán)加熱器 5- 高壓甲銨冷凝器 6- 高壓洗滌器 7- 吸收塔 8- 低壓甲銨冷凝器 9- 液位槽 10- 吸收器 11- 分析塔 12- 吸收塔循環(huán)泵 13- 循環(huán)冷凝器 14- 循環(huán)泵 15- 冷卻器 16- 高壓甲銨泵 17- 吸收器循環(huán)泵 18- 吸收器循環(huán)冷卻器 19- 閃蒸槽冷液泵 20- 分析塔給料泵 21- 分析

21、塔熱交換器 22- 吸收塔給料升壓泵 23- 頂部加料冷卻器 24- 氨水槽（二）工藝條件1溫度 因?yàn)榧卒@的分解反應(yīng)，過(guò)量氨及游離二氧化碳的解吸都是大量吸熱的過(guò)程。所 以，在設(shè)備材料允許的情況下，應(yīng)盡量提高氣提操作溫度，以利于氣提過(guò)程的進(jìn)行。 但是，溫度太高則腐蝕嚴(yán)重，同時(shí)加劇副反應(yīng)的發(fā)生，這將影響尿素的產(chǎn)量和質(zhì)量。 工業(yè)生產(chǎn)上，氣提塔操作溫度一般選為 190 度左右。通常用 21MPa的蒸汽加熱以 維持塔內(nèi)溫度。2壓力 從氣提的要求來(lái)看，采用較低的氣提操作壓力，有利于甲銨的分解和過(guò)量氨的 解吸，這樣能減少低壓循環(huán)分解的負(fù)荷，同時(shí)提高氣提效率。但是，實(shí)際生產(chǎn)中二 氧化碳?xì)馓岵僮魇遣捎煤秃铣刹僮?/p>

22、等壓的條件進(jìn)行的， 因?yàn)檫@樣有利于熱量的回收， 同時(shí)能降低冷卻水和能量消耗。如果采用較低的壓力，會(huì)使尿素合成率降低，從而增大氨和二氧化碳的循環(huán)量，同時(shí)還會(huì)使氣提后氣體中水含量增加，使返回甲銨液 濃度降低，影響合成率。3液氣比 氣提塔的液氣比是指進(jìn)入氣提塔的尿素熔融物和二氧化碳的質(zhì)量比，它是由尿 素合成反應(yīng)本身的加料組成確定的，不可以任意改變。從理論上計(jì)算，氣提塔中的 液氣比為 387，生產(chǎn)上通常控制在 4 左右，液氣比的控制是很重要的。當(dāng)塔內(nèi)液氣 比太高時(shí)，氣提效率顯著下降；液氣比太低，易行成干管。造成氣提管缺氧而嚴(yán)重 腐蝕。在生產(chǎn)上，除了控制氣提塔的液氣比外，還要嚴(yán)格要求氣提塔中的液氣均勻

23、分布。4停留時(shí)間 尿素熔融液在氣提塔內(nèi)停留時(shí)間太短，甲銨和過(guò)量氨來(lái)不及分解，達(dá)不到氣提 的要求；但停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，氣提塔生產(chǎn)強(qiáng)度降低，同時(shí)副反應(yīng)加劇，影響產(chǎn)品產(chǎn)量 和質(zhì)量。一般氣提塔內(nèi)尿液停留時(shí)間以 1min 為宜。五、工藝計(jì)算用常壓精餾塔分離尿素 -二氧化碳混合液。 要求年產(chǎn) 10 萬(wàn)噸尿素(年生產(chǎn)天數(shù)為 320 天)，其含量為 90%，進(jìn)料組成為 40%，塔釜?dú)堃航M成為 01%(以上均為尿素 的質(zhì)量分?jǐn)?shù))，泡點(diǎn)進(jìn)料，進(jìn)料溫度為 160 度，R=15Rmin，物系的相對(duì)揮發(fā)度為 17， 試計(jì)算：(1)進(jìn)料量及塔釜?dú)堃毫? kmol/h )；(2)若 R=1 5Rmin 求實(shí)際回流比。理論塔板數(shù)

