四川大學(xué)化工學(xué)院本科實習(xí)報告-玉龍化工

1、2006生產(chǎn)實習(xí)報告 目 錄1前言： 11.1 對生產(chǎn)實習(xí)認識 11.2 生產(chǎn)實習(xí)安排 11.3 生產(chǎn)實習(xí)單位的概況 11.3.1 簡介11.3.2 發(fā)展史、規(guī)模、技術(shù)特點等12 生產(chǎn)實習(xí)的內(nèi)容 32.1 合成氨生產(chǎn)過程概述32.1.1 氨的性質(zhì)與用途 32.1.2 氨的生產(chǎn)流程 42.1.3 合成氨生產(chǎn)的安全 52.2 合成氨各工段（崗位）介紹52.2.1 轉(zhuǎn)換52.2.2 脫碳102.2.3碳化122.2.4 合成132.2.5 合成162.3 合成尿素生產(chǎn)過程概述183 參觀實習(xí) 233.1成都市污水處理廠簡介33.2污水處理過程概述234 了解最深的工段介紹 255 生產(chǎn)實習(xí)體會 29

2、1 . 前 言1.1對生產(chǎn)實習(xí)的認識開始接觸化工近3年的時間，在學(xué)校里學(xué)到了大量相關(guān)的基礎(chǔ)理論知識，例如：物理化學(xué)、化工原理、化工熱力學(xué)等專業(yè)基礎(chǔ)課程，也在實驗室做過實驗，但是對真實的工廠生產(chǎn)了解甚淺。相信通過此次在工廠車間的參觀實習(xí)和跟班實習(xí)，可以進一步印證、加深對基礎(chǔ)理論知識的理解和鞏固，擴大知識面；也能從實習(xí)中了解對化工廠的必備生產(chǎn)環(huán)境、設(shè)備、過程及方法特點，將理論知識與實際生產(chǎn)聯(lián)系起來，認識實際生產(chǎn)和實驗室操作的區(qū)別，有助于獲得對專業(yè)的感性認識和培養(yǎng)專業(yè)興趣，從工人師傅那學(xué)到更多的知識以及他們對生產(chǎn)的高度責(zé)任心、愛業(yè)敬業(yè)的精神，鍛煉運用所學(xué)知識觀察分析實際問題、勇于探索和積極進取的創(chuàng)新

3、精神；提高基本素質(zhì)和工作的競爭能力，為將來的就業(yè)打下基礎(chǔ)。1.2生產(chǎn)實習(xí)安排參加實習(xí)人員：工藝專業(yè)1、3、4班全體學(xué)生實習(xí)時間：2月20日實習(xí)地點：成都市青白江區(qū)成都玉龍化工公司實習(xí)內(nèi)容：對合成氨的轉(zhuǎn)換、脫碳、碳化、合成、合成、尿素合成工藝六個崗位進行輪班實習(xí)，了解各工段基本原理、工藝流程等。1.3生產(chǎn)實習(xí)單位的概況1.3.1 簡介成都玉龍化工有限公司，是由原成都化肥廠經(jīng)產(chǎn)權(quán)制度改革后組建的有限責(zé)任公司。公司管理科學(xué)、技術(shù)先進，具有較強的競爭實力。公司具有年產(chǎn)合成氨8萬噸、尿素10萬噸、碳銨10萬噸、復(fù)合肥6萬噸的化肥生產(chǎn)能力。主導(dǎo)產(chǎn)品尿素是四川省優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，碳銨是原化工部優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，“裕農(nóng)”牌化

4、肥暢銷省內(nèi)外，深受用戶喜愛。公司還有壓力容器設(shè)計制作、石油化學(xué)工程施工能力。新開發(fā)的水處理劑產(chǎn)品受到用戶普遍歡迎，丙稀酸特種橡膠系列產(chǎn)品能替代進口產(chǎn)品。公司占地300余畝，總資產(chǎn)1.8億元。近年來化肥行業(yè)形勢嚴峻，小化肥企業(yè)舉步維艱，公司員工發(fā)揚團結(jié)拼搏的精神，不斷改革創(chuàng)新，2001年實現(xiàn)產(chǎn)值1.17億元,銷售收入1.56億元,創(chuàng)利稅350萬元1.3.2 發(fā)展史、規(guī)模、技術(shù)特點等成都化肥廠是1958年全國首批興建的13套年產(chǎn)2000噸合成氨的小氮肥廠之一，2001年改制后更名為成都玉龍化工有限公司， 2002年與省農(nóng)司合作，實現(xiàn)資產(chǎn)重組，為企業(yè)發(fā)展打下更為堅實的基礎(chǔ)。 40多年的艱苦創(chuàng)業(yè)，公司

5、多次受到原化工部、四川省和成都市各級領(lǐng)導(dǎo)的表彰，榮獲原化工部首批命名的六好企業(yè)、精神文明工廠、全國環(huán)境優(yōu)美工廠等殊榮。裕農(nóng)牌碳銨、尿素獲部優(yōu)、省優(yōu)。 98年以來公司不斷進行技術(shù)改造，先后采用四套先進的進口和國產(chǎn)DCS計算機控制系統(tǒng)，使產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量不斷提高，成本不斷降低。在質(zhì)量第一、用戶至上的生產(chǎn)經(jīng)營宗旨指導(dǎo)下，產(chǎn)品深得用戶好評和市場親睞，2001年榮獲四川化學(xué)原料及化學(xué)制品制造業(yè)工業(yè)企業(yè)最大市場占有份額30強，2002年公司裕農(nóng)牌尿素被四川省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局列入免檢產(chǎn)品，2003年被評為成都市模范企業(yè)。 玉龍公司控股1個子公司和3個分廠，成都科創(chuàng)精細化工有限公司生產(chǎn)水處理劑、聚丙烯酸脂特種橡膠

6、等多種精細化工產(chǎn)品，成都化肥廠生產(chǎn)尿素和碳銨；成都玉龍化工有限公司復(fù)合肥分廠生產(chǎn)復(fù)混肥；寶雞市川龍化工有限公司生產(chǎn)碳銨、甲醇、初甲醇。袁開全上任伊始便提出“二次創(chuàng)業(yè)負重攀登”的口號,接著就采取了一系列行之有效的措施對企業(yè)進行徹底整治。有了新的用人機制和健全的管理制度,加上新的治廠方略,再通過全廠干部職工的艱苦奮斗,成都化肥廠這個身染頑疾的企業(yè),終于又起死回生了。 1999年,成化廠為了建立現(xiàn)代企業(yè)的管理制度,以產(chǎn)權(quán)制度為中心進行改制,成功組建了“成都玉龍化工有限公司”。職工和資產(chǎn)實現(xiàn)了身份置換產(chǎn)權(quán)變更、和機制轉(zhuǎn)換三個百分之百,在企業(yè)內(nèi)部建立了以法人治理結(jié)構(gòu)為中心的現(xiàn)代企業(yè)制度,為企業(yè)輕裝上陣參

