尿素工藝流程培訓(xùn)

1、CO2氣提法尿素流程氣提法尿素流程王小紅王小紅2012年年8月月20日日尿素生產(chǎn)崗位任務(wù)尿素生產(chǎn)崗位任務(wù) 將液氨與CO2氣體及循環(huán)回收的氨基甲酸銨溶液在壓力為14.5MPa左右，溫度在180185的條件下合成氣提，并對(duì)未反應(yīng)物進(jìn)行一段分解，兩段吸收，解吸水解，使之循環(huán)回收至高壓圈，重新參與合成。主廠房一樓的運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備，承擔(dān)尿素生產(chǎn)工藝流程中的液體輸出任務(wù)，泵房操作工負(fù)責(zé)各類泵起動(dòng)和停車的操作及協(xié)助總控崗位做好高壓系統(tǒng)氣提塔塔底和工藝框架一樓的開停，并維持各類泵的正常運(yùn)行，為總控生產(chǎn)提供可靠保證。大顆粒崗位將精餾塔出來67左右的尿液經(jīng)閃蒸及蒸發(fā)系統(tǒng)真空加熱提濃至95的熔融尿素，送往造粒室加工成合格

2、的固體尿素。合成尿素原理 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） + 119.2KJ/mol A 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）- 15.5KJ/mol B 總的反應(yīng)方程式：總的反應(yīng)方程式： 2NH3(液)+CO2(氣) CO(NH2)2(液)+H2O(液)+103.7KJ/mol式（式（A）也稱為甲銨的生成反應(yīng)，是強(qiáng)放熱、體積縮小的可逆反應(yīng)。在一定的工藝條件下，如能及時(shí)地移走反應(yīng)熱，甲銨的生成反應(yīng)可以在瞬間達(dá)到平衡。式（式（B

3、）也稱為尿素的生成反應(yīng)，必須在液相下才能進(jìn)行，是一個(gè)吸熱的可逆反應(yīng)。該反應(yīng)進(jìn)行得很緩慢，需要很長時(shí)間才能達(dá)到平衡。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，并不是所有的甲銨都能轉(zhuǎn)化為尿素，而是只有一部分，轉(zhuǎn)化率大約為55-59%。 使甲銨液處于液相狀態(tài)的條件：使甲銨液處于液相狀態(tài)的條件： 溫度必須高于其熔點(diǎn)熔點(diǎn)154；壓力必須高于其平衡壓力平衡壓力8MPa。高壓系統(tǒng)流程圖高壓系統(tǒng)方框圖高壓系統(tǒng)流程簡述高壓系統(tǒng)流程簡述 氨 氨從球罐來壓力為2.0MPa，溫度為20以下的液氨經(jīng)液氨過濾器，除去液氨中夾帶的固體雜質(zhì)和油類后進(jìn)入氨泵。用高壓氨泵增壓至約16.0MPa，然后經(jīng)過高壓噴射器(201L)送入高壓冷凝器，液氨流量通

4、過變頻進(jìn)行調(diào)節(jié)。 CO2 從變壓吸附來的CO2，經(jīng)CO2機(jī)壓縮至15 MPa，溫度約40，經(jīng)過CO2加熱器加熱至150200去脫氫反應(yīng)器，用以Al2O3為載體的鉑觸煤，將CO2氣中的H2脫除至50ppm以下，反應(yīng)放出的熱量使CO2氣體溫度升高(1氫約升高45)。然后經(jīng)高壓CO2冷卻器冷卻至110后進(jìn)入氣提塔。高壓系統(tǒng)流程簡述高壓系統(tǒng)流程簡述高壓合成經(jīng)溢洗管漏斗而離開合成塔的反應(yīng)混合物，用手動(dòng)液位調(diào)節(jié)閥HV201使之排至氣提塔，同時(shí)在合成塔出液管上加入防腐用的雙氧水，占總流量的50，一同進(jìn)入氣提塔，在氣提塔中用液體分布器把混合物均勻地分配到氣提管內(nèi)，CO2氣體和反應(yīng)混合物逆流通過氣提管，引起氨分

5、壓的降低，其結(jié)果使甲銨開始分解，從高壓蒸汽飽和器來的飽和蒸汽在氣提管處加熱，以提供甲銨分解所需的熱量。加熱蒸汽壓力由高壓蒸汽飽和器的壓力調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制，使出氣提塔的液體含約68(WT)NH3。氣提塔殼側(cè)蒸汽冷凝液從三個(gè)不同標(biāo)高的管口排到高壓蒸汽飽和器(902F)，再經(jīng)高壓蒸汽飽和器出液調(diào)節(jié)閥(LIC901)進(jìn)入中壓蒸汽飽和器(903F)，從氣提塔出來的液體經(jīng)氣提塔出液調(diào)節(jié)閥(LV203)排至循環(huán)工序。以氣提塔頂出來的氣體進(jìn)入高壓甲銨冷凝器(202C)頂部，液氨邊送到該設(shè)備的頂部，其重要調(diào)節(jié)到使合成塔出口氣體中的NH3/CO2分子比為33.5，以得到生成尿素的最佳條件。在高壓甲銨冷凝器(202C