24、 8 。可根據(jù)精餾塔的物料衡算來(lái)求得進(jìn)料液 (F)、塔頂?shù)酿s出液 (D)和塔釜液 (W) 公式：總物料平衡FD+W ( 5 1)易揮發(fā)組分平衡F X FDX D+WXw (52)式中 F 原料液摩爾流量， kmol h； D 餾出液摩爾流量， kmolh； W 釜?dú)堃耗柫髁浚?kmolh； XF 料液中易揮發(fā)組分的摩爾分?jǐn)?shù)；XD 餾出液中易揮發(fā)組分的摩爾分?jǐn)?shù)；XW 釜?dú)堃褐幸讚]發(fā)組分的摩爾分?jǐn)?shù)。解： （ 1）由題意可知，尿素的物質(zhì)量：n=m/M=10106/60=166667kg/kmolD=n/t=10 106/60 32024=21 7kmol/hD/F=X F- Xw /X D- Xw

25、217/F=04-0001/09-0001F=493 kmol/h由 F=D+W ，得W=F-D=49 3-217=276 kmol/h所以：進(jìn)料量 F=493 kmol/h；塔釜?dú)堃毫?W=276 kmol/h （2）因泡點(diǎn)進(jìn)料， xq= XF 故：yq= xq/1+（ -1） xq=1704/1+（17-1） 0 4=0 53Rmin= XD - yq/ yq -xq=09-053/053-04=2846 所以，回流比 R=15Rmin=152846=4 269（3） 因全回流操作所需的理論板數(shù)為：Nmin =lgX D /（1- X D）（1- XW）/ X W）/lg =lg0 4/（

26、1-04）/（1-0001）/0001/ lg17=138所以：R- Rmin/R+1=4269-2846/4269+1=027N-Nmin/N+2=0 35將 Nmin=138 代入上式，求得 NN=22 3（不包括再沸器 ）用逐板計(jì)算法可求得 N=22（不包括再沸器 ）六、設(shè)計(jì)總結(jié)在大學(xué)的學(xué)習(xí)過(guò)程中，畢業(yè)設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，是我們步入社會(huì)參和實(shí)際10工程建設(shè)的一次極好的演示，我十分有幸能提早把畢業(yè)設(shè)計(jì)和實(shí)際工程有機(jī)的結(jié)合起來(lái)在大學(xué)的學(xué)習(xí)過(guò)程中 10。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)受益匪淺，讓我能夠把所學(xué)同工程實(shí)際生產(chǎn)相結(jié)合。在此設(shè)計(jì)前 對(duì)前人的同類設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討研究后，從中領(lǐng)會(huì)了設(shè)計(jì)原理及方法，然后就結(jié)合

27、自 己的一些知識(shí)及經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行并完成了我自己畢業(yè)設(shè)計(jì)，現(xiàn)在我把整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程所獲得 的知識(shí)及經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行一個(gè)總結(jié)， 通過(guò)這些經(jīng)驗(yàn)希望能給自己今后的學(xué)習(xí)工作提供幫助。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我更加熟悉了從理論到實(shí)踐的跨越。從當(dāng)初的查閱圖書，到現(xiàn) 在的設(shè)計(jì)成功，這中間有很多值得回味的地方。并且也是我對(duì)課本知識(shí)一次回顧， 尤其是工藝計(jì)算使我更熟悉了化工原理中的有關(guān)計(jì)算。也對(duì)合成尿素的生產(chǎn)工藝更 加了解，尤其是二氧化碳?xì)馓岱ㄉa(chǎn)工藝的掌握。也了解了尿素生產(chǎn)的技術(shù)水平。這次的設(shè)計(jì)，從選題到實(shí)現(xiàn)，幾乎都是自己獨(dú)立完成的。整個(gè)過(guò)程中，從需求 分析到設(shè)計(jì)、測(cè)試，我都力求規(guī)范化和文檔化，努力讓自己以前學(xué)的知識(shí)運(yùn)用到本 網(wǎng)站的開(kāi)發(fā)中，盡量保證整個(gè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)進(jìn)度和質(zhì)量，順利完成這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)， 為自己的大學(xué)生涯畫上一個(gè)完美的句號(hào)。參考文獻(xiàn)付艷華氣提法尿素生產(chǎn)工藝的比較