年产20万吨水溶液全循环法制尿素蒸发系统设计毕业论文(编辑修改稿)

年产20万吨水溶液全循环法制尿素蒸发系统设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

2NH3（液） + CO2（气） = NH4COONH2（液） + Q1 （ 32） 这是一个可逆的强放热反应。 生成甲胺的反应速度比较快，容易达到动态的化学平衡，达到平衡时，甲胺可达 90%以上。 （ 33） 第二步由甲胺脱水生成尿素 反应式为： NH4COONH2（液） = CO(NH2)2（液） + H2O（液）  Q2 （ 34） 这是一个可逆的微吸热反应。 反应速度较慢，达到动态平衡时间较长，一般约需 1h才能达到平衡，但即使达到化学平衡，也不能使全部甲胺都脱水转化为尿素，转化率一般在 55%~70%，因此这个反应是合成尿素的控制反应 [12]。 循环回收 合成塔反应的溶液中 有尿素，氨基甲酸铵，过剩的氨和水，通过 P4 调节阀减压节流到 ，进入分离器分离过剩的氨，并分解部分氨基甲酸铵，放出的气态 CO2 和水由顶部出来与精馏气汇合进入一段吸收塔底部。 预分液由 U 行管进入精馏塔上部，通过和向下而上的一部分气逆流接触，进行质热交换，精馏气自塔顶出来与二甲液进入一段蒸发器底部进行反应，反应热能回收利用后经中 7 压外冷凝器与预分气汇合进入一段吸收塔，精馏液则进入一段分解塔加热到 156160℃ ，过剩的氨基甲酸铵进一步分解，为防止设备腐蚀，在精馏液进入一分塔前的管线上加入防腐空气， 从一分塔分离出来的液体进一步减压后，送往二段分离塔。 精馏气和二甲液混合经回收热量后进入中压外冷器，进一步吸收其中的 CO2，反应生成的热量经温水冷却器后由循环水移走。 反应液从外冷器出来进入一段吸收塔底部，大部分氨和二氧化碳经底部鼓泡段吸收下来，少量的氨和二氧化碳在上升过程中被吸收塔顶喷淋的回流氨吸收下来，同时控制了吸收塔顶温度，吸收塔底部温度也被回流的氨来控制鼓泡段的温度。 从吸收塔底部出来的一甲液温度 88~92℃ ， NH3/CO2 为 3:1 左右，经一段甲胺泵加压到 20MPa 送入合成塔。 一段吸收 塔出来的气体进入串联的三台氨冷器，冷凝下来的液氨流入液氨缓冲槽，没被冷凝下来的惰性气体及部分的氨气进入惰洗器，由二循二冷来的稀氨水吸收其中大部分的氨，洗涤下来的氨水送入一段吸收塔作为吸收剂，没被吸收的气体送往尾气吸收塔最后吸收。 自一段分解他出来的溶液经减压后，送入二段分解塔顶喷淋，塔内上升的气体被溶液冷却而减少了气体中水蒸汽含量，而溶液被加热到 130℃ 左右，此溶液经二段分解加热器加热到 150℃ 左右，使氨基甲酸铵进一步分解，分离出来的溶液进入闪蒸槽。 二分塔气相和解吸塔气相汇合后进入两个串 联的二段循环冷凝器冷凝，并以二段蒸发冷凝液为吸收剂进行吸收，二循一冷出口溶液经一冷外冷器再次冷却后进入一冷上部分离器，从分离器出来的一冷液经二段甲铵泵送入一蒸加热器换热段（一蒸下部）与精馏气混合换热后进入一段吸收塔，二循二冷出口尾气汇合送往尾气吸收塔最后吸收。 蒸发造粒 从二分塔出来的尿液进入闪蒸槽，在真空条件下 汽 化分离，溶液温度降至 97~105℃ ，含尿素约 74％（重量）。 从闪蒸槽出来的尿液送到一段蒸发加热器，加热后气液混合物在一段蒸发分离器分离，气体与闪蒸槽的气相混合后到一段蒸发 气相洗涤器被二段蒸发冷凝液进行洗涤，洗涤下来的气体进入一段蒸发表面冷凝器冷凝，冷凝液送往尾气泵作尾气吸收液，没被冷凝的气体经一段水力双 吸 泵抽射放空。 