6、)頂部上述兩物料混合并分配到冷凝管內(nèi)，管內(nèi)是甲銨液，殼側(cè)為蒸汽冷凝液和蒸汽，管內(nèi)氨和CO2發(fā)生冷凝時(shí)所釋放的熱量用于殼側(cè)產(chǎn)生低壓蒸汽，所需冷凝液由冷凝液泵送入低壓汽包(201F)，汽包壓力由低壓汽包壓力調(diào)節(jié)閥PIC213控制。高壓系統(tǒng)流程簡述高壓系統(tǒng)流程簡述 在高壓甲銨冷凝器202C中未冷凝的NH3和CO2進(jìn)入合成塔201D反應(yīng)，放出熱量供甲銨脫水吸熱反應(yīng)用，合成塔氣相溫度002/1溫度(180183)和到高壓洗滌器203C氣體中的惰氣含量是高壓甲銨冷凝器202C冷凝率是否合適的在到高壓甲銨冷凝器202C去的氨管線上沒有高壓噴射器(201L)，高壓洗滌器203C排出的甲銨液管線與高壓噴射器20

7、1L相連，以保證高壓洗滌器203C的甲銨液能進(jìn)入高壓甲銨冷凝器202C，提高了高壓甲銨冷凝器202C冷凝效果。 反應(yīng)混和物通過溢流管流到氣提塔，合成塔液位保持在溢流管漏斗上面至少1米，以防CO2倒流，液位由HV201調(diào)節(jié)，未反應(yīng)的NH3和CO2及含約68的惰氣的混合氣由合成塔201D送入高壓洗滌器洗滌。 在高壓洗滌器中，NH3與CO2得到充分冷凝，冷凝熱由高調(diào)水帶走，高壓甲銨泵把循環(huán)工序的甲銨液送到高壓洗滌器，用作吸收液。高壓系統(tǒng)流程簡述高壓系統(tǒng)流程簡述 出高壓洗滌器203C高調(diào)水送到精餾塔下部加熱器301ECB，在此將熱量傳給尿液，再由高調(diào)水冷卻器至115130后又返回高壓洗滌器，高調(diào)水的流

8、量經(jīng)高調(diào)水冷卻器902C的旁路閥調(diào)節(jié)使之維持約在170m3/h左右，高調(diào)水系統(tǒng)壓力由恒壓槽來恒定，高調(diào)水需補(bǔ)液時(shí)，可用沖洗水泵來的蒸汽冷凝液來補(bǔ)入。 經(jīng)鼓泡吸收后，未冷凝的氣體在洗滌段內(nèi)進(jìn)一步用低壓循環(huán)系統(tǒng)來的甲銨液洗滌，使NH3和CO2幾乎全部冷凝吸收下來。 約165的甲銨液從高壓洗滌器203C的溢流管流到高壓噴射器，再經(jīng)高壓冷凝器返回合成塔并轉(zhuǎn)化尿素。高壓洗滌器出口設(shè)有一個(gè)惰氣放空閥(HV202)，通過該閥的惰氣中含有少量的NH3、CO2和水，經(jīng)惰氣放空筒用解吸液洗滌后排入大氣。低壓分解吸收流程圖低壓分解吸收流程圖低壓吸收系統(tǒng)流程簡述低壓吸收系統(tǒng)流程簡述 從氣提塔201C底部出來的液體經(jīng)減

9、壓進(jìn)入精餾塔頂部，均勻地噴灑在精餾塔的填料層上，然后自上而下和上升的135分解氣逆流接觸，溫度上升至120左右，尿液從301E底部送到底部和中部、頂部循環(huán)加熱器，在此分別用高調(diào)水和0.6MPa蒸汽將其溫度提高到約140，使甲銨再次發(fā)生分解。 用精餾塔出口調(diào)節(jié)閥TIC301來調(diào)節(jié)進(jìn)入頂部循環(huán)加熱器的蒸汽壓力，在循環(huán)分離段中氣液相發(fā)生分離，氣體通過精餾塔填料段進(jìn)行熱質(zhì)交換后，從精餾塔301E塔頂出口管進(jìn)入低甲冷，冷凝吸收。 離開精餾塔分離段的尿液位液位調(diào)節(jié)閥LV301送至閃蒸槽，閃蒸槽301F真空度由HV701控制，閃蒸使尿液中部分氨、CO2、H2O揮發(fā)，尿液由135降至9095，濃度增加到約72

10、74，流入尿液小槽，閃蒸氣相去閃蒸冷凝器冷凝。低壓吸收系統(tǒng)流程簡述低壓吸收系統(tǒng)流程簡述 精餾氣回流泵來回流液及工藝液在低甲冷進(jìn)行浸沒式冷凝吸收，為了移走冷凝熱，低甲冷用低調(diào)水進(jìn)行冷卻，現(xiàn)低調(diào)水是由化水送來的脫鹽水與系統(tǒng)換熱后熱脫鹽水混合后溫度控制在5055，一部分熱脫鹽水送至電廠，出301C的汽液混合物進(jìn)入低壓液位槽進(jìn)行氣液分離，氣相及回流冷氣相同時(shí)進(jìn)入鼓泡塔，經(jīng)吸收塔給料泵打來的解吸液吸收后再進(jìn)入常壓吸收塔，液相返回氨水槽，氣體至放空總管，循環(huán)氣相管前設(shè)有吹掃蒸汽，以防此管線結(jié)晶。循環(huán)系統(tǒng)甲銨液經(jīng)甲銨泵加壓至15MPa送至高壓洗滌器作吸收劑。低壓分解吸收原理低壓分解吸收原理1精餾塔的精餾過程