7、與市場競爭創(chuàng)造了條件。2002年7月,根據(jù)公司發(fā)展所面臨的形式和做大做強的要求,玉龍公司又與省農(nóng)資集團公司進行了資產(chǎn)重組,實現(xiàn)了產(chǎn)權(quán)多元化結(jié)構(gòu)。 玉龍公司在不斷進行機制改革和制度創(chuàng)新的同時,還對公司原有的生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)技術(shù)進行改造,走新型工業(yè)可持續(xù)發(fā)展之路。他們在改造過程中,并不是簡單地擴大再生產(chǎn),而是盡可能采用國內(nèi)外先進的技術(shù)、工藝和設(shè)備。近幾年來,他們共籌措資金達一億多元投入到技改、擴建中,先后組織了“合成銨四改六”、“尿素六改十”、“雙一段直接轉(zhuǎn)化”等六大項目的技改工程,對原來落后的工藝間歇轉(zhuǎn)化改為連續(xù)轉(zhuǎn)化,使之節(jié)省資源和合理利用資源,降低能耗,注重環(huán)保,提升效益。 作為玉龍公司的總經(jīng)理

8、兼黨委書記袁開全先生,特別注重企業(yè)的人文因素。首先,公司在制定有關(guān)方面的制度時,內(nèi)部一律實行全員競聘,堅持公開、公平、公正的選用人才制度;其次,近三年來共投資70多萬元用于對員工的培訓(xùn)。先后舉辦了技術(shù)培訓(xùn)班、管理人員中專班和MBA班,共培訓(xùn)員工420多人。今年又與西華大學(xué)達成協(xié)議,在玉龍舉辦了一個經(jīng)濟管理的成人大專班,為該公司培養(yǎng)高級管理人才。 關(guān)心員工疾苦,提高員工生活福利,這是袁總作為公司領(lǐng)導(dǎo)最得人心之處,也是他管理企業(yè)的主要法寶。隨著公司效益的不斷提高,公司便把員工利益放在首位,通過調(diào)整工資結(jié)構(gòu)和修改獎金方案,使員工收入大幅度提高。玉龍公司是青白江區(qū)市屬以上企業(yè)中員工住房面積最大、生活環(huán)

9、境最優(yōu)的企業(yè),近700戶家庭的平均住房面積達80平方米以上,而且,生活區(qū)還新建了兩處漂亮的花園,其綠化面積達到了30%。 在“質(zhì)量第一,用戶至上”的生產(chǎn)經(jīng)營宗旨指導(dǎo)下,產(chǎn)品深得用戶好評和市場青睞,“裕農(nóng)”牌尿素、碳銨屬于部、省優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品,2002年到2004年連續(xù)三年,尿素被評為省免檢產(chǎn)品;2003年,公司實現(xiàn)利潤1158萬元,今年15月,不到半年時間就已創(chuàng)利潤1580萬元,又創(chuàng)造了一個奇跡。 “玉樹臨風(fēng)立大地,蛟龍出水騰長空?！背啥际屑夹g(shù)監(jiān)督管理局青白江分局副局長、著名書法家沈宗富為成都玉龍化工有限公司題寫的一幅對聯(lián),以說明今天的玉龍公司如一棵參天的大樹,任憑風(fēng)吹雨打,它都堅定不移地挺立于大地

10、,又如出水的蛟龍正騰飛于長空,比喻該公司的發(fā)展前景廣闊。2 . 生產(chǎn)實習(xí)的內(nèi)容2.1 合成氨生產(chǎn)過程概述2.1.1 氨的性質(zhì)與用途.氨的性質(zhì) 氨在標準狀態(tài)下是無色氣體，比空氣密度小，具有刺激性氣味。會灼傷皮膚、眼睛，刺激呼吸器官粘膜。空氣個氨質(zhì)量分數(shù)在0.5-1.0%時，就能使人在幾分鐘內(nèi)窒息。 氨的相對分子質(zhì)量為17.3沸點(0.1013MPa)-33.5冰點一777,臨界溫度132.4，臨界壓力l l28MPa液氨的密度0.1013MPa、-334為0.6813kg/L。標準狀態(tài)下氣氨的密度771410E4 kg/L 摩爾體積2208L/mol-1液氨揮發(fā)性很強。氣化熱較大。 氨基易揮發(fā)，

11、可生產(chǎn)含氨15%30%(質(zhì)量)的商品氨水，氨溶解時放出大量的熱。氨水溶液呈弱堿性，易揮發(fā)。 液氨和干燥的氣氨對大部分材料沒有腐蝕性，但是在有水存在的條件下。對銅、銀、鋅等金屬有腐蝕性。液氨是極性分子，似水，可發(fā)生電離： 氨是一種可燃性物質(zhì)，自然點為630C，一般較難點燃。氨與空氣或氧的混合物在一定范圍內(nèi)能夠發(fā)生爆炸，常壓，室溫下的爆炸范圍分別為15.5%-28%和13.5%-82% 氨的化學(xué)性質(zhì)較活潑，能與堿反應(yīng)生成鹽。 .氨的用途 氨主要用來制造化學(xué)肥料，尿素CO(NH2)2、硫銨(NH4)2SO4，硝銨NH4NO3等，也作為生產(chǎn)其他化工產(chǎn)品的原料，除液氨本身可作為化學(xué)廢料外，農(nóng)業(yè)上使用的所

12、有氮肥、含氮混合肥和復(fù)合肥，都以氨為原料?；净瘜W(xué)工業(yè)中的硝酸、純堿，含氮無機鹽，有機化學(xué)工業(yè)中的含氮中間體，制藥工業(yè)中的磺胺類藥物、維生素、氨基酸、花香和塑料工業(yè)中的己內(nèi)酰胺、己二胺、甲苯二異氰酸酯、人造絲、丙烯氰、酚醛樹脂等，都需要直接或間接以氨為原料。2.1.2 氨的生產(chǎn)流程合成氨工業(yè)誕生于本世紀初，從技術(shù)上講，我國合成氨工業(yè)目前已邁進了世界的先進行列。合成氨廠的工藝流程不止一種，但大部分都是烴類蒸汽轉(zhuǎn)化法，大體如下：氣態(tài)烴（亦可以是液態(tài)烴）首先經(jīng)脫硫工序除去H2S及其他硫化合物后，與水蒸氣混合，在一段轉(zhuǎn)化爐的反應(yīng)管內(nèi)進行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，產(chǎn)生H2、CO和CO2，同時還有為轉(zhuǎn)化的CH4和水蒸氣。

