川化實習報告

1、川 化實習報告學院 化學工程學院 學生姓名 X X X 專業(yè) 過程裝備與控制工程學號 年級 指導教師 實習地點 川 化 實習時間 2014.9.12014.9.12 二一四 年 九 月 十八 日一、 引言1.1實習目的實習是高校工科學生理論聯(lián)系實際、拓寬知識視野、為專業(yè)課打下感性認識基礎的重要教學環(huán)節(jié)。學生只有通過理論實踐再實踐的過程，才能獲得真正的知識。由于我們過控專業(yè)是化學工程與機械工程交叉的學科，因此僅僅是在機械制造廠實習是遠遠不夠的，還需要在化工廠實習。而川化是本專業(yè)的穩(wěn)定實習基地之一。川化集團有限責任公司（原四川化工廠）始建于1956年，經(jīng)過四十多年的發(fā)展，已成為一個以生產(chǎn)化肥和化工

2、原料為主的綜合性特大型化工企業(yè)，是全國18個大型化工基地之一。所以能到川化來實習是一個很好的機會。再加上由于產(chǎn)業(yè)調(diào)整，川化很多產(chǎn)品都停產(chǎn)了，這對于我們來說是個不能再好的機會，因為這樣我們就能近距離觀察生產(chǎn)設備。本次實習目的：1.通過工廠技術老師的帶隊講解，對工藝流程有一定了解，同時關注生產(chǎn)設備的尺寸作用及工作原理，對本專業(yè)在國民經(jīng)濟建設中所處的地位與作用有進一步認識。培養(yǎng)事業(yè)心、使命感和務實精神，為更好地適應從學生到工作者的過渡準備條件。2.通過觀察和分析過程設備與機器的生產(chǎn)制造過程，學到本專業(yè)的生產(chǎn)實習知識，理論聯(lián)系實際。3.綜合能力的培養(yǎng)與訓練。1.2實習要求 1.提前預習實習教材，對川化

3、產(chǎn)品生產(chǎn)過程有一定了解；2.遵守安全培訓中提到的規(guī)則，如進廠帶安全帽之類的；3.在參觀實習中做好筆記，并且及時總結(jié)實習現(xiàn)場資料，綜述理論與實習所獲得的相關知識；4.實習期滿按要求寫好并按時上交實習報告。1.3川化中國最大的合成氨、氮肥和三聚氰胺生產(chǎn)廠之一，也是中國生產(chǎn)催化劑的基地之一。地處川西平原的成都市青白江區(qū)。其前身為范旭東于1938年在四川樂山五通橋創(chuàng)辦的永利川廠，當時以生產(chǎn)純堿為主。1955年成為公私合營永利、久大化學工業(yè)公司四川化工廠，1956年遷至現(xiàn)址，并開始建設中國第一座自行設計、施工的中型氮肥廠，1959年改為國營四川化工廠，1984年更為現(xiàn)廠。四川化工總廠下設一化、二化、催化

4、劑、動力和修造分廠，以及三聚氰胺、硫酸和特別氣體三個直屬車間。主要產(chǎn)品有：合成氨、尿素、三聚氰胺、催化劑、工業(yè)硫酸、濃硝酸、硝酸銨、硫酸銨、碳酸氫銨、液體二氧化碳、氧氣、氮氣和氬氣等25種、46個型號的化工產(chǎn)品。其中，三聚氰胺銷往日本、東南亞、西歐及美洲等地。1985年，主要化工產(chǎn)品的年生產(chǎn)能力（kt）分別為：合成氨480、三聚氰胺12、硫酸100、催化劑2.6。二、 實習主要內(nèi)容2.1實習概況這次實習一共九天，在實習期間，我們參觀了合成氨、尿素、硫酸、硝酸及三胺的生產(chǎn)現(xiàn)場，近距離觀察了各個產(chǎn)品的生產(chǎn)設備，老師們也詳細的為我們講解了產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝流程。本次報告著重講解尿素，其他產(chǎn)品的生產(chǎn)狀況就

