年产20万吨尿素斯纳姆氨汽提水解系统工艺设计毕业论文(编辑修改稿)

年产20万吨尿素斯纳姆氨汽提水解系统工艺设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

作压力为。 尿液顺降膜交换器流下，同时被加热，由于溶液中过剩氨的自汽提的作用，使二氧化碳沸腾出溶液，从而降低了溶液中的二氧化碳含量，为防止汽提塔的腐蚀，在汽提塔顶、底部加入从 钝化空压机 来的钝化空气，从中压吸收塔塔底来的甲铵液经高压甲铵液泵加压后和汽提塔气相进入甲铵混合器 ,然后进入高压甲铵冷凝器 ,在高温高压下冷凝，回收甲铵冷凝热，并产生 的低压蒸汽，冷凝后的甲铵经过甲铵分 离器分离后进入甲铵喷射器， 8 然后被甲铵喷射器的驱动液液氨一起带入合成塔。 甲铵分离器分离出的不 凝气体，主要含有惰性气和少量的氨和二氧化碳，这些气体经控制减压阀加压后送到中压分解收集罐中。 (2) 分解和回收 分解和回收分 中压分解回收、 低压分解回收和 真空分解回收三段降压进行。 第一段 中压分解回收 ： 汽提塔底部溶液经降压阀 LC9202 减压到 进入中压分解分离器 ,溶液在此闪蒸并分离，分离后尿液进入中压分解塔 甲铵在此分解 E102A壳体用 蒸汽供热， E102B 用汽提塔蒸汽冷凝液分离器 的 蒸汽冷凝液供热。 从中压分解塔分离器 顶部出来的含有氨和二氧 化碳的气体先送到真空预浓缩器 壳程中，被中压碳铵液泵送来的碳铵液吸收，其吸收和冷凝热用来蒸发尿液中的部分水份，然后进入中压冷凝器用冷却水冷却，最终进入中压吸收塔 . 中压吸收塔为泡罩塔，它用氨升压泵来的液氨和氨水泵送来的氨水共同洗涤二氧化碳。 中压吸收塔顶部含有微量惰气的气氨进入氨冷凝器冷凝成液氨，收集于氨收集器 ,不凝气通过氨回收塔 进入中压惰性气体洗涤塔 ,用蒸汽冷凝液经冷却后作吸收液吸收氨成为氨水，惰性气体放空，其吸收热通过中压氨吸收塔用冷却水带走，氨水通过氨水泵被送到中压吸收塔。 中压吸收塔 底部溶液通过高压甲铵泵加压到 送到甲铵冷凝器 中，返回合成圈。 第二段 低压分解和回收 ： 中压分解收集器的尿液经减压阀（ LV9301）减压到 进入低压分解塔分离器 ,尿液在此闪蒸并分离后进入低压分解塔 ,分解尿液中剩余的甲铵，热源由 蒸汽提供。 从低压分解塔分离器顶部出来的气体与来自解吸塔、水解器的气体以及 P103 泵送过来的碳铵液和 P114 泵送过来的工艺冷凝液一起进入低压冷凝器 ,用循环水进一步冷凝，冷凝下来的碳铵液和不凝气体进入碳铵液储槽 ,碳铵液通过中压碳铵液泵（ P103A/B）通过 真空预浓缩器 E104 送到 （ C101） ，其中的惰性气体进入低压惰性气体洗涤塔（ C104） ,用蒸汽冷凝液冷却后作吸收液吸收，通过低压氨吸收塔（ E112）后进入 V106，不凝气放空。 第三段 真空分解和回收 ： 低压分解收集器（ L103）的尿液经减压阀（ LV9401）减压后送到真空预浓缩分离器（ V104） ,尿液在此闪蒸并分离，分离后尿液进入真空预浓缩器（ E104）分解残余的甲铵，热源来自中压分解气的冷凝热和吸收热，尿液进入真空预浓缩收集器（ L104）后，通过尿素溶液泵（ P106）泵送到 真 空部分，气相被抽至一段真空浓缩系统进行冷凝，冷凝后的液体去工艺冷凝液部分。 9 (3) 尿液的浓缩和造粒 由 P106 送来的尿液被送到一段真空浓缩器（ E114） ,用 蒸汽加热，汽液混合物进入一段真空分离器（ V114）进行汽液分离： （ 1） 气相与真空预浓缩分离器的气相混合后进入一段真空第一表冷器（ E151A/B） ,冷凝后液相进入工艺冷凝液槽（ T102） ,气相与调节一段真空系统操作压力的空气混合，通过 PV9502 被 的蒸汽由一段真空系统第一喷射器（ EJ151）抽到一段真空第二表冷器（ E152） ,冷凝后，液相进入 T102，气相经一段真空系统第二喷射器（ EJ152）抽入到一、二段真空系统公用表冷器（ E156） ,冷凝后，液相进入 T102，气相最终放空； （ 2） 液相通过压差尿液自动进入二段真空浓缩器（ E115）。 