13、轉(zhuǎn)化反應(yīng)吸熱，因此在反應(yīng)管外用燃料燃燒，共給所需熱量。一段轉(zhuǎn)化氣進入二段轉(zhuǎn)化爐，再次還引入空氣。空氣在爐內(nèi)燃燒掉一部分H2，放出熱量以供進一步轉(zhuǎn)化，同時又把合成氨所用氮氣引入系統(tǒng)。二段轉(zhuǎn)化氣殘余的CH4已經(jīng)很少了。接下去的高溫變換和低溫變換（簡稱高變和低變），各自在不同的溫度下使氣體中的CO與水蒸氣反應(yīng)，生成等量的CO2和H2，從而提供了更多的作為合成氨原料的氫氣。這個反應(yīng)叫做變換反應(yīng)。以上幾個工序構(gòu)成了合成氨廠的造氣系統(tǒng)，制出了合成氨所用的粗原料氣，主要成分是H2,N2和CO2。粗原料氣進入脫碳工序，在這里用MDEA溶液把氣體中的CO2吸收掉，隨后又使溶液加熱并減壓，把CO2釋出作為副產(chǎn)品。

14、溶液循環(huán)使用。甲烷化工序把氣體中殘存的少量CO和CO2經(jīng)甲烷化反應(yīng)變成水蒸氣和CH4。水蒸氣經(jīng)冷凝排出，而CH4對后續(xù)工序是無害的惰性氣體。脫碳和甲烷化合稱凈化，即把粗原料氣凈化為合成氨所需要的純凈的氫氮混合氣。氫氮混合氣用合成氣壓縮機壓縮到高壓，送入合成塔進行合成氨反應(yīng)。由于氣體一次通過合成塔后只能有10-20%的氫氮氣反應(yīng)，因此需要將出塔氣體冷卻，使產(chǎn)品氨冷凝分出。未反應(yīng)的氣體重新送回合成塔。為提供分離產(chǎn)品氨所需要的冷源，專門設(shè)有冷凍工序，以氨作為冷凍介質(zhì)循環(huán)使用。此外，在凡有生產(chǎn)余熱可資利用之處，都安排有熱回收設(shè)備，構(gòu)成了全廠的蒸汽動力系統(tǒng)，穿插于各個工藝工序之內(nèi)。上述如圖所示： 天然氣

15、 石油空氣氨產(chǎn)品CO2副產(chǎn)品蒸汽高壓蒸汽合成原料氣壓縮機冷凍甲烷化高溫變換脫碳低溫變換預(yù)脫硫 二段轉(zhuǎn)化一段轉(zhuǎn)化脫硫冰機合成氣壓縮機空氣壓縮機熱回收系統(tǒng) 2.2合成氨各工段（崗位）介紹2.2.1 轉(zhuǎn)換（崗位）.崗位任務(wù)：將上工段送來的天然氣采用干法脫硫，轉(zhuǎn)化成半水煤氣，將CO轉(zhuǎn)換為CO2送下段，另將氫氮氣通過甲烷化，轉(zhuǎn)化法脫除微量CO、CO2，把合格的氫氮氣送入下一工段。.原料氣的凈化：1）脫硫：合成氨所需的原料氣天然氣中含有硫化物，這些硫化物主要是硫化氫、二硫化碳、硫氧化碳、硫醇和噻吩等。其中硫化氫屬于無機化合物，常稱為“無機硫”，其余均屬于有機化合物，常稱為“有機硫”。天然氣中硫化物的含量（

16、標準狀況）一般在0.515g/ m的范圍內(nèi)，有機硫以硫醇為主，在氣田經(jīng)過粗脫硫處理后的天然氣，硫化物含量（標準狀況）在20100m g/ m左右。脫硫的任務(wù)是除去原料氣中的各種硫化物，如下圖： 脫硫 原料氣甲烷等 脫硫后原料氣硫化物（標準狀況） 硫化物（標準狀況）0.515g/ m 小于0.1 cm/ m1)脫硫原理氧化鋅是一種內(nèi)表面頗大、硫容較高的接觸反應(yīng)型脫硫劑。除噻吩外，脫除硫化氫及各種有機硫化物的能力極高，可將出口氣中硫含量降至o1PPm以下。既可單獨使用(當硫含量小于50ppm時)，也可與溫法脫硫聯(lián)合使用(當硫含量較高時先用濕法再串接氧化鋅脫硫)。此外，還放在對硫敏感的催化劑前面作為

17、保護劑。 脫硫反應(yīng)氧化鋅脫硫劑直接吸收硫化氫和硫醇生成硫化鋅，反應(yīng)式如下：ZnO十H2SZnS十H2O ZnO十C2H5SHZnS+C2H5OH ZnO十C2H5SHZnS十C2H4十H2O 有氫存在時，與鈷鉬加氫轉(zhuǎn)化相似，二硫化碳與硫氧化碳轉(zhuǎn)化成硫化氫，然后再被吸收成硫化鋅。反應(yīng)式如下： CS2十4H22H2S+CH4 COS十H2H2S十CO 上述反應(yīng)均為放熱反應(yīng)。2）氣體的凈化原理 中變與低變反應(yīng)CO十H2O(g )CO2十H2 H298一41.19kJ/mol 甲烷化反應(yīng)CO+2H2=CH4+H2O CO2十4H2CH4十2H2O工業(yè)上要求進入合成工序的氮氫混合氣中，碳氧化物(co、C

18、02)體積分數(shù)在l10-5以下。在催化劑條件下將C0、C02加氫反應(yīng)生成甲烷，稱之為甲烷化。甲烷化是強放熱反應(yīng)，溫升很大。因此，甲烷化反應(yīng)必須是在碳氧化物體積分數(shù)低于1的條件下進行，也就是說甲烷化法必須是在低溫變換實現(xiàn)的前提下才有司能。甲烷化是甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化的逆反應(yīng)，因此，甲烷化所用催化劑與甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化一樣，都是以鎳為活性組分的催化劑。所不同的是甲烷化反應(yīng)是在較低的操作溫度(280420攝氏度)下進行，要求低溫活性好的催化劑，所以催化劑含鎳較高，其質(zhì)量分數(shù)通常為15-35，有的還加入銅和稀土元素作促進劑。同時，甲烷化是強放熱反應(yīng)，絕熱溫升大，要求催化劑耐熱性能好，一般都以耐火材料A1203)作載

19、體，可耐溫700攝氏度。有時還加入K20、Na20、Mg0或Cr2O3作為促進劑和穩(wěn)定劑。催化劑可壓成片狀或球形，顆粒大小為46mm 。.催化劑的特點工業(yè)上對催化列的要求是：選擇性強，活性好，特別是低溫活性好，熱的穩(wěn)定性好，機械強度高壽命長，抗毒和抗析碳性能強，成本低廉c天然氣的蒸汽轉(zhuǎn)化是在499MPa壓力和800攝氏度的高溫，且尚存在析碳可能性的條件下進行，因此。要求催化劑不僅具有高活性和高強度還應(yīng)有耐熱穩(wěn)定性和抗析碳性。催化劑組成：1）活性組分 轉(zhuǎn)化催化劑的活性組分為鎳，活性隨鎳含量增加而增大，當鎳含量增至一定數(shù)量后(如質(zhì)量分數(shù)50)，則隨著鎳含量的增加活性顯著下降。目前使用的催化劑鎳質(zhì)量