5、不在此贅述。2.2尿素生產(chǎn)工藝及設備簡介2.2.1尿素簡介 學名為碳酰二胺，分子式為，相對分子量為60.06。因最早由人類及哺乳動物的尿液中發(fā)現(xiàn)，故稱為尿素。尿素是一種高濃度氮肥，屬中性速效肥料，也可用于生產(chǎn)多種復合肥料，對于鋼鐵、不銹鋼化學拋光有增光作用，在金屬酸洗中用作緩蝕劑，也用于鈀活化液的配制。尿素經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)發(fā)展出了不少新產(chǎn)品，市場上主要以下新品種：聚氨酸尿素、多肽尿素。在醫(yī)學方面，可以用來制備巴比妥酸一種重要的安眠劑，除此之外，由于尿素含氮量高，可以用來作為反芻動物的飼料添加劑，甚至在化妝品、工業(yè)及紡織方面都有所應用。由此觀之，尿素的應用還是比較廣泛的，報告顯示，尿素發(fā)展趨

6、勢：季節(jié)性過剩向結(jié)構性過剩轉(zhuǎn)變。需求影響：工業(yè)需求將趨熱。2.2.2尿素生產(chǎn)方法簡述按轉(zhuǎn)化物的循環(huán)利用程度，尿素的生產(chǎn)方法可分為不循環(huán)法、半循環(huán)法和全循環(huán)法三種。20世紀60年代以來，全循環(huán)法在工業(yè)上得到普遍的使用。全循環(huán)法是將未轉(zhuǎn)化成尿素氨和二氧化碳經(jīng)多段蒸餾和分離后，全部返回合成系統(tǒng)循環(huán)利用，原料氨利用率達到97%以上。 全循環(huán)法依照分離回收方法的不同又可分為熱氣循環(huán)法、 氣體分離循環(huán)法、 漿液循環(huán)法、 水溶液循環(huán)法 、氣提法和等壓循環(huán)法.其中水溶液循環(huán)法和氣提法發(fā)展最快。水溶液循環(huán)法是將未反應的氨和二氧化碳用水吸收生成甲銨或碳酸銨水溶液在循環(huán)返回合

7、成系統(tǒng)。氣提法是利用某一介質(zhì)在與合成等壓的條件下分解甲銨并將分解物返回系統(tǒng)使用的一種方法。該廠采用比較古老的水溶液全循環(huán)法，而目前很多工廠都采用由其衍變而來的汽提法。該廠一尿車間的生產(chǎn)裝置基本情況表如下： 裝置名稱 尿素裝置 生產(chǎn)工藝及規(guī)模尿素水溶液全循環(huán)法，原設計年產(chǎn)11萬噸/年，經(jīng)過對生產(chǎn)裝置的技術改造后生產(chǎn)規(guī)?？蛇_16萬噸/年主要污染物排放點，種類，排放量（估計）1、 污染物種類：（1）NH3-N；（2）PH；（3）COD2、污染物排放點:（1）車間總排口，達標廢水排放量(包括回收三胺廢水)：30-50M3/H(估算)（2）循環(huán)水池污水排放口（間斷排放）400M3/天；（3）尿素框架氣相

8、放空總管；302KG/H（物料衡算)（4）尿素造粒塔頂排放氣（含尿素粉塵）24.2（物料衡算)KG/H（尿素產(chǎn)量按20T/H計算）主要環(huán)境風險種類污染種類：水體、氣相2.2.3 尿素合成的工藝流程2.2.3.1基本原理用氨合成尿素的反應分兩個步驟，在合成塔內(nèi)連續(xù)進行：第一步由氨與二氧化碳生成中間產(chǎn)物甲銨，其反應式為：  2NH3(液)+CO2(氣)NH2COONH4(液) +100kJ/mol 第二步由甲銨脫水生成尿素，其反應式為：(合成尿素過程中的控制反應)  NH2COONH4(液)CO(NH2)2(液)+H2O(液)-27.5kJ/mol 