11、精餾塔的精餾過程 高壓圈合成的合成液，經(jīng)氣提塔氣提后，由氣提塔出料調(diào)節(jié)閥壓力由14.6MPa減壓至0.250.3MPa，使氣提液中的部分甲銨分解成為氨和二氧化碳?xì)怏w。未分解的氣提液進(jìn)入精餾塔頂部填料層的精餾段，不斷往下流動(dòng)，進(jìn)入下部加熱器底部，由高調(diào)水供熱后，進(jìn)入中間加熱器和頂部加熱器，由0.5MPa蒸汽進(jìn)行加熱，使氣提塔中未分解的甲銨進(jìn)一步分解，分離器出來的氣體經(jīng)過升氣帽由填料層的精餾段不斷上升，進(jìn)行傳熱與傳質(zhì)，氣相中的沸點(diǎn)較高的水蒸汽不斷地被塔頂流下來的溶液所冷凝，尿液中未分解的甲銨被氣體加熱后，不斷分解和氣化成氨和二氧化碳，所以塔頂氣體主要是高濃度的氨和二氧化碳，進(jìn)入低壓循環(huán)系統(tǒng)吸收，頂

12、部加熱器排出的主要是尿素的水溶液，進(jìn)入閃蒸槽進(jìn)一步提濃。2低壓分解溫度與壓力對(duì)低壓分解的影響低壓分解溫度與壓力對(duì)低壓分解的影響 分解溫度的影響： 低壓分解溫度越高，低壓甲銨分解率與總氨蒸出率也越大，液相中殘余的CO2與NH3含量越少。 分解壓力的影響：分解壓力愈低，總氨蒸出率越高，甲銨分解率也升高，液相中殘余氨和CO2就越少。3低壓分解溫度對(duì)蒸發(fā)系統(tǒng)的影響低壓分解溫度對(duì)蒸發(fā)系統(tǒng)的影響 低壓分解壓力不變時(shí)： 溫度低，分解后分解液中NH3/u和CO2/u高，分解液中含游離氨和甲銨多，進(jìn)入蒸發(fā)后游離氨與甲銨的蒸餾和分解大量吸熱，蒸發(fā)的熱負(fù)荷增加，蒸發(fā)加熱器的蒸汽量增大。如果蒸汽供應(yīng)不足，則蒸發(fā)尿液溫

13、度提不起來，使蒸發(fā)表冷器的冷凝負(fù)荷增加，冷卻水增大，則蒸發(fā)真空度提不起來。使進(jìn)入造粒室的尿素溶液濃度過低，這樣容易導(dǎo)致成品水份高，所以分解溫度低，不但增加生產(chǎn)中氨耗，同時(shí)影響產(chǎn)品質(zhì)量。 系統(tǒng)大減量后精餾塔負(fù)荷輕，出液溫度高，分解后分解液中甲銨和游離氧雖然少，但是進(jìn)入蒸發(fā)的尿液中縮二脲含量高，尿素的水解增加，影響產(chǎn)品質(zhì)量，影響氨耗。低壓分解后尿液中一般要求縮二脲含量在0.40.5以下。因此高壓圈減量生產(chǎn)后，應(yīng)及時(shí)調(diào)節(jié)精餾塔溫度。 根據(jù)上述兩點(diǎn)，低壓分解溫度應(yīng)控制在最佳狀態(tài)，正常溫度一般在140以下。解析系統(tǒng)流程圖解析系統(tǒng)流程簡述解析系統(tǒng)流程簡述 解吸泵抽NH3水槽的氨水，經(jīng)兩個(gè)原水解換熱器、解吸

14、塔換熱器換熱溫度上升至110左右送入解吸塔，在解吸塔中從底部及中部加0.5MPa蒸汽將氨水中的NH3和CO2解析出來，解吸塔底部的廢水中尿素含量0.07(WT)，氨含量0.068(WT)，此廢水由液位調(diào)節(jié)閥經(jīng)解吸塔換熱器送外工段使用，或到大顆粒洗滌系統(tǒng)或NH3、H2O槽液封槽。 在解吸塔底部加入少量空氣，作為解析塔設(shè)備防腐用。解析氣相溫度通過回流液或氨水控制在112-115左右，保證解吸塔頂部出來的氣體中的水含量后送入回流冷凝器，幾乎全部冷凝后至回流槽，未冷凝氣體從回流冷凝器液位槽氣相進(jìn)入常壓吸收塔和鼓泡塔洗滌回收，未吸收氣體排入放空總管，回流槽冷凝下來的回流液通過回流泵打至循環(huán)系統(tǒng)作吸收劑。