一段蒸发操作压力压力为 35~40KPa，温度约为 130℃ 左右，蒸发后浓度 ％的尿液进入二段蒸发加热器，在 5~8KPa 下蒸浓到 ％，蒸汽混合物在二段蒸发分离器分离，气体经升压器升压，进入二段蒸发表面冷凝器冷凝，没被冷凝的气体经二段蒸发喷射泵 A 8 带入中间冷凝器进一步冷凝，中间冷凝器中没冷凝的气体经二段水力双吸泵抽射放空。 二表冷和中间冷凝器的冷凝液 均流入二段蒸发冷凝液槽（叫二蒸液），作为水力双吸泵抽射的动力循环液，同时经二蒸泵一部分送往二段循环冷凝器作吸收剂用，一部分送往一段蒸发气相洗涤器作洗涤剂。 蒸浓后分离出来的熔融尿素经尿素熔融泵到造粒塔喷淋造粒在塔底得到成品尿素 [13]，颗粒尿素由造粒塔经皮带运输送往成品库进行包装 [14]。 尾气吸收与解吸 惰洗器和二循二冷出来的气体进入尾气吸收塔，回收其中的氨和 CO2。 尾气吸收循环泵将一段蒸发冷凝液及系统排放的液体经尾气吸收塔冷却后送往尾吸收塔顶部做吸收剂用，洗涤下来的液体流入碳铵液槽，没 被吸收下来的惰性气体则从塔顶放空。 碳铵液用解吸塔给料泵送往解吸塔，其中一部分经解吸塔换热器换热后进入解吸塔中部，另一部分作为冷流送往解吸塔上部控制塔顶温度，解吸所需热量由塔底加入蒸汽直接供给，解吸出来的气体去二循一冷回收，解吸后的废液送往供水处理后作为造气的废热锅炉给水。 尿素合成过程中，因受化学平衡的限制，进入合成塔的 NH3 和 CO2 不可能全部转变为尿素，其中未转化的氨和 CO2 以氨基甲酸铵和游离氨的形式存在于尿素熔融液中。 如何将这部分未反应物循环利用，是全循环工艺尿素生产中的一个主要问题。 采用方法不同，生产尿素工艺流程不同，均可以分为以下四个步骤： （ 1）原料的净化和压缩； （ 2） 尿素的合成； （ 3） 未反应物中甲胺的分解，过量氨的吸收及氨和二氧化碳的回收循环； （ 4） 尿素溶液的加工。 各工艺不同点在第三个部分，传统的水溶液全循环工艺使用蒸汽加热分解甲胺和解吸氨，并采用循环水冷却，是氨冷凝回收。 这样大量的甲胺生成反应热未充分利用，反而需要大量蒸汽和冷却水。 70 年代开始，各种移走甲胺反应热，以及提高尿素合成塔转化率以减少循环回收部分的热能消耗，降低尿素生产能耗的工艺应运而生，其中以 气提技术为代表。 水溶液全循环工艺，是将尿素合成反应后的物料分两段减压加热，使其中未反应的甲胺分解和游离氨解吸出来，并逐段将 NH3 和 CO2 冷凝成液氨和解吸成甲胺水溶液，用泵将 9 上述物料全部返回合成塔中，循环利用。 其生产工艺流程方框示意图如下图 ： 图 尿素生产工艺流程方框示意图 本章介绍了水溶液全循环法制尿素工艺流程包括 :尿素的合成、循环回收、蒸发造粒、尾气吸收与解吸。 文中也阐明了尿素合成的反应机理，最后附 上了水溶液全循环法尿素蒸发系统工艺流程 简 图 如下图。 蒸发洗涤泵蒸发洗涤槽闪蒸槽蒸发洗涤器一蒸加热器一蒸分离器二蒸加热器二蒸分离器一表冷二表冷中间冷却器造粒塔尿素颗粒去包装地沟二蒸槽CWCW放空二段喷射泵B二段喷射泵STCWCW一段 二段水力双吸槽水力双吸泵一段喷射泵升压器CWCW去膨胀槽去一吸塔外冷器来自精馏塔熔融泵 图 蒸发阶段工艺流程 简图 10 第 4 章 物料衡算和热量衡算 物料衡算 年生产时间 8000h计，尿素的小时产量为 [15] ： 25800020xx00  t/h （ 41） 蒸发阶段主要是对尿液进行蒸发提纯，然后造粒，其中有少量的氨基甲酸铵分解生成尿素。 所设计题目的生产条件与实际生产条件相近，可以使用生产现场得到的数据做物料衡算。 计。