9、;這兩個反應都是可逆反應，反應一是放熱反應，在常溫下實際可以進行到底，在100kg/cm2、150時反應進行得很快，很完全，為瞬時反應，而反應二十吸熱反應，進行得比較緩慢，且不完全，這就使其成為合成尿素的控制反應。2.2.3.2尿素合成的工藝條件 根據(jù)前述尿素合成的基本原理可知,影響尿素合成的主要因素有反應物的組成、溫度、壓力、 停留時間等。一般水溶液全循環(huán)法氨碳比應選擇在4左右，若利用合成塔副產(chǎn)蒸汽，則氨碳比取3.5以下，水碳比一般控制在0.60.7。CO2的純度要在98.5%以上。合成塔的操作溫度控制在185-190，川化廠合成塔的反應時間是45分鐘。川化廠采用的壓力一般為192-200k

10、g/cm2。2.2.3.3尿素生產(chǎn)工藝流程由于該廠采用水溶液全循環(huán)法生產(chǎn)尿素，下面就簡述水溶液循環(huán)法生產(chǎn)尿素的流程。生產(chǎn)工藝流程特點：二段分解、三段吸收、二段蒸發(fā)、自然通風的造粒流程。本流程分為壓縮、合成、分解系統(tǒng)循環(huán)系統(tǒng)、蒸發(fā)造粒四個生產(chǎn)工序，整個生產(chǎn)為單系統(tǒng)生產(chǎn)。二氧化碳經(jīng)壓縮機加壓至200-210MPa左右，溫度約為125，進入尿素合成塔底部。經(jīng)高壓泵加壓，與經(jīng)液氨預熱器預熱到溫度約40-60的液氨，配成氨碳比為4左右進入合成塔底部。從一段吸收塔來的甲銨溶液，由一段甲銨泵加壓后亦同樣送入合成塔底部。上述三股物料在合成塔內(nèi)充分混合并反應生成甲銨。二氧化碳約有62%左右轉(zhuǎn)化為尿素。含有尿素、

11、未轉(zhuǎn)化的甲銨、過剩氨和水的混合溶液，通過減壓閥減壓至1.721.82MPa，進入頂分離器，在此進行氣液分離。由頂分離器出來的溶液，因膨脹氣化，溫度有所下降，進入一段分解塔進行加熱分解。 把一段分解塔分出的氣體也引入預分離器后，將氣體一并引入一段蒸發(fā)加熱器下部在蒸發(fā)加熱器中，部分氣體冷凝，因而放出熱量使尿液蒸發(fā)。自蒸發(fā)器下部出來的氣體，導入一段吸收塔底部鼓泡吸收。在此約有95%氣態(tài)CO2和全部水蒸氣被吸收生成甲銨溶液。未被吸收的氣體在塔內(nèi)上升，與由液氨緩沖槽來的回流液氨逆流接觸，未吸收的CO2完全從氣相中除去，而純的氣態(tài)氨離開吸收塔進入氨冷凝器，借冷卻水將氨冷凝，被冷凝的液氨流入氨緩沖槽。在氨冷

12、器中未冷凝的惰性氣體進入洗滌器，氣體中的氫用二段蒸發(fā)冷凝液來吸收。氨水在洗滌器中增濃，然后流入吸收塔頂。 來自二段吸收塔的甲銨液經(jīng)二段甲銨泵送入一段吸收塔下部。濃的甲銨液由一段吸收塔底部出來經(jīng)一段甲銨泵進入合成塔底部。由一段分解塔出來的溶液減壓至0.3O.4MPa，進入二段分解塔進行加熱分解。分離出來的液體送入閃蒸槽，氣體則進入二段吸收塔底部，由加入塔頂?shù)亩握舭l(fā)冷凝液來吸收。由二段吸收塔頂出來的氣體與惰性氣體洗滌器出來的氣體混合進入尾氣吸收塔，由蒸發(fā)冷凝液進行循環(huán)回收?；厥蘸螅瑲怏w由尾氣吸收塔頂放空，溶液在濃度達到一定程度時，進入解吸塔進行解吸，解吸后的氣體引入二段吸收塔底部。 &