15、解析原理解析原理1、解吸的含義、解吸的含義解吸就是吸收的反過程，利用氨在不同壓力和溫度下，在水中的溶解度不同，使氨被解吸出來，這就叫解吸。2、設(shè)置解吸的目的、設(shè)置解吸的目的 將氨水槽中的氨與二氧化碳用蒸汽蒸出來后，進(jìn)入回流冷凝器冷凝后，高濃度的回流液返回低壓吸收系統(tǒng)，使原料得到全部利用，以達(dá)到降低原料消耗的目的。 控制氨水槽液位，在生產(chǎn)中氨水作為常壓吸收塔的循環(huán)吸收劑，使氨水槽中氨水保持在一定的濃度和液位，通過解吸后，回收原料氨和二氧化碳，系統(tǒng)中多余的水排至地溝。3、解析水解系統(tǒng)運(yùn)行好滿足的原則： （1）解析塔氣相中水含量盡可能少； （2）解析塔底部排出廢液中氨含量盡可能少； （3）解析水解系

16、統(tǒng)使用蒸汽量盡可能少。蒸汽系統(tǒng)流程圖蒸汽系統(tǒng)流程圖蒸汽系統(tǒng)流程簡述蒸汽系統(tǒng)流程簡述 由三氣和汽機(jī)送來的2.45MPa的蒸汽，進(jìn)入高壓蒸汽飽和器，飽和后經(jīng)高壓蒸汽飽和器調(diào)節(jié)閥PV904調(diào)節(jié)至2.1MPa，進(jìn)入氣提塔殼側(cè)加熱，冷凝液經(jīng)氣提塔三道冷凝液閥進(jìn)入高壓蒸汽飽和器，高壓蒸汽飽和器出液調(diào)節(jié)閥LV901減壓后進(jìn)入中壓蒸汽飽和器，形成0.8MPa的蒸汽，送至各用戶，冷凝液給低壓汽包補(bǔ)液，低壓汽包的冷凝液供高壓甲銨冷凝器放熱產(chǎn)蒸汽用，產(chǎn)生的低壓蒸汽送至蒸發(fā)器加熱，一部分送至精煉、能源。蒸發(fā)系統(tǒng)流程圖蒸發(fā)系統(tǒng)流程圖蒸發(fā)系統(tǒng)流程簡述蒸發(fā)系統(tǒng)流程簡述 閃蒸槽出液溫度約為9095，濃度約7274的尿液，由尿

17、液泵加壓后送入蒸發(fā)器用蒸發(fā)量調(diào)節(jié)閥FIC401調(diào)節(jié)進(jìn)入蒸發(fā)器流量，尿液液封槽的液位控制在低限，減少縮二脲生成，同時(shí)保證FIC401流量不大幅度波動(dòng)，使蒸發(fā)進(jìn)料平衡有利于系統(tǒng)穩(wěn)定。 尿液從蒸發(fā)器底部進(jìn)入，殼側(cè)低壓蒸汽加熱提濃至9596，進(jìn)入熔融泵緩沖槽，氣相在一蒸分離器分離去夾帶的液體，進(jìn)入蒸發(fā)冷凝器，一段蒸發(fā)壓力為500650mmHg，冷凝液流入NH3水槽，不凝氣由噴射泵抽出，進(jìn)入最終冷，最終冷不凝性氣體至放空總管，液相至NH3水槽。 熔融泵緩沖槽的尿液通過熔融泵與甲醛槽來的甲醛直接混合后送入造粒機(jī)造粒。蒸發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理蒸發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理1、尿素水解的含義及影響尿素水解的因素、尿素水解的含義及影

18、響尿素水解的因素 在一定條件下，尿素和水作用最終生成氨和二氧化碳的反應(yīng)稱為尿素的水解。尿素水解率的高低和溫度、尿素溶液中氨濃度、停留時(shí)間等因素有關(guān)。尿素溶液溫度低于80時(shí)水解很慢，高于80時(shí)水解度加快，在145以上有劇增趨勢(shì)。尿素溶液中的游離氨抑制尿素水解的進(jìn)行，因而，尿素中游離氨含量高的場(chǎng)合，水解速率低，尿素水解率與尿素溶液中水的濃度成正比。但是如果尿素溶液濃度低，水解率雖然大而水解量并不大，而溶液濃度高水解率雖然小，而水解量卻較大，當(dāng)尿素溶液濃度為50其水解量最大。停留時(shí)間越長，尿素水解率越高。2、蒸發(fā)的含義及尿液蒸發(fā)采取真空蒸發(fā)的原因、蒸發(fā)的含義及尿液蒸發(fā)采取真空蒸發(fā)的原因 液體變成氣體