二段真空浓缩器（ E115）内的尿液被 的蒸汽加热后进入二段真空分离器（ V115）进行汽液分离： （ 1） 气相被 蒸汽通过二段真空系统第一喷射器即升压器（ EJ153）抽入到二段真空系统第一表冷器（ E154），冷凝后液相进入（ T102） ,气相和用来调节第二段真空系统的空气（由 PV9509 进入）混合，由二段真空系统第二喷射器（ EJ154）抽入到二段真空系统第二表冷器（ E155）冷凝后，液相进入 T102，气相被二段真空系统第三喷射器（ EJ155）抽到一、二段真空系统公用表冷器（ E156） ,液相进入 T102,气相最终放空； 液相即尿素熔融物经熔融尿素泵（ P108）送至造粒塔（ L108）造粒。 开停车过程中排出的尿液收集于尿液槽（ T101）中，再经尿液回收泵（ P109A/B）输送到尿液浓缩系统。 由造粒喷头（ L109A/B）喷出的尿素液滴在自由 降落过程中冷凝固化成粒状尿素，通过刮料机（ H101） 输送到造粒塔皮带（ H102）上，然 后通过尿素循环皮带输送机（ H103） 送往包装工段进行称重包装 . 水解系统工艺设计 水解系统流程 来自一、二段真空系统（ L10 L106）的含有氨和二氧化碳的工艺冷凝液收集于（ T102）中，各处排放的碳铵液收集于碳铵液排放槽（ T104） ,并通过碳铵液排放泵（ P116A/B）输送到 T102 中。 T102 中的工艺冷凝液由解吸塔给料泵（ P114A/B）加压经解吸塔预热器（ E116）预热后送到解吸塔（ C102）顶部 ，其预热器热源由解吸塔废液提供，解吸塔分上、下两段，上 段出液由水解器给料泵（ P115A/B）加压，经过水解器预热器（ E117）预热后送到水解器（ R102）。 在 R102 内，尿素被 的蒸汽所分解，水解液经过水解器换热器换 热后进入解吸塔下段的顶部，解吸塔底用 的蒸汽直接加热，解吸塔及水解器顶部出气与低压分解分离器（ V103）顶部出口气体混合进入低压回收部分，废液经 E116 回收热量 10 后去界区。 1 碳铵液槽 2 解吸泵 3 解吸预热器 4 解吸塔 5 水解泵 6 废液槽 7 废液泵 8 水解换热器 9 水解器 图 氨汽提法合成尿素水解 系统工艺流程简图 水解解吸操作中典型设备介绍及其应用 (1) 解吸塔 用途：解吸工艺冷凝液中的氨和二氧化碳，该塔为浮阀塔板。 (2) 操作：该塔分为两段，下段组成。 工艺水 在最顶端进料。 含有 NH CO2 和尿素的工艺水经塔上段汽提氨后，送入水解器进行尿素水解。 被处理过的水从水解器出来到下段顶部，在此剩余的 NH3 被直接加入到塔底的 饱和蒸汽汽提出来，离开塔顶的气体与水解塔 R102 顶部气体和低压分离器 V103 的气体混合进入 E108 进行冷凝回收。 主要工艺条件 解吸塔操作压力 Mpa；操作温度塔底液相 143℃ ，塔顶气相 85℃ ， 排出废液含NH3 量 ≤40mg/tUr,工艺条件影响 如下 : (1) 温度 因为甲铵的分解反应，过量氨及游离二氧化碳的解吸都是大量吸热的过程。 所以 ，在设备材料允许的情况下，应尽量提高气提操作温度，以利于气提过程的进行。 但是，温度太高则腐蚀严重，同时加剧副反应的发生，这将影响尿素的产量和质量。 工业生产上，气 11 提塔操作温度一般选为 190 度左右。 通常用 的蒸汽加热以维持塔内温度。 (2) 压力 从气提的要求来看，采用较低的气提操作压力，有利于甲铵的分解和过量氨的解吸，这样能减少低压循环分解的负荷，同时提高气提效率。 但是，实际生产中二氧化碳气提操作是采用与合成操作等压的条件进行的，因为这样有利于热量的回收，同时能降低冷却水和能量消耗。 如果采 用较低的压力，会使尿素合成率降低，从而增大氨和二氧化碳的循环量，同时还会使气提后气体中水含量增加，使返回甲铵液浓度降低，影响合成率。 (3) 液气比 气提塔的液气比是指进入气提塔的尿素熔融物与二氧化碳的质量比，它是由尿素合成反应本身的加料组成确定的，不可以任意改变。 从理论上计算，气提塔中的液气比为 3． 87，生产上通常控制在 4 左右，液气比的控制是很重要的。 当塔内液气比太高时，气提效率显著下降；液气比太低，易行成干管。 