目 錄\l“_TOC_250000“概述 3尿素-覺察 3尿素-簡介 3尿素-物化性質 3尿素的生產 4尿素的用途 6尿素正確貯存方法 7尿素的生產工藝 8尿素合成的根本原理 8尿素合成的工藝條件 8尿素的生產工藝流程 9尿素的工藝計算 12尿素合成塔 14尿素合成塔的操作掌握分析—化工生產操作之三 14尿素溶液加工方法 16結晶法 16塔式噴淋法造粒 16顆粒成型法造粒 17尿素工藝技術的改進 171尿素合成塔承受高效塔板 17Stamicarbon池式反響器工藝〔Urea2023+TM〕 18合成塔出液NH

/CO

自動掌握系統 243 2尿素的貯存 266致謝 272概述尿素-覺察維勒首次使用無機物質氰酸鉀與硫酸銨人工合成了尿素。原來他打算合成氰酸銨，卻得到了尿素。從今，活力論的錯誤性差異，無機物所以無法變成有機物。哺乳動物、兩棲動物和一些魚用的水量比較少。尿素-簡介別名：碳酰二胺、碳酰胺、脲

22尿素含氮(N)46％，是固體氮肥中含氮量最高的。要的肥料。尿素-物化性質分子式：CO(NH60.06，無色或白色針狀或棒狀結晶22體，工業或農業品為白色略帶微紅色固體顆粒無臭無味。密度1．335g/cm3132．7℃。溶于水、醇，不溶于乙醚、氯仿。呈3生成縮二脲、縮三脲和三聚氰酸。加熱至160℃分解，產生氨氣同時變為氰酸。尿素在酸、堿、酶作用下〔酸、堿需加熱〕能水解生成氨和二氧化碳。對熱不穩定，加熱至150~160℃將脫氨成縮二脲。假設快速加熱將脫氨而三聚成六元環化合物三聚氰酸。20℃100105呈中性反響。尿素產品有兩種。結晶尿素呈白色針狀或棱柱狀晶形，1～2濕性有明顯改善。對作物有抑制作用。尿素在轉化前是分子態的，不能被土壤吸附，應防止隨水流失；轉化后形成的氨也易揮發，所以尿素也要深施覆土。202050(45％～46％)，用途廣泛和工206090040％溫高壓條件下直接合成尿素，化學反響如下：

2NH3+CO2→NH

COONH→CO(NH)+NO2 4 22 2417731828在試驗室首先用氨和氰酸合成了尿素：HCON+NH3

=CO〔NH〕2 2此后,消滅了以氨基甲酸銨、碳酸銨及氰氨基鈣等作為原料的50余種合成尿素的方法.但是因原