13、#160; 由二段分解塔底出來的溶液，減壓后進入閃蒸槽中，在41kPa真空下氣化，除去部分水和溶解的氨等，使尿液不含溶解的氨和二氧化碳并得到濃縮。   經(jīng)閃蒸后的尿液由尿液泵送入蒸發(fā)系統(tǒng)。一段蒸發(fā)器將尿液蒸濃到96%，并經(jīng)分離器進行氣液分離。從分離器出來的蒸汽與閃蒸槽的蒸汽一并進入一段蒸發(fā)表面冷凝器內(nèi)冷凝。一段蒸發(fā)在58kPa真空下操作。尿液自一段蒸發(fā)分離器進入二段蒸發(fā)加熱器，尿液在其中蒸濃至99.7%(重量)，溫度約140。氣液混合物自蒸發(fā)器進入蒸發(fā)分離器，分離出來的99.7%的濃縮尿素溶液，經(jīng)熔融尿素泵送至造粒塔頂旋轉(zhuǎn)式造粒噴頭噴灑造粒。粒狀尿素再經(jīng)皮帶運輸、

14、包裝即成為產(chǎn)品。工藝流程圖如下：2.2.3.4汽提法生產(chǎn)尿素CO2汽提尿素工藝高壓圈包括尿素合成塔、汽提塔、甲銨冷凝器、高壓洗滌器和高壓噴射器；高壓液氨作為甲銨噴射器的驅(qū)動流體，將甲銨液增壓返回合成塔。CO2氣經(jīng)CO2壓縮機增壓進入汽提塔。汽提塔出口液相送入低壓分解系統(tǒng)，汽提塔出口的汽提氣和甲銨噴射器來的甲銨液一起進入甲銨冷凝器，甲銨冷凝器由氣、液2根管道分別將氣體、液體送入尿素合成塔，合成塔中的尿液自流到汽提塔。合成塔氣相出口送入高壓洗滌器，高壓洗滌器出口的氣體含少量的氨和CO2送入低壓吸收塔，用工藝冷凝液及蒸汽冷凝液吸收，吸收后的尾氣排入大氣中。后工序僅設置了低壓分解吸收系統(tǒng)；真空蒸發(fā)系統(tǒng)

15、包括了2段真空蒸發(fā)和冷凝系統(tǒng)，并設置了工藝冷凝液處理工序,真空蒸發(fā)后的尿液送入最終造粒工序。2.2.4 尿素合成的主要設備對于我們過控專業(yè)，設備與流程相比更加切合我們的專業(yè)，因此自己在實習參觀的過程中自己也更加注意設備方面的觀察，如設備布置，尺寸大小，主要結(jié)構及其作用。以下將會介紹一下在自己實習過程中對尿素生產(chǎn)主要設備的一些認識。2.2.4.1高壓甲胺泵它的作用是將中壓吸收后濃甲胺溶液加壓至200MPa（表壓）送入合成塔，是水循環(huán)尿素生產(chǎn)流程的關鍵設備之一。一般高壓甲胺泵多采用臥式三聯(lián)柱塞泵，它是由電動機、齒輪箱、調(diào)速器和泵體組成。當電動機旋轉(zhuǎn)時，由主動軸到調(diào)速器經(jīng)齒輪箱減速帶動往復泵工作，三

16、聯(lián)柱塞泵是由三個臥式單缸泵并聯(lián)而成，并具有同一傳動裝置及吸入總管（方形集液器）和排出總管（方形集液器）。其液缸一般采用Cr18Ni12Mo3Ti或Cr18Mn10Ni5Mo3的含鉬不銹鋼制成，其結(jié)構為三通形式。2.2.4.2尿素合成塔 任何一個反應最最重要的設備當然是反應器，合成塔是合成尿素的關鍵設備之一，液氨與二氧化碳在塔內(nèi)反應生成尿素。由于合成尿素是在高溫、高壓的條件下進行的，且溶液又具有強烈的腐蝕性，所以合成塔應該符合高壓容器要求，機械結(jié)構要簡單，堅固，氣密和便于檢修，因此工業(yè)上全壓筒體一般采用較大的長徑比。而且外殼需要保溫，保護熱量不外散。還應具有良好的耐腐蝕性。合成塔結(jié)構有以下兩種套