19、的轉(zhuǎn)化過程叫做蒸發(fā)。真空蒸發(fā)與減壓蒸發(fā)，和常壓蒸發(fā)相比有以下優(yōu)點(diǎn)：在減壓條件下液體的沸點(diǎn)降低，可使加熱蒸汽和沸騰液之間的溫差增大，這樣，既為利用低壓蒸氣創(chuàng)造了條件，又可達(dá)到了傳熱面積的目的。在較低溫度下進(jìn)行蒸發(fā)可避免某些物質(zhì)在高溫下產(chǎn)生的不良副反應(yīng)，真空蒸發(fā)損失與外界的熱量較少，因而用于補(bǔ)償這種損失而消耗的蒸汽減少。根據(jù)以上理由，尿液在真空下進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，對(duì)降低縮二脲生成、減少尿素水解損失游離有利。由于液體氣化所需的熱量隨氣化溫度的降低而增加，因此在真空蒸發(fā)中蒸發(fā)相同液體所消耗的加熱蒸汽較常壓下消耗的略多，因其優(yōu)點(diǎn)多的多，所以仍廣泛被采用。造粒系統(tǒng)流程圖造粒系統(tǒng)流程圖造粒系統(tǒng)流程簡述造粒系統(tǒng)流

20、程簡述由甲醛槽來的甲醛至熔融泵進(jìn)口與溫度為126132，濃度9596的尿素溶液混合，經(jīng)PV211減壓至1.12.0kgf/cm2，進(jìn)入造粒機(jī)噴嘴。來自流化空氣風(fēng)機(jī)壓力為600mmH2O柱流化空氣，把晶種由流化床多孔板上吹起，由霧化風(fēng)機(jī)CR101來的溫度為135，壓力為0.045MPa左右的霧化空氣，將由尿液噴嘴噴出的尿液霧化，形成約5m的小液滴，小液滴在流化床溫度為100108情況下，凝結(jié)到流化狀態(tài)的晶種上，隨著小液滴的不斷凝結(jié)，尿素顆粒不斷增大，增大到要求粒度時(shí)，就會(huì)掉到多孔板上，由于多孔板開孔為斜向前開，在尿素顆粒流化狀態(tài)的同時(shí)，它還慢慢向前運(yùn)動(dòng)，達(dá)到要求的尿素顆粒被流化空氣吹到造粒機(jī)冷卻

21、室冷卻到70，經(jīng)液位調(diào)節(jié)閥HV219出造粒機(jī)。經(jīng)造粒機(jī)出來的尿素顆粒，由振動(dòng)給料機(jī)均勻振動(dòng)輸送到安全篩SV101上，安全篩將疤塊尿素送入下面口袋，其余部分由斗提機(jī)送往平面旋轉(zhuǎn)篩，在此尿素分成三類：大顆粒經(jīng)換向閥DV101送破碎機(jī)，破碎成小顆粒與旋轉(zhuǎn)篩篩下顆?；旌希卦炝Ｊ易骶ХN，合格品經(jīng)分料器送往產(chǎn)品冷。產(chǎn)品冷卻系統(tǒng)流程簡述 在產(chǎn)品冷卻器內(nèi)由產(chǎn)品冷卻風(fēng)機(jī)吹出空氣將尿素顆粒冷卻至45以下：為保證產(chǎn)品冷卻時(shí)不吸潮，吹往產(chǎn)品冷卻器的空氣經(jīng)氨冷器冷卻至小于15后，經(jīng)絲網(wǎng)除沫除去冷凝水分，再經(jīng)最終預(yù)熱器加熱20后再送入產(chǎn)品冷卻室，將成品尿素顆粒溫度降至45，送往包裝。 由于我們廠產(chǎn)品冷卻器出料溫度較高，

22、成品篩分余物較高，后在進(jìn)入包裝前再新增一套流化床，降低肥溫，減少篩分余物，提高成品外觀及粒度。產(chǎn)品冷卻系統(tǒng)流程圖合成尿素工藝條件的選擇合成尿素工藝條件的選擇 合成塔操作的主要工藝指標(biāo)是：壓力、溫度、進(jìn)料物料中的氨碳比與水碳比等。 壓力：操作壓力的選擇是以合成塔頂物料平衡壓力為基準(zhǔn)，且高于平衡壓力的20，即135155公斤/厘米2； 溫度：合成塔溫度的選擇是以材料耐腐蝕能力作主要因素來考慮，在加氧的情況下操作溫度是180185； 氨碳比：氨碳比的選擇在考慮循環(huán)回收系統(tǒng)設(shè)備大小及合成塔最佳溫度下的自熱平衡，一般氨碳比選擇為2.93.5； 水碳比：進(jìn)合成塔水碳比取決于回收甲銨液所帶入的水量，水碳比增

23、高，二氧化碳轉(zhuǎn)化率下降，水碳比控制不當(dāng)就會(huì)出現(xiàn)操作上的“惡性循環(huán)”，一般水碳比選擇為0.350.5。尿素反應(yīng)進(jìn)行程度的表示方法尿素反應(yīng)進(jìn)行程度的表示方法 以尿素的產(chǎn)率表示尿素的反應(yīng)進(jìn)行程度，由于尿素的生產(chǎn)都采用過剩氨，因此用二氧化碳轉(zhuǎn)化率( XCO2)來表示尿素的產(chǎn)率：壓力對(duì)二氧化碳轉(zhuǎn)化率的影響壓力對(duì)二氧化碳轉(zhuǎn)化率的影響 壓力對(duì)二氧化碳轉(zhuǎn)化率的影響：在合成尿素的過程中，壓力不是一個(gè)獨(dú)立的變數(shù)，它是依賴于溫度，氨碳比及水碳比而定。合成尿素的操作壓力一般較平衡壓力稍高。所謂平衡壓力即反應(yīng)達(dá)到氣液相之間的物理平衡，也達(dá)到了化學(xué)平衡，此時(shí)物系的壓力。若操作壓力低于平衡壓力，不但氨從液相中逸出，使液相中

