尿素生产工艺学
前言:
???? 在化学肥料中,以氮肥需要量最大,应用最广:尿素是氮肥中的一个重要品种,按国家规定,肥料尿素的规格如下,氮含量不小于46%,
缩二脲含量不大于0.9%,含水量不大于0.3%,粒度在φ1~2.5毫米之间要占90%以上。
???? 尿素人工合成是在1828年实验室里成功的,而它的工业生产到1920年才在德国实现,在1965年以前,尿素生产装置的单系列产是小于300吨/月,到了1965年以后才开始生产装置大型化,我们国家是在70年初开始引进新建的到目前已有16套年产30万吨合成氨及尿素48万吨52万吨装置建成投产。
目???? 录
前 言
第一章? 概述概述
????? 尿素生产原料
第二章? 工艺流程说明
????????? 1、工艺流程
????????? 2、蒸汽冷凝液流程
????????? 3、原料CO2气体的脱氨
第三章? 尿素的合成
????????? 1、尿素的合成反应机理
????????? 2、影响尿素合成反应化学平衡的因素
???????????? (一)温度
????? ???????(二)NH3/CO2
??????????????????? (三)H2O/CO2
??????????????????? (四)压力
???????? 3、尿素合成反应速度与工业条件的选定
????????? 一、温度
????????? 二、NH3/CO2
三、H2O/CO2
四、压力
4、相图及其应用
一、相律
二、甲铵的单元相
三、二元相
四、三元相
NH3—CO2—H2O三元系统的液固相图
NH3—O2—H2O三元系统的气液相平衡
NH3—CO2—VrH2O似三元系统的气液相平衡
5、尿素合成液的高压分解CO2气提及合成塔尾气的回收
一、概述
二、气提分解合成液的原理
三、气提过程在NH3—CO2—VrH2O似
三元相图上的表示
四、工艺操作控制要点
五、合成塔尾气的回收
第四章 循环系统
??????? 低压分解与精馏
????????? 一、概述
????????? 二、减压加热基本原理
????????? 三、低压分解的影响
??????? 1、温度影响
??????? 2、压力影响
??????? 3、精馏原理
??????? 四、分解率的计算
??????? 1、甲铵分解率
??????? 2、总氨蒸出率
??????? 五、低压分解
??????? 六、分解气体冷凝回收
第五章?? 尿素溶液的蒸发
?????? 一、尿素溶液和尿素熔融物的一般性质
?????? 二、Vr—H2O的平衡相图
?????? 三、尿素溶液的蒸发
?????? 四、尿素晶种造粒
第六章? 工艺冷凝液的解吸和水解
????? 一、工艺冷凝液的解吸
????? 二、水解法回收解吸废液中的尿素
第七章? 开车
????? 一、首次开车准备工作
????? 二、原始开车高压系统的升温钝化
????????? 蒸汽加空气的升温钝化方法
????? 三、投料前准备
????? 四、开车
????? 五、短期停车后开车
第八章? 停车
????? 一、正常停车
????? 二、紧急停车
第九章?? 正常生产主要调节参数及动作范围的限度
????? 一、合成部份
????? 二、循环部份
????? 三、蒸发部份
????? 四、解吸与水解
第十章?? 尿素设备腐蚀及防腐蚀
????? 一、尿素一甲铵溶液对设备的腐蚀
????? 二、尿素设备的腐蚀类型
????? 三、尿素设备的防腐蚀
????? 四、我厂设备用材简介
第十一章?? 主要设备简介
????? 一、脱氢反应器(9101—D)
????? 二、尿素合成塔(9201—D)
????? 三、高压热交换器(气提塔)(9201—C)
????? 四、高压甲铵冷凝器(9202—C)
????? 五、高压洗涤器(9203—C)
????? 六、精馏塔和循环加热器(9301—E、、7301—ECA/B)
????? 七、低压甲铵冷凝器(9301—C)
????? 八、第一解吸塔、第二解吸塔(9701—E/9702—E)
????? 九、水解塔(9703—E)
????? 十、膜式蒸发器(9401—C、9401—CF、9402—C、9402—CF)
????? 十一、二氧化碳压缩机组(9102—J/JT)
????? 十二、高压氨泵(9103—J/JA)高压甲铵泵(9301—J/JA)
附录:分析控制点一览表
第一章??? 概述
一、尿素的物理化学性质
??? 尿素的化学名为碳酰二铵,分子式为(NH2)2CO,分子量为60.60,含氮量为46.6%,纯尿素的熔点在1大气压下为132.7℃,在高于150~160℃的温度时,会发生缩合作用生成缩二脲。
??? 氨和二氧化碳合成尿素,其总反应可以表示为:
???????? 2NH3+CO2 (NH2)2CO+H2O+Q
??? 这一放热反应需要在高温(一般为180℃)高压(>140kg/cm2)下进行,由于这是可逆反应,因此氨与二氧化碳不可能全部转化为尿素。在工业生产情况下,二氧化碳的转化率仅在50~70%之间。为了处理未反应的氨和二氧化碳,可以将合成熔融物加热分解气体逸出。但要将氨和二氧化碳气重新压缩,但在压缩过程中会生成固体的氨基甲酸铵,堵塞设备和管道,为了克服这种困难就出现了各种气体循环的工艺流程。
??? 最初的工艺流程以不循环法开始,到半循环法,全循环法,全循环法又分为水溶液全循环法和气提全循环法,本工艺主要将CO2气提法全循环作一介绍。
尿素生产原料
?
一、氨的性质:
??? 氨的分子式为NH3分子量为17.03,在常温常压下为无色的具有特殊刺激性的气体,在低温高压下可以液化,当温度低于-77.7℃以下时,氨可以成为具有臭味的无色结晶,其主要物理性质如下:
??? 临界温度(℃)?? 132.4℃
??? 临界压力(大气压)? 111.5
??? 临界比容(米3/公斤)? 4.26
??? 密度:气体在标准状态下(毫克/升)?? 760
??? 沸点(℃)??? -33.35
??? 凝固点(℃)?? -77.7
??? 液氨质量要求:
??? 氨含量?????? >99.5%(重量)
??? 油?????????? <10ppm(重量)
??? 水及惰性物?? <0.5%(重量)
二、二氧化碳的性质:
??? 二氧化碳是无色气体,在一定条件下可以液化,在强烈冷却时可以变成固体,通常称之为干冰,其分子式为CO2分子量为44,主要物理性质如下:
??? 临界压力(大气压)??? 72.9
??? 临界温度(℃)???? 31
??? 临界密度(克/厘米)0.468
??? 密度:气体(标准状态下克/升)1.9248<