20、分數(shù)為430。活性的大小還與鎳的比表面積有關(guān)為了制得高活性催化劑，要求把鎳制備成細小分散的晶粒，尤其要防止或減少催化劑在使用過程中品粒的長大，而這需要把活性組分分散在載體上。載體的作用是作為催化劑的骨架，增加催化劑的機械強度，保證催化劑有一定的形狀；使活性組分鎳分散在其大的比表面積上，提高催化劑的活性；改善催化劑的導(dǎo)熱性，防止局部過熱、燒結(jié)。常用載體有：氧化鋁氧化鎂氧化鈣 為了提高和改善催化劑性能，如活性、穩(wěn)定性和抗析炭能力等，可加入少許促進劑， 一般為鎳含量的10以下。常用促進劑為K20、Na2O。甲烷水蒸氣轉(zhuǎn)化，金屬鎳是最有效的催化劑，由于轉(zhuǎn)化的溫度高達6001200，很容易使鎳晶粒長大。

21、催化劑活性大小，取決于金屬鎳表面積的大小。為此，要求把鎳制備成細小分散的晶粒，并要防止微晶增長，這需要把活性組分分散在耐熱的載體上。由于催化劑長期處于水蒸氣和氫的商分壓下，又是在高的氣流速率下進行轉(zhuǎn)化，這就要求催化劑有高的機械強度。中溫變換催化劑是以Fe2O3為主體、Cr2O3為主要添加物的多組分鐵鉻系催化劑c一般含F(xiàn)e203 80-90(質(zhì)量分數(shù))Cr203、7l1(質(zhì)量分數(shù))，還有少量K20(K2C03)、MgO和Al203等。低溫變換催化劑的主要成分是氧化銅，當它被還原為金屬銅微晶時才具有活性。.主要設(shè)備特點 一段轉(zhuǎn)化爐是天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化法制氨的關(guān)鍵設(shè)備之一，它由包括有若干根反應(yīng)管與加熱室

22、的輻射段以及回收熱量的對流段兩個主要部分組成。由于反應(yīng)管長期處于高壓、高溫和氣體腐蝕的苛刻條件下操作，需要采用耐熱合金鋼管，因此費用昂貴。 二段轉(zhuǎn)化爐為立式圓筒，殼體材質(zhì)是碳鋼，內(nèi)襯耐火材料，爐外有水夾套。.轉(zhuǎn)換流程：（如下圖）流程介紹：天然氣和水蒸氣混合氣分別送進方箱一段爐和熱式轉(zhuǎn)化爐，兩股一段轉(zhuǎn)化氣匯合后進入二段爐，方箱爐的熱源是燃燒燃料氣，換熱式轉(zhuǎn)化爐的熱源是高溫的二段轉(zhuǎn)化氣。燃燒氣送到方箱式轉(zhuǎn)化爐的對流段盤管內(nèi)加熱后作為方箱式轉(zhuǎn)化爐頂部燒嘴和輔鍋燒嘴的燃料，原料天然氣先經(jīng)對流段第六組盤管和第三組盤管加熱至380，進入氧化錳脫硫槽及氧化鋅脫硫槽。脫硫后的天然氣與水蒸氣按一定的水碳比混合后

23、分成兩股分別進入對流段和混合氣預(yù)熱器：一股進入對流段第一組盤管加熱至520后進入方箱式一段轉(zhuǎn)化爐管內(nèi)進行甲烷轉(zhuǎn)化，另一股進入混合氣預(yù)熱器中預(yù)熱至535進入換熱式轉(zhuǎn)化爐的轉(zhuǎn)化管內(nèi)進行甲烷轉(zhuǎn)化，從這兩臺轉(zhuǎn)化爐出來的轉(zhuǎn)化氣匯合后，進入二段爐使轉(zhuǎn)化氣中未轉(zhuǎn)化的甲烷繼續(xù)轉(zhuǎn)化，與此同時向二段爐內(nèi)通入一定量的空氣是空氣中的氫發(fā)生燃燒反應(yīng)，放出大量的熱，爐內(nèi)的溫度可達1200以上，為轉(zhuǎn)化氣中的甲烷繼續(xù)轉(zhuǎn)化提供所需的熱量。通入空氣的另一個目的是為了控制轉(zhuǎn)化氣中的氫氮比以滿足氨合成的需要。出二段爐的工藝氣體進入換熱式轉(zhuǎn)化爐的管間，作為熱源加熱管內(nèi)原料氣，使之產(chǎn)生甲烷轉(zhuǎn)化反應(yīng)，然后管間的二段轉(zhuǎn)化氣離開換熱式轉(zhuǎn)化爐，

24、其溫度為699,進入混合氣預(yù)熱器后再經(jīng)廢熱鍋爐加熱由汽包下降管送來的鍋給水，并產(chǎn)生1.65MPa的中壓蒸汽，經(jīng)汽包送入管網(wǎng)。出廢熱鍋爐的轉(zhuǎn)化氣降溫降至360左右，送入變換工序。由造氣工序鍋爐給水預(yù)熱器來的轉(zhuǎn)化氣，溫度降至360，直接進入中變爐，轉(zhuǎn)化氣中的CO在中變催化劑的作用下，與水蒸氣反應(yīng)生成H2和CO2，并放出大量的反應(yīng)熱，使氣體溫度升高，出中變爐氣體溫度為429，CO含量降低到3.1%。中變氣進入到甲二換熱器，與甲烷化爐入口氣體換熱，被冷卻到約411，然后進入中變廢熱鍋爐，產(chǎn)生1.65MPa中壓蒸汽，再經(jīng)第二鍋爐給水預(yù)熱器氣體被冷卻到205，隨即進入低變爐，在低變催化劑的作用下，中變氣中

25、的CO含量降低到0.3%，離開低變爐的低變氣溫度約228，經(jīng)低變廢鍋、第一鍋爐給水預(yù)熱器、脫鹽水預(yù)熱器回收熱量再經(jīng)低變氣水冷卻器冷卻后分離工藝冷凝器送到碳化工序。由碳化工序來的凈化氣，首先在甲一換熱器中與甲烷化爐出口氣體換熱，然后在甲二換熱器中被中變爐出口氣體進一步加熱到320，加熱后的凈化氣進入到甲烷化爐，在催化劑的作用下，氣體中的一氧化碳和二氧化碳與H2反應(yīng)生成甲烷并放出反應(yīng)熱，使氣體溫度升高到361，CO和 CO2含量10ppm。該出口氣經(jīng)過一甲換熱器、水冷凝器被冷卻的40，在分離器中分離出冷凝水后，送入到壓縮工序，作為合成工序的原料氣。本裝置采用了雙一段轉(zhuǎn)化的方法。這可減少燃料氣的耗量