24、過剩氨降低，同時(shí)會(huì)使甲銨分解，從而降低了CO2轉(zhuǎn)化率。反應(yīng)溫度對(duì)二氧化碳轉(zhuǎn)化率影響反應(yīng)溫度對(duì)二氧化碳轉(zhuǎn)化率影響 反應(yīng)溫度對(duì)二氧化碳轉(zhuǎn)化率的影響：二氧化碳平衡轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)溫度升高而逐漸增大，在溫度為190200之間出現(xiàn)一個(gè)最高值，而后二氧化碳平衡轉(zhuǎn)化率隨著反應(yīng)溫度的上升而下降，因?yàn)榧卒@脫水生成尿素的反應(yīng)是合成尿素過程的控制反應(yīng)，此反應(yīng)吸熱，因而提高反應(yīng)溫度對(duì)生成尿素有利，但二氧化碳平衡轉(zhuǎn)化率在190200后隨著反應(yīng)溫度的升高而降低的原因，是由于甲銨離解平衡常數(shù)上升，在尿素合成反應(yīng)中起主導(dǎo)作用，使甲銨的平衡濃度下降，導(dǎo)致合成效率下降。氨碳比對(duì)氨碳比對(duì)CO2CO2轉(zhuǎn)化率的影響轉(zhuǎn)化率的影響 氨碳比：就

25、是指反應(yīng)溶液中NH3與CO2的分子比。 氨碳比對(duì)二氧化碳轉(zhuǎn)化率的影響：在水碳比一定時(shí)，N/C越高，CO2轉(zhuǎn)化率增加；當(dāng)N/C=2時(shí) 為40，N/C=3時(shí) 為54，N/C=4時(shí) 為67.5。 氨碳比的選擇在考慮循環(huán)回收系統(tǒng)設(shè)備大小及合成塔最佳溫度下的自熱平衡，一般氨碳比選擇為2.93.5；水碳比對(duì)水碳比對(duì)CO2CO2轉(zhuǎn)化率的影響轉(zhuǎn)化率的影響 水碳比：就是指反應(yīng)溶液中H20與CO2的分子比 由尿素反應(yīng)方程式結(jié)合質(zhì)量 定 律可知，增加水即增加生成物的濃度，不利于尿素的生成。 因此水碳比的增高，將使二氧化碳平衡轉(zhuǎn)化率下降。在尿素生成過程中，水碳比每增加0.1，二氧化碳轉(zhuǎn)化率則降低1。尿素生產(chǎn)特點(diǎn)尿素生

26、產(chǎn)特點(diǎn) 高壓高溫 高壓、中壓、低壓并存 易燃易爆易腐蝕 低溫有毒 易燙傷易燙傷影響合成尿素的反應(yīng)速度的因素影響合成尿素的反應(yīng)速度的因素 溫度的影響在多數(shù)溫度下，對(duì)于相同的反應(yīng)時(shí)間，隨著溫度的增加，CO2轉(zhuǎn)化率也增加。溫度超過200時(shí)，反應(yīng)速度變慢，CO2轉(zhuǎn)化率反而下降，這可能是由于產(chǎn)生副反應(yīng)等的結(jié)果。 過剩氨的影響由于過剩氨的存在，降低了甲銨的熔點(diǎn)，溫度為150時(shí)，雖然低于甲銨的熔點(diǎn)，但一開始物系便為液相反應(yīng)，速度就較快。在相同溫度下，有過剩氨時(shí)反應(yīng)速度較大，而且CO2轉(zhuǎn)化率也較高。 液體動(dòng)力學(xué)條件的影響在工業(yè)上尿素合成塔內(nèi)物料由于溫差、比重的不同產(chǎn)生了返混現(xiàn)象，返混的結(jié)果，使合成塔上部尿素含

27、量較多的物料與底部尿素含量較少的物料混合，這不僅降低了出口物料中尿素的濃度，而且由于頂部生成物(尿素和水)返回底部，使反應(yīng)速度降低。因此在直徑大，高徑比小的合成塔中，必須考慮防止返混現(xiàn)象。為了防止返混現(xiàn)象，一般在合成塔內(nèi)裝置若干篩板。物料經(jīng)篩板時(shí)由于斷面縮小，流速加大，增加了流動(dòng)狀態(tài)，增加了氨和二氧化碳的接觸面積，加快了反應(yīng)速度，因此增加了篩板后，提高了二氧化碳轉(zhuǎn)化率。氣提塔中氣提過程及原理氣提塔中氣提過程及原理 氣提過程：氣提過程：氣提塔實(shí)際上是一個(gè)多管降膜式濕壁塔。合成塔來的反應(yīng)液，其中含氨：29、二氧化碳：19、尿素：34.5。通過合成塔出料調(diào)節(jié)閥221HV024進(jìn)入氣提塔上花板，每根氣

