《尿素合成的水溶液全循環(huán)法工藝設(shè)計綜述》1900字

尿素合成的水溶液全循環(huán)法工藝設(shè)計綜述1.1尿素的合成尿素在工業(yè)生產(chǎn)中是由二氧化碳和液氨合成而來的，總的反應(yīng)式是：（2-1）液氨和二氧化碳合成尿素又可以分為兩步反應(yīng)：首先是第一步反應(yīng)：2NH3第一步反應(yīng)在一定條件下先合成氨基甲酸氨，從反應(yīng)本身來看，它是個放熱反應(yīng)，該反應(yīng)合成效率很高，二氧化碳的利用率基本可以達(dá)到最大，最大程度降低生產(chǎn)成本。（2-3）第二步反應(yīng)主要是氨基甲酸氨轉(zhuǎn)化為尿素和水的反應(yīng)，液相的氨基甲酸氨脫去水分子生成固態(tài)尿素，氨基甲酸氨的脫水反應(yīng)速率比較慢，是尿素合成反應(yīng)中的決速步[9]，其氨基甲酸氨的轉(zhuǎn)化率在50%左右。圖2-1水溶液全循環(huán)法尿素工藝流程圖1.2尿素的工藝流程1.1.1水溶液全循環(huán)法合成尿素工藝流程簡圖全循環(huán)法合成尿素工藝流程簡圖見圖2-2。圖2-2全循環(huán)法合成尿素工藝流程簡圖1.1.2工藝流程（1）二氧化碳壓縮該流程中二氧化碳的壓縮是將二氧化碳?xì)怏w經(jīng)過五段壓縮機(jī)壓縮，壓縮后的氣體溫度可達(dá)到125℃，然后將氣體送往尿素合成工段。（2）氨的輸送和尿素合成液氨在進(jìn)入合成塔前必須要經(jīng)過除雜，使其流過液氨過濾器，然后會分為兩部分，一部分進(jìn)入原料車間，原料車間的液氨和其他剛剛過濾出的液氨混合，經(jīng)過泵加壓和原料的預(yù)熱，然后送往尿素合成塔。經(jīng)過壓縮的二氧化碳?xì)怏w和加壓預(yù)熱的液氨會進(jìn)入合成塔的底部，合成條件是液氨和二氧化碳的比例是4：1，水和二氧化碳的比例是0.65左右，在合成塔中壓力達(dá)到21.75MPa以及溫度達(dá)到190℃，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率會達(dá)到64%。（3）循環(huán)回收合成塔中反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率只有60%，因此會有部分原料和副產(chǎn)物留在塔底，如果不進(jìn)行循環(huán)再利用，在資源上和成本上會有很大的浪費(fèi)。尿素合成過程中剩余的原料有未反應(yīng)完的二氧化碳和液氨，以及精餾氣。循環(huán)利用過程中實施氣液分離，液相由塔底往塔頂走，中途會遇到從塔頂向下走的氣相，進(jìn)行熱交換。精餾液一部分自塔頂出去后進(jìn)入分解塔，在分解塔內(nèi)將剩余的氨基甲酸氨進(jìn)行分解，另一部分進(jìn)入二段分離。精餾氣中含大量的二氧化碳，溫度大概在88~95℃，精餾氣和二甲液混合后進(jìn)行熱量的回收，冷卻后吸收合成塔底的過量CO2，反應(yīng)熱由冷卻循環(huán)水吸收。反應(yīng)液進(jìn)入吸收塔底時大部分的氨和二氧化碳被塔底的鼓泡吸收，甚少的一部分由塔底向塔頂移動，在上升的時候這部分氣體被從回流塔回流過來的液氨吸收，從而一起到塔底，即控制溫度和物料的狀態(tài)，再由塔底的噴射泵加壓，加壓之后送往合成塔。一段吸收塔里吸收的高溫高壓的氨氣和二氧化碳?xì)怏w，經(jīng)一段塔減壓后送入二段分解塔，二段塔塔頂液氨對這些氣體進(jìn)行噴淋，降低了氣體的溫度和水蒸氣含量，液氨溶液被加熱到120℃左右，再經(jīng)過二段塔加熱溫度達(dá)到150℃使氨基甲酸氨進(jìn)一步分解，分離出來的溶液再次進(jìn)入閃蒸槽。（4）蒸發(fā)造粒蒸發(fā)造粒一般運(yùn)用二段串聯(lián)蒸發(fā)，先用閃蒸槽進(jìn)行預(yù)熱蒸發(fā)，為后面二段試的蒸發(fā)做準(zhǔn)備，一般的條件是98℃，0.27kg/cm2。一段蒸發(fā)的蒸汽中主要成分是NH3和CO2，要求一段蒸發(fā)要將氨基甲酸氨分解99%以上，在壓力達(dá)到35kpa,以及溫度達(dá)到130℃之后尿液進(jìn)入第二段蒸發(fā)，二段蒸發(fā)首先將進(jìn)入的高溫蒸汽進(jìn)行冷卻加壓，而后在由噴射泵帶入下一冷凝器進(jìn)行二次冷凝，冷凝液作為吸收劑被二段的冷凝器所用，另一部分送到一段蒸發(fā)器。經(jīng)蒸發(fā)濃縮后的得到熔融態(tài)的尿素，后經(jīng)離心泵送至造粒塔噴淋造粒，在造粒塔中得到成品尿素[13]，再由造粒塔運(yùn)送至成品庫進(jìn)行最后的包裝工段[14]。圖2-3水溶液全循環(huán)法和成尿素示意圖（1-預(yù)反應(yīng)器；2-尿素合成塔；3-預(yù)分離器；4-中壓循環(huán)加熱器；5-中壓循環(huán)分離器；6-精餾塔；7-低壓循環(huán)加熱器；8-低壓循環(huán)分離器；9-閃蒸槽；10-尿素貯槽；11-尿素溶液泵；12-—段蒸發(fā)加熱器；13-—段蒸發(fā)分離器；14-二段蒸發(fā)加熱器；15-二段蒸發(fā)分離器；16-熔融尿素泵；17-造粒塔預(yù)分離器)1.4尾氣吸收與解吸合成尾氣主要包括氨氣以及二氧化碳，尾氣最后排進(jìn)尾氣吸收塔，吸收塔底的循環(huán)泵將一段的冷凝液和合成系統(tǒng)排放的廢液冷卻之后送達(dá)一段去作為吸收劑，流下來的廢液流到碳銨儲罐里，惰性氣體從塔頂放出。碳銨儲罐中的碳銨液體送到解吸塔后被分成兩部分，一部分從解析塔的中部進(jìn)入，通過解吸塔換熱器進(jìn)行傳熱，另一部分作為冷卻循環(huán)的液體被送到解吸塔的頂部，同時要注意控制塔頂?shù)臏囟?，由解析塔所產(chǎn)生的廢液經(jīng)處理后作為廢熱鍋爐造氣循環(huán)水。1.5主要工藝條件1.5.1主要的工藝參數(shù)二氧化碳壓縮機(jī)操作壓力：一段入口1.94kpa；五段出口21.57Mpa操作溫度：一段入口40℃；五段出口125℃CO2氣體中含氧量0.5%（體積比）；CO2氣體中含硫量15mg/m3尿素合成塔操作壓力21.57Mpa；操作溫度190℃。入塔物料：NH3/CO2=4.1；H2O/CO2=0.65，二氧化碳轉(zhuǎn)化率63%。成品尿素含氮量46%，縮二脲0.9%，含水量0.3%