26、和降低能耗。. 工藝操作控制指標玉龍公司造氣車間控制指標控制范圍天然氣入系統(tǒng)壓力1.45MP空氣入系統(tǒng)壓力1.30MP燃料氣入對流段壓力0.25MP一段爐進口壓力1.30MP甲烷化進口壓力1.80MP低變水分出口壓力0.88MPa爐膛負壓-30-50Pa廢鍋蒸汽壓力1.56MPa脫硫槽熱點溫度 340-400一段爐出口溫度 660-710轉(zhuǎn)化爐出口溫度 690-730空預(yù)器出口溫度 550二段爐進口溫度 650二段爐出口溫度 800-830中變爐熱點溫度 375-385低變爐熱點溫度 185-190甲烷化熱點溫度 280-310低變水分出口溫度 40甲烷化水分出口溫度 40水氣比 3.1-3.

27、2煙氣殘氧 6.0-8.0%脫硫槽出口硫含量 0.5PPm一段爐出口殘余CH4 7-13%轉(zhuǎn)換爐出口殘余CH414-20%二段爐出口殘余CH4 0.6%中變爐出口殘余CO 3%低變爐出口殘余CO 0.25%凈化氣CO+CO2 25ppm入合成塔CH4 含量 1.2%合成進塔氣氫氮比 2.2-2.82.2.2 脫碳崗位CO變換后的低變氣CO2體積分數(shù)一般為17c CO2是合成氨催化劑的毒物，但同時還是制取尿素的一種原料，因此需要對CO2進行脫除與回收。.崗位任務(wù)：脫除變換氣中的CO2，保證脫碳氣質(zhì)量，同時制備高純度CO2供尿素生產(chǎn)使用。.基本原理：MDEA(N-Methyldiethanolam

28、ine) 即以N-甲基二乙醇胺為主導(dǎo)成分的弱堿性溶液.分子式為CH3-N(CH2CH2OH)2，分子量119.2，沸點246248，閃點260，凝固點-21，汽化潛熱519.16KJ/Kg，能與水和醇混溶，微溶于醚。MDEA工藝特點：在一定條件下1.能耗低2.物理吸收和化學(xué)吸收速度快（能力大）3.解吸速度快，對CO2溶解熱低，消耗能力低4.穩(wěn)定蒸汽壓低，降低溶液省耗5.對CO2選擇性好6.無降解，腐蝕性小純MDEA溶液與CO2不發(fā)生反應(yīng)，但其水溶液與CO2可按下式反應(yīng)：CO2+H2O=H+HCO3- (1) H+R2NCH3=R2NCH3H+(2) (1)受液膜控制，反應(yīng)速率極慢，式(2)則為

29、瞬間可逆反應(yīng)，因此式(1)為MDEA吸收CO2的控制步驟，為加快吸收速率，在MDEA溶液中加入15%的活化劑DEA(R2/NH)后，反應(yīng)按下式進行： R2/NH+CO2=R2/NCOOH(3) R2/NCOOH+R2NCH3+H2O=R2/NH+R2CH3NH+HCO3-(4) (3)+(4): R2NCH3+CO2+H2O=R2CH3NH+HCO3-(5) 由式(3)-(5)可知，活化劑吸收了CO2，向液相傳遞CO2，大大加快了反應(yīng)速度，而MDEA又被再生。MDEA分子含有一個叔胺基團，吸收CO2后生成碳酸氫鹽，加熱再生時遠比伯仲胺生成的氨基甲酸鹽所需的熱量低得多。本工段采用MDEA( N-

30、甲基二乙醇胺)溶液吸收CO2 ：CO2 + H2O = H+ + HCO3-H+ + R2CH3N = R2CH3NH+總反應(yīng)：+：R2CH3N + CO2 + H2O = R2CH3NHHCO3在MDEA溶液中加入13%的活化劑，加快了反應(yīng)速度，改變了吸收的CO2的歷程，活化劑起到了傳遞CO2的作用，活化劑在表面吸收CO2后向液相傳遞，而活化劑又被再生，加入緩蝕劑，可以使碳鋼表面生成致密的保護膜（即鈍化膜），從而防止碳鋼設(shè)備管道的腐蝕。.該工段流程：（如下圖）4M8壓縮機三段加壓到1.8MPa，溫度小于40的變換氣，由進口大閥導(dǎo)入，經(jīng)變換氣 （該圖由 吳丹平 同學(xué)繪制）分離器分離油水后進入吸

31、收塔底部，在塔內(nèi)與半貧液，貧液逆流接觸，被吸收CO2氣后，由塔頂引出。出吸收塔的氣體被凈化氣冷卻器冷卻，再經(jīng)凈化器分離器分離水分，溫度小于40，氣體中CO2小于0.2%，竟凈化氣出口閥到甲烷化工序。吸收塔內(nèi)吸收CO2后的MDEA溶液稱為富液，富液溫度約80，1.8MPa，經(jīng)減壓調(diào)節(jié)閥減壓到0.4MPa，經(jīng)富液預(yù)熱器預(yù)熱后進入常壓解吸塔上部，解吸出CO2后，從底部出來，塔底出來的溶液稱為半貧液，約2/3的半貧液到半貧液冷卻器降溫后進入半貧液泵進口，經(jīng)泵加壓至2.2MPa，經(jīng)調(diào)節(jié)閥進入吸收塔中部吸收CO2；約1/3的半貧液被常壓泵加壓至0.6MPa，經(jīng)調(diào)節(jié)閥進入溶液過濾器，過濾完機械雜質(zhì)后流入溶液

32、換熱器管內(nèi)，出溶液換熱器液體（溫度94），進入氣提再生塔上部。解吸出部分CO2后，溶液從中部出來流入溶液再沸器，在蒸汽作用下，出再沸器的溫度約113的氣液混合物再次進入氣提再生塔下部，溶液中的CO2幾乎全部解吸。從氣提再生塔底部出來的溶液稱為貧液，溫度113，進入溶液換熱器管間，與半貧液換熱，溫度降至約93，進入貧液冷卻器管間，被水冷卻后的貧液溫度控制在60，由貧液泵加壓到2.4MPa，經(jīng)調(diào)節(jié)閥至吸收塔頂部吸收CO2。從氣提再生塔頂部出來溫度102，壓力0.05MPa的再生氣稱為氣提氣。氣提氣進入常壓解吸塔底部。在常壓解吸塔同富液解吸出來的氣體一道從頂部出來，稱為再生氣。再生氣進入再生氣冷卻器