28、提管上部有一液體分布器，當(dāng)液體流過分布器小孔后呈膜狀向下沿管內(nèi)壁流動(dòng)。隨著閥開度的改變，分布器上液層高度也改變。負(fù)荷高，液層高，流過小孔流量大，反之即小。當(dāng)液體下流后與下部來的二氧化碳?xì)怏w相遇，首先是游離氨被逐出，再向下是甲銨分解即以兩個(gè)氨分子一個(gè)二氧化碳分子這樣的比例分解出來。由于管外有2.1MPa，溫度為230的飽和蒸氣供給熱量，使分解反應(yīng)不斷進(jìn)行。氣提過程所以能實(shí)現(xiàn)是由于與反應(yīng)液呈平衡的溶液表面上氨蒸汽壓力始終大于氣相中氨分壓。這樣氨一直可以被分解出來，而二氧化碳則是由于化學(xué)平衡關(guān)系，當(dāng)減低氣相氨的濃度后，反應(yīng)向左進(jìn)行。氣提原理：氣提原理：所謂氣提就是一種氣體通過反應(yīng)物，從而降低氣相中氨

29、和(或)二氧化碳的分壓，使甲銨分解。其基本原理如下：A、采用甲銨離解壓力關(guān)系來說明：甲銨分解反應(yīng)式為：NH2COONH4(固) = 2NH3(氣)+CO2(氣)平衡常數(shù) KP=P2NH3PCO2 ，當(dāng)純的固體甲銨離解時(shí)，氣相中氨碳比等于2，PS為純固體甲銨離解壓力，這是甲銨的蒸汽壓可以忽略，得出PS=PNH3+PCO2，則PNH3=2/3PS，PCO2=1/3PSKP =P2NH3PCO2= P3S(2/3)1/3= 4PS/27。當(dāng)溫度一定時(shí)，PS為常數(shù)，當(dāng)用純二氧化碳、純氨或其他任何惰性氣體作為氣提劑時(shí)，氣相中NH3或CO2的濃度趨近零，則總壓趨近于無窮大，則KP 趨近于無窮大，表示甲銨離

30、解反應(yīng)可以無限制反應(yīng)，這就說明，在任何壓力下操作都能使甲銨完全分解。B、采用液態(tài)甲銨的生成或分解來說明：2NH3(液)+CO2(液) = NH2COONH4(液)平衡常數(shù)KC(液) = 溶液中氨和二氧化碳與氣相中的氨和二氧化碳處于平衡，假設(shè)它們分別符合拉烏爾（在定溫下,在稀溶液中,溶劑的蒸汽壓等于純?nèi)軇┱羝麎?乘以溶液中溶劑的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù) ）與亨利定律（在等溫等壓下，某種氣體在溶液中的溶解度與液面上該氣體的平衡壓力成正比。 ），則有：PNH3=P0NH3NH3(液) PCO2=HCO2CO2(液)PNH3-溶液中氨的平衡分壓 PCO2-溶液中二氧化碳的平衡分壓p0NH3-純氨的飽和蒸汽壓 HC

31、O2-二氧化碳的亨利系數(shù)NH3(液)-液相中氨的分子分率CO2(液)-液相中二氧化碳的分子分率 由上述各式可知，當(dāng)用二氧化碳為氣提劑時(shí)，氣相中的氨分壓趨近于零，則液相中氨的平衡分壓大于實(shí)際氣流中的氨分壓，故液相中的氨不斷汽化逸出，液相中NH3(液)降低，反應(yīng)向著甲銨分解成氨和二氧化碳的方向進(jìn)行。這就促使了液相中甲銨的分解。 在甲銨分解的同時(shí)，液相中CO2(液)增加，與此相平衡的二氧化碳分壓大于實(shí)際氣相中的二氧化碳分壓，促使液相中二氧化碳汽化逸出。因此液相中甲銨不斷分解，液相中氨和二氧化碳不斷汽化逸出，從而實(shí)現(xiàn)氣提過程。 以氨或變換氣等為氣提劑時(shí)其原理與上述相同。從理論上講，在任何壓力和溫度范圍

32、內(nèi)，用氣提的方法都可以把溶液中未反應(yīng)的甲銨完全分解。但在工業(yè)上，由于要求過程在一定的速度下進(jìn)行，因此必須保持足夠高的溫度。影響二氧化碳?xì)馓岵僮饔绊懚趸細(xì)馓岵僮鞯闹饕虻闹饕?、壓力、壓力 提高二氧化碳?xì)馓釅毫Γ瑲馓嵝式档汀?、溫度、溫度 尿素溶液中游離氨的蒸出和甲銨的分解均需要吸收熱量，因此提高溫度對(duì)氣提有利。3、液氣比、液氣比 二氧化碳?xì)馓崴囊簹獗扔珊铣伤旧硭鶝Q定，不能任意改變。但由于液體分布器工作不正常時(shí)，對(duì)于每一根氣提管而言，它的液氣比是可以變化的。增加液氣比，氣提效率將降低。因此設(shè)計(jì)液體分布器務(wù)必使每根氣提管內(nèi)分布的液體量均勻。4、停留時(shí)間、停留時(shí)間 尿素溶液在二氧化碳