造成气提管缺氧而严重腐蚀。 在生产上，除了控制气提塔的液气比外，还要严格要求气提塔中的 液气均匀分布。 (4) 停留时间 尿素熔融液在气提塔内停留时间太短，甲铵和过量氨来不及分解，达不到气提的要求；但停留时间过长，气提塔生产强度降低，同时副反应加剧，影响产品产量和质量。 一般气提塔内尿液停留时间以 1min 为宜 [6]。 生产组织制度 法定假日和星期假日采用轮换倒班制度 ， 采用 4 班倒制 ， 连续工作制 ， 工作日 =365设备维修日 =36535=330 天 ,每天生产成品尿素 20xx00/330=606t，即每小时生产 25 吨尿素。 12 第 3 章 物料衡算与热量衡算 尿素生 产过程的物料衡算同其他化学生产过程的物料衡算一样，根据质量守恒定律，通过计算求得加入设备和离开设备的物料各组分的成份、重量和体积，为进一步进行热量衡算、设备计算等提供定量的依据。 物料衡算根据下列公式 ∑G 入 =∑G 出 +∑G 损 式中 ∑G— 输入物料总和； ∑G— 输出物料总和； ∑G— 损失物料总和。 对于氨汽提法尿素生产，由于物料的循环反应，在计算物料平衡时，全系统物料平衡的完整性很重要。 改变某设备的任何一个参数都会影响全系统的物料平衡。 各设备的物料衡算，必须在全系统物衡算完成 以后才能判断各设备物料衡算的结果。 因此对尿素生产后所产生的冷凝液的量，组分含量以及所加入的加热蒸汽量必须进行水解解吸系统的物料衡算 [7]。 物料衡算计算条件的确定 在进行物料衡算之前，必须确定系统输入、输出、损失等物料量及计算基准等计算条件。 尿素物料衡算有下列各项 : (1) 计算基准 尿素物料衡算以每年生产 20 万 吨尿素，每年按照 8000 小时计算，即每小时生产 25吨尿素。 (2) 处理后的工艺水氨含量为 4106kg/tUr， 尿素含量为零，符合国家废液排放标准。 13 氨汽提法水解系统物料 衡算 高压系统物料衡算 注： R101合成塔； V101甲铵分离器； E101汽提塔； E104甲铵冷凝器； P101高压氨泵； P102高压甲铵泵； K101CO2 压缩机 图 高压合成系统示意图 以 R101 出口生成 1t(1000kg)尿素为基准（注：不考虑尿素在 E101,E102 等处水解）。 以安化公司取样分析数据为例 表 取样分析数据 组成 %（ m/m） ○ 8 ○10 ○ 11 NH3 CO2 Ur — H2O 这样从合成塔出来的流股 ○ 8 总量 =1000/=3222kg 流股 ○ 8 各位组分量为： NH3 3222=1133kg= CO2 3222=489kg = Ur 1000kg= 14 H2O 3222=600kg= 根据 R101 合成塔出口各物料量，可求的进塔各量： ∵ 2NH2+CO2=(NH2)2CO+H2O 生成的量 Ur 为 ∴ 反映掉 NH3 反映掉 CO2 生成的 H2O 故进塔各组分量为： NH3 +==1700kg CO2 +==1222kg H2O ==300kg NH3/CO2=H2O/CO2=XCO2=反应掉的 CO2/入塔 CO2 总量 =() 100%=60% 由于在 R101 内生成的尿素有一部分夹在真空分离气中，后进入 R102 水解成 NH3 和 CO2再返回 R101,据经验，假设每吨尿素有 5kg 水解，那么： 从压缩机来的流股 ○ 4 CO2 [（ 10005） /60] 44=730kg 流股 ○ 10 区中压系统各组分量： NH3 (1000/) =515kg CO2 (1000/) =115kg Ur 1000kg H2O (1000/) =498kg 从甲胺分离器出来的流股 ○ 11 个组分量：据经验知：每吨尿素含 50kgNH3 和 3kgCO2 及 10kg惰气（也可通过安化公司取样分析实测出来）。 离开高压系统总物料量 =流股 ○ 14 +○ 10 ∴ NH3 515+50=565kg CO2 115+3=118kg Ur 1000+0=1000kg H2O 498+0=498kg 15 入高压系统总物料流量 =流股 ○ 4。