33、內(nèi)冷卻后，再進入再生氣分離器分離水分，分離后的再生氣CO2大于98%，溫度小于40，壓力510KPa，經(jīng)出口大閥調(diào)節(jié)送入CO2壓縮供尿素生產(chǎn)利用。工藝操作控制指標 崗 位工 藝 指 標控制范圍脫碳崗位進系統(tǒng)變換氣壓力1.8MPa出系統(tǒng)凈化氣溫度40出系統(tǒng)凈化氣CO20.05%0.15%再生氣壓力4-10kpa出系統(tǒng)再生氣溫度35出系統(tǒng)再生氣CO298%進吸收塔半貧液溫度802半貧液含CO215-25L/L(V)進吸收塔貧液溫度64-70貧液CO21.5-3.0L/L(V)出再沸器溶液溫度106-1102.2.3 碳化崗位.該工段總原則流程概述變換氣進入碳化塔，氨水吸收除去CO2，送到回收清洗塔

34、，用軟水把擴散到氣體中的少量NH3洗滌回收下來，出來的原料送到壓縮機加壓后送銅洗（甲烷化）。回收清洗塔出來的稀氨水與離心機來的碳化母液送到吸氨系統(tǒng)，吸收從合成工段來的氣氨制成濃氨水去碳化塔。碳化塔中氨水吸收CO2，進行碳化反應(yīng)，析出碳酸氫氨固體結(jié)晶。碳化液從碳化塔取出，經(jīng)離心機離心分離，得到產(chǎn)品碳酸氫銨。流程方框圖： 稀氨水取出液軟水碳酸氫銨成品去壓縮銅洗或甲烷化 從合成工序來去脫硫氣氨濃氨水合格的原料氣變換氣碳化塔回收清洗 系統(tǒng)離心機吸 氨工藝操作控制指標崗 位控 制 指 標控 制 范 圍碳化崗位主塔進氣壓力0.85MPa系統(tǒng)壓力0.3MPa主 塔 出 口CO2 含 量新系統(tǒng)1-2機5-8%

35、新系統(tǒng)3機6-9%固定副塔液含CO240ml固定副塔液含NH380tt清洗塔出口含NH30.2g/m3清洗塔出口含CO20.2%洗氨塔進口氣壓力0.7 MPa洗氨塔出口氣含NH31.0%洗氨塔出口液含NH3100-150tt 2.2.4 合成崗位.崗位任務(wù)：氨合成工序的任務(wù)是將精制合格的氫氮氣在催化劑的作用下合成為氨，并采用冷凍的方法，將生成的氣氨從系統(tǒng)中分離出來而得到液氨，送去氨加工制尿素或其它產(chǎn)品，分離后的氫氮氣在系統(tǒng)中循環(huán)使用，以維持系統(tǒng)反應(yīng)物濃度，化學(xué)反應(yīng)熱經(jīng)余熱鍋爐回收，副產(chǎn)蒸汽供全系統(tǒng)蒸汽的綜合利用。.基本原理：氨合成是在高溫，高壓催化劑存在的情況下進行的。由于反應(yīng)是平衡可逆反應(yīng)，

36、所以放映中的氫氮混合物在一次反應(yīng)中不能全部合成氨，因此將氨進行分離后，必須把未經(jīng)反應(yīng)的氫氮混合氣進行循環(huán)再次反應(yīng)。在氫氮合成反應(yīng)中同時要產(chǎn)生大量的反應(yīng)熱，而在分離的過程中，需要消耗大量的冷量，氨合成率的高低直接影響氨的產(chǎn)量，原料氣的消耗取決于壓縮機和冰凍機動力消耗的高低。氨的合成反應(yīng)：N2+3H2 = 2NH3 + Q H298=-46.22KJ/mol這是一個體積縮小的可逆放熱反應(yīng)，只有當催化劑存在時才能快速行，平衡氣含量隨壓力，溫度，惰性氣體含量，氫氮比，催化劑活性而變，既壓力升高，溫度降低，惰性氣體含量減少及合適的氫氮比有利平衡氨含量的提高。.氨合成催化劑對合成氨催化劑的一般要求是：在較

37、低溫度下具有較高的催化活性，耐高溫及抗毒能力強（即對毒物敏感性小）、機械強度大、對氣體流動阻力小、使用壽命長、容易制造和價格低廉等。大多數(shù)鐵催化劑都是用精選的天然磁鐵通過熔融方法制備的碎石狀或球狀顆粒，外觀為黑色，有金屬光澤，帶有磁性，機械強度大。催化劑組成及性能：催化劑以氧化鐵為主體并添加少量助催化劑組成，主要成分為氧化FeO和Fe2O3混合物，其組成大體上相當于Fe3O4具有尖晶石結(jié)構(gòu)。助催化劑為氧花鉀、氧化鈣、二氧化硅等。.該工段流程介紹：由氫氮氣壓縮機3段送來的合格補充氣（P25MPa，T40，CO+CO225ppm進入補充汽油分除去油污和水分后，加入冷交換器出口，與循環(huán)氣匯合進入氨冷

38、卻器高壓列管內(nèi)，管間用液氨蒸發(fā)吸熱，混合氣被冷至05，使氣體中部分氣氨冷凝成液氨。氣液混合物進入氨分離器將液氨分離出來，液氨經(jīng)減壓至2.6Mpa左右送入氨冷罐，氣體出氨后，進入冷交換熱列管，將冷量傳給水冷器出口氣，混合氣再進入循環(huán)機，補充合成塔底部作環(huán)隙氣，另一部分作為冷氣進入觸媒層作為一段觸媒冷凝氣，還有一部分進入熱交換器管間被加熱至170-180度熱交換后被分為二部分，一部分約20%-30%的熱氣與5%10%的環(huán)隙氣出口混合氣進入合成塔，從塔頂部進入催化劑層，被管外熱氣加熱至25度，上升至菱形分離器進入催化劑層反應(yīng)，另一部分熱氣從塔底依次進入塔內(nèi)換熱器和中心管，溫度達360370入第一催化

39、劑床層反應(yīng)，溫度達到470480，入塔氣混合依次進入第二，三，四催化劑床層反應(yīng)，溫度達430440，合成氣進入塔內(nèi)換熱器列管內(nèi)將熱量攻擊管間進塔氣溫度降至310340從底部出塔（既二出氣）進入余熱鍋爐管內(nèi)，管間用鍋爐水冷卻副產(chǎn)3MPa中壓蒸汽，溫度降至170205，后進入熱交換器列管內(nèi)，加熱進塔氣，出塔氣溫度約95左右，進入水冷器，給水冷降溫至35。冷交換器管間吸收冷量（800塔系統(tǒng)為管內(nèi)）將氣體中大部分氨冷凝成液態(tài)氨，進入分離段分離出液氨（800塔系統(tǒng)為第一氨分），壓至2.6MPa左右送往氨罐，分離氨后的氣體成循環(huán)氣，與補充匯合進入氨冷器，繼續(xù)下一環(huán)節(jié)。上述流程如下圖所示： （ 該圖由 馮鑫