17、泵式和不銹鋼襯里式，如下圖： 目前我國采用的合成塔是多襯里式尿素合成塔,主要由高壓外筒和不銹鋼襯里兩大部分構成,不銹鋼襯里直接襯在塔壁上,他的作用是防止塔筒體腐蝕.水溶液襯里合成塔在高壓筒內(nèi)壁上襯有耐腐蝕的不銹鋼或者高鉻錳不銹鋼,其厚度一般在5mm以上.在塔內(nèi)離塔2m和4m處設有兩塊多孔篩板,其作用是促使反應物料充分混合和減少熔融物的返混.一般在該塔之前要設置一個預反器,使氨、二氧化碳和甲銨溶液在預反器混合反應后,在進入合成塔一進行甲銨脫水生成尿素的反應。在合成塔前可以設置一個高壓混合器，這種混合器對促進二氧化碳和氨生成甲銨有好處?；旌掀饕部刹捎盟?nèi)式如圖一。尿素合成塔一般采用平墊圈密封， 但

18、在保壓停車后再開車時，往往發(fā)生泄漏，給生產(chǎn)帶來困難，故可采用圖二的“”形環(huán)。2.2.4.3 CO2 壓縮機CO2 增壓是采用的是五段對稱式往復式壓縮機，其中一二三段采用的是雙動式，四五段是單動式。該廠有兩臺4M12型壓縮機，其吸氣量為2700m3/h，還有一臺4D12A型，其吸氣量為3780m3/h。正常生產(chǎn)中，一般開4D12A和一臺4M12.壓縮機結(jié)構示意圖及氣體流程圖如下: 2.2.4.4 造粒塔 從二段蒸發(fā)分離器來的熔融尿素（濃度為99.7%重量），經(jīng)熔融尿素泵送至造粒頂旋轉(zhuǎn)的圓錐形噴頭，噴灑造粒，在自然風型塔內(nèi)降落，冷卻固化，這就是塔式噴淋法造粒，目前使用最廣泛的方法。還有一種方法是顆

19、粒成型法造粒，由于塔式噴淋造粒法產(chǎn)品強度較低，粒徑較小，抗碎、抗磨強度較差，不能滿足摻混肥料及機械施肥的需要。60年代起，發(fā)展了顆粒成型法造粒新技術，即把96以上的尿液，逐層凝結(jié)在晶種粒子表面而形成顆粒尿素。產(chǎn)品粒度為24mm(根據(jù)需要可達711mm)，不但強度高，且不易吸濕。一般可通過下面幾種途徑解決尿素粒徑問題：選用大顆粒造粒噴頭，使80%的尿素顆粒直徑大于2mm； 采用流化床冷卻裝置，降低入袋溫度，解決超產(chǎn)后易結(jié)塊問題，將顆粒與粉塵分開； 采用北京達立科公司開發(fā)的雙轉(zhuǎn)鼓流化床大顆粒尿素技術，尿素顆粒直徑可達46mm，國內(nèi)已有2家采用此技術； 原有的造粒系統(tǒng)不動，將增產(chǎn)的尿素在造粒之前取出，用尿素熔融液來生產(chǎn)氮磷鉀復合肥，目前上海化工研究院正在幾家小尿素廠中實施該技術。造粒塔外形如下圖：3、 實習總結(jié)及感悟上學期是去參觀空分廠，而這次實習參觀的是化工廠。而兩者給我的感受是很不相同的。參觀空分廠工人師傅們都在崗位上做工，而川化由于部分產(chǎn)品停產(chǎn)，因此參觀的時候沒有多少工人。也正是因為這樣，我們才有機會近距離觀察生產(chǎn)設備。這是我第一次到化工廠，感覺和以前自己心目中想的還是有所差距。首先讓我感嘆的是如此多的管道！我以前想的是一個個的廠房，而我所見到的全是有管道、塔之類錯綜復雜連在一起的露天裝置。由于我們很多基礎課程還沒學，但此次參觀實習讓我對很對化工設備有了感性的認