33、氣提塔中停留時(shí)間太長，縮二脲的生成及尿素水解將增加。根據(jù)變換氣提實(shí)驗(yàn)表明在不同溫度下尿素溶液在每分鐘內(nèi)的水解率如下表： 尿素在氣提塔內(nèi)水解及生成縮二脲不僅影響了整個(gè)合成系統(tǒng)的尿素生成量，也影響了尿素產(chǎn)品的質(zhì)量，因此應(yīng)盡量縮短液體在二氧化碳?xì)馓崴?nèi)的停留時(shí)間。流體停留時(shí)間按平均流量計(jì)為小于一分鐘。溫度，溫度，水解率，水解率，1450.451650.741851.45、液體負(fù)荷、液體負(fù)荷 二氧化碳?xì)馓崴?shí)質(zhì)上是一個(gè)用蒸汽加熱的多管降膜式濕壁塔，管中液膜的厚度必然會(huì)影響到氣提傳熱的效率，即影響到氣提效率，液體負(fù)荷過大，液膜增厚，將使氣提效率降低。液體負(fù)荷過小，則不能潤濕整個(gè)管壁，使管內(nèi)局部溫度超溫，

34、腐蝕加劇，因此，每一根氣提管的液體負(fù)荷是有一定的操作范圍的。 設(shè)計(jì)吸收裝置的意義設(shè)計(jì)吸收裝置的意義 是為了最大限度的回收在正常操作時(shí)高壓洗滌器尾氣、低壓洗滌器氣相、回流冷凝液槽氣相中的氨和二氧化碳，用吸收塔給料泵打氨水吸收后返回氨水槽，已達(dá)到降低氨耗的目的，同時(shí)減小對(duì)環(huán)境的污染。 常壓吸收塔主要作用是吸收循環(huán)系統(tǒng)、解吸系統(tǒng)未被吸收氨和二氧化碳。 氨水槽主要作用收集各處吸收后排放的氨和二氧化碳的冷凝液及吸收液。1、NH3 (液態(tài)液態(tài)) 來源：合成氨裝置 壓力：2.2MPa（A） 溫度：18 組成：NH399.9%(wt) 油5ppm(wt) 水+惰性物質(zhì)0.1%(wt)生產(chǎn)原料工藝指標(biāo)及產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)

35、生產(chǎn)原料工藝指標(biāo)及產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)2、CO2(氣體氣體) 來源：CO2壓縮機(jī) 壓力： 15.1MPa 溫度：140 組成：CO2 ：95.5% H2：1% 惰性氣 ：0.5% 總硫： 0.5ppm(wt)指標(biāo)名稱指標(biāo)名稱農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)等品一級(jí)品合格品氮（W）46.4%46.2%46.0%縮二脲（W）0.9%1.0%1.5%水分（W）0.4%0.5%1.0%篩分0.852.8之間93%90%90%成品質(zhì)量（粒狀尿素）成品質(zhì)量（粒狀尿素） 主要設(shè)備設(shè)計(jì)主要設(shè)備設(shè)計(jì)原理原理甲銨混合液進(jìn)口合成氣出口合成氣出口合成塔多孔板起的作用合成塔多孔板起的作用1、為了防止與減少合成塔的返混，以提高反應(yīng)速率；2、保持物

36、料組合均勻，保證下一道工序的穩(wěn)定操作；3、提高CO2轉(zhuǎn)化率。1、合成塔設(shè)計(jì)原理、合成塔設(shè)計(jì)原理高壓甲銨冷凝器來的氣液相介質(zhì)由e和g進(jìn)入合成塔后，由下而上流動(dòng)。隨著甲銨生成尿素反應(yīng)的進(jìn)行，NH3和CO2氣體得以繼續(xù)反應(yīng)生成甲銨。反應(yīng)放出的熱量，一部分用來抵消生成尿素的吸熱反應(yīng)，多余的用于提高合成塔溫度，因而合成塔的溫度的趨勢(shì)是由下而上逐漸升高。合成塔頂部合成液的重度略高于底部，而頂部氣相比底部為少，為防止上下溶液因重度和氣相體積不同而產(chǎn)生的返混，塔內(nèi)裝有12塊多孔隔板。合成塔內(nèi)液位，正常維持在出液溢流口上13.8m間，液面用r放射性液位計(jì)測(cè)量。出液溢流口上裝有渦流破碎器，防止產(chǎn)生漩渦把氣體卷入，進(jìn)入溢流管的合成液由f出，進(jìn)氣提塔。塔內(nèi)未反應(yīng)成液相的合成氣，由塔頂d出，進(jìn)高壓洗滌器。合成塔壁，裝有4個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，供升溫鈍化及正常生產(chǎn)中檢測(cè)壁溫用。為檢查不銹鋼襯里是否泄漏，每節(jié)襯里均裝有檢漏孔，當(dāng)檢漏孔中有NH3和CO2及其反應(yīng)物漏出時(shí)，說明襯里有泄漏，應(yīng)停車檢修，以避免高壓容器腐蝕。2、合成塔控制點(diǎn)、合成塔控制點(diǎn) 合