40、 同學(xué)繪制 ）.工藝操作控制指標工藝指標控制范圍補充氣壓力30Mpa合成塔壓差1.3Mpa氨冷凝氣氨壓力0.160.15Mpa總回收壓力0.7Mpa放氨壓力2.45Mpa廢熱鍋爐氣泡壓力1.56Mpa補充氣含CO2+ CO25ppm塔氣含氨3.5%補充氣含CH41.2%冷凝器出口溫度45水冷溫度-22觸媒層溫度470-480環(huán)隙氣體溫度180氫/氮2.2-2.8合成塔壁溫200水冷器進口溫度120進塔氣含CH412-18%進塔氣含氫/氮2.2-2.8洗氨塔壓力10-15 Mpa洗氨塔液位30-50%冷軟水流量1.0-1.9m3/h分離器液位0-10%入膜氣含氨50ppm入膜氣溫度40-45滲透

41、壓力1.8 Mpa尾氣壓力0.7 Mpa滲透氣含氫85% 2.2.5 合成崗位合成與合成的合成基本原理與和合成流程大體相同?？傮w說來，合成在合成的基礎(chǔ)上進行了改進。相對于合成，合成有以下不同點：（1） 合成的冷交換器與氨一分兩個塔是合二為一的，冷交在上面，氨一分在下，有效地減少了占地面積。（2） 冷交換器處：合成分離70%-80%的氨；合成1不分離。（3） 蒸汽壓力：合成達20MPa左右；合成1只有1.55MPa。（4） 水冷：合成使用的是噴淋式水冷；合成使用地是套管換熱氣。（5） 進入合成塔的氣體：合成進入塔壁的氣體是冷、熱兩股氣體的混合氣，進氣過程更為簡單，控溫也更方便；合成進氣是冷氣體。

42、（6） 合成的合成塔塔徑為1米，比合成(0.8米)大，因而產(chǎn)量也較大。相同點：在合成與合成工段中，都要進行放空處理：原因 在補充氣中，雖說其中的惰性氣體含量不大，而且對氨的合成也影響不大，然而經(jīng)過多次循環(huán)之后，其相對含量就會增大。產(chǎn)生的分壓就會增加，這樣對反映不利。措施 為了控制惰性氣體的體積分數(shù)，循環(huán)氣體在進壓縮機之前引出一部分，排除循環(huán)系統(tǒng)。排出量的多少決定于循環(huán)中惰性氣體含量。放空位置 氨一分后，進入氨冷氣前。稱為塔后放空。蒸發(fā)氣氨去回收冷凍液氨補充氣產(chǎn)出氨去氨庫蒸氣去總管給軟水油水分離 器氨分離 器循環(huán)機熱交換 器合 成 塔熱交換 器水冷器冰機馳放氣廢 鍋氨冷器2.2.5.1膜分離：1

43、.崗位任務(wù)：將氨合成塔放空氣中大部分的氫分離出來（滲透氣），返回合成氨系統(tǒng)，提高氨產(chǎn)量，尾氣送轉(zhuǎn)換系統(tǒng)燃燒利用。2.基本原理：氫氣在高分子膜表面的滲透速率是甲烷，氮氣及氬氣等的幾十倍，當原料氣進入膜分離器后，中空纖維膜對氫氣有較高的選擇性，在中空纖維膜內(nèi)外兩側(cè)壓差的推動下，通過溶解擴散解析等步驟，氫氣優(yōu)先滲過膜而被富集成為滲透氣，外側(cè)滯留的惰性氣成為尾氣，從而實現(xiàn)氫氣的分離和回收。滲透氣經(jīng)壓縮重返合成系統(tǒng)，尾氣供燃燒。3.工藝流程：來自合成系統(tǒng)的放空氣，其壓力（表壓）為2428Mpa，經(jīng)薄膜調(diào)節(jié)閥MB1減壓至1011.5MPa，進入洗氨塔，自下而上與高壓水泵打進的軟化水在填料層中逆流接觸，氣相

44、中的氨被水吸收，氨含量降至15PPm以下的放空氣由塔頂排出，進入氣液分離器，使水系過程中產(chǎn)生的霧沫夾帶得到分離排至地溝，氣體則經(jīng)過加熱器被加熱到4050，成為膜分離合格的原料氣。經(jīng)過水洗，加熱后的原料氣依次進入膜分離器A,B,C,D,E中進行滲透分離。每根分離器的滲透氣都匯入滲透氣總管經(jīng)調(diào)節(jié)閥MB4送到高壓機三出甲總管（壓力1.6MPa）返回合成氨系統(tǒng)，膜分離器中出的尾氣經(jīng)調(diào)節(jié)閥MB5減壓至0.30.6MPa匯入回收器總管，送轉(zhuǎn)化系統(tǒng)燃燒。自軟水總管來的軟水進入軟水貯槽（常壓），經(jīng)高壓軟水泵加壓至10-11.5MPa送入洗氨塔頂，自上而下與放空氣逆流接觸，吸收氣相中的氨，成為10-15%的稀氨

45、水，經(jīng)調(diào)節(jié)閥MB2減壓后送碳化系統(tǒng)。自蒸汽總管來的蒸汽（0.5-0.8MPa）經(jīng)調(diào)節(jié)閥MB3進入加熱器殼程加熱管內(nèi)的放空氣，冷凝水經(jīng)疏水閥排至地溝。膜 分 離 器甲烷去燃燒放空蒸氣軟水氫氣去壓縮 氨水馳放氣軟 水貯 槽氣液分離器U型加熱器洗氨塔軟水泵膜分離系統(tǒng)的工作原理就是利用一種高分子聚合物（膜材料通常是聚酰亞胺或聚砜）薄膜來選擇過濾進料氣而達到分離的目的。當兩種或兩種以上的氣體混合物通過聚合物薄膜時，各氣體組分在聚合物中的溶解擴散系數(shù)的差異，導(dǎo)致其滲透通過膜壁的速率不同。由此，可將氣體分為快氣（如H2O、H2、He等）和慢氣（如N2、CH4及其它烴類等）。當混合氣體在驅(qū)動力膜兩側(cè)相應(yīng)組分分

46、壓差的作用下，滲透速率相對較快的氣體優(yōu)先透過膜壁而在低壓滲透側(cè)被富集，而滲透速率相對較慢的氣體則在高壓滯留側(cè)被富集。2.3 合成尿素生產(chǎn)過程概述2.3.1尿素的性質(zhì)與用途化學(xué)名稱為碳酰二胺，分子量為60.06，含氮量為46.65%，化學(xué)式CO（NH2）2。純尿素為無色無味無臭的針狀或棱柱狀結(jié)晶，易溶于水。人類和動物尿中主要的含氮物質(zhì)，是蛋白質(zhì)的代謝產(chǎn)物。尿素是人工合成的第一種有機化合物，是德國化學(xué)家維勒首先合成的。為重要的氮肥，是合成脲醛塑料的原料。尿素生成是哺乳動物對氨解毒的一項重要的生理功能。尿素的一般物理性質(zhì)：純尿素的熔點在1大氣壓下為132.7；在20到40的溫度下，其比重為.335克

47、/厘米3，溫度每增加1，比重將降低0.000208克/厘米3，在25時的比熱為0.32卡/克；結(jié)晶熱為57.8卡/克。尿素呈微堿性，可以與酸作用生成鹽。但尿素不能使一般指示劑變色。有水解作用：在酸性、堿性或中性溶液中，在60以下，尿素不發(fā)生水解作用。尿素的是一種含氮量很高的化肥，不揮發(fā)，吸濕性低(尿素的吸濕性低于硝酸銨而暗高于硫酸銨)。施入土壤中后，所分解的各種組分(N的化合物及c02)都能被作物所吸收。尿素為一中性速效肥料，長久施用不會惡化土壤，因此是一種優(yōu)質(zhì)的氮肥。此外，尿素還可以與一些氮肥、磷肥、鉀肥等混合制成混合(復(fù)合)肥料，為作物提供多種營養(yǎng)元素，有廣闊的發(fā)展前景。從世界氮肥產(chǎn)品的結(jié)

48、構(gòu)變化來看，1960年尿素只占8，而19851986年時已達35。我國在1984t985年時，也達到了305，20002001年其產(chǎn)量巳超過氮肥總產(chǎn)量的50。尿素具有與直鏈有機化合物形成晶體絡(luò)合物或加合物的性質(zhì)，因而在工業(yè)上也有著廣泛的用途。尿素在工業(yè)上的總消耗量中約一半用來制造尿素甲醛樹脂，及生產(chǎn)塑料、油漆和膠合劑等。尿素還可以作為牛、羊等反芻動物的輔助飼料，試劑級尿素還用于某些藥物的制備。2.3.2 工藝介紹.崗位任務(wù)：將液氨，CO2和循環(huán)回收的氨基甲酸銨溶液以一定組成條件送入尿素合成塔合成尿素，為后工段提供合格的稀尿液，并將本反應(yīng)的氨和本轉(zhuǎn)化尿素的CO2經(jīng)一，二段分離，回收并以甲銨液形式

49、全部循環(huán)返回合成塔。.基本原理：尿素反應(yīng)分兩步：第一步，氨基甲酸銨的生成：2NH3(液)+CO2(氣)=NH2COONH4(液)+ Q1它是個可逆反應(yīng)與強放熱反應(yīng)，在加壓下反應(yīng)速度很快，應(yīng)及時移出反應(yīng)熱，使發(fā)應(yīng)過程的溫度并足以使甲銨冷凝為液體，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率可以達到很高。第二步：氨基甲酸銨脫水，生成尿素：NH2COONH4(液)= CO(NH2)2(液)+H2O- Q此反應(yīng)是吸熱可逆反應(yīng)，反應(yīng)速度非常慢。在甲銨是液態(tài)是才有比較明顯的反應(yīng)速率。總反應(yīng)式：2NH3(液) + CO2=CO(NH2)2 (液) + H2O(液)Q本反應(yīng)為體積縮小的可逆放熱反應(yīng)，尿素合成的CO2的轉(zhuǎn)化率受到溫度、壓

50、力、NH3 / CO2 與H2O / CO2的進料比以及物料在合成塔里停留時間等因素的影響，合成反應(yīng)隨溫度的升高而加快，隨壓力的升高而加快，但是當壓力升高到一定的值后，再升高壓力轉(zhuǎn)化率不再提高。提高反應(yīng)物NH3 與 CO2的濃度，也可以提高二氧化碳的轉(zhuǎn)化率，在生產(chǎn)過程中由于氨比二氧化碳容易回收，所以一般采用氨過量。轉(zhuǎn)化率還受到塔容積的影響，所以不可能達到平衡轉(zhuǎn)化率。2)尿素的蒸發(fā)原理尿素水溶液其加熱過程中其熱穩(wěn)定性差，在溶液加熱到一定溫度以上就可能發(fā)生尿素水解反應(yīng)與縮二脲的生成其反應(yīng)如下： 2NH2CONH2= NH2CONHCONH2 + NH3NH2CONH2+2H2O=( NH4)2CO

51、3= 2NH3 +CO2+H2O兩個副反應(yīng)由于受溫度、加熱時間、溶液面上氣氨分壓等因素的影響。因此尿液蒸發(fā)過程的操作壓力越低相應(yīng)尿液的飽和濃度也越高，如果達到相同濃度蒸發(fā)壓力高，相應(yīng)所需溫度也越高。為了減少副產(chǎn)物的生成，避免出現(xiàn)潔凈困難等問題。通常采用兩段蒸發(fā)流程：一 較底壓力下蒸發(fā)掉大量的水分；二 更底壓力下進行二段蒸發(fā)、以達最后濃度。兩段蒸發(fā)分界線是根據(jù)傳熱溫度差和冷卻水溫度而定的。在常壓下，尿素在水中的溶解度隨著溫度的升高而增大。在水中溶解時吸收熱量，溫度下降。.合成尿素流程簡介：CO2氣體、液氨、甲銨溶液由三個管道從合成塔底進入合成塔，反應(yīng)時間在4060分鐘之間，進料氨含量為：NH3

52、34; CO2 15.5 ; NH3/CO2比為3.4 ;H2O/ CO2比為0.38 ;在合成塔內(nèi)CO2轉(zhuǎn)化率為33.35，出口尿素含量為33。再在中壓分解塔內(nèi)對尿素提濃到58，在這之中甲銨分解率為88，總氨蒸出率為90。在低壓分解中提濃到66，在尿液蒸發(fā)中，低壓抽出水分，尿素濃度可達到9899。在高達72米，直徑12米的造粒塔內(nèi)，用風(fēng)力降溫到128.7度。從塔低形成產(chǎn)品。在解吸后，排放的是合格水，該廠采用深度水解法。在這前，排放水中有尿素存在，運用深度水解法后，蒸汽溫度可達到200度，尿素分解為CO2與NH3，從而達到了零排放，也做到了環(huán)境保護。尿素造粒塔為自然通風(fēng)，以節(jié)省電耗和減少尿素粉塵對廠區(qū)周圍環(huán)境的污染。落在造粒塔底部的顆粒狀尿素經(jīng)旋轉(zhuǎn)刮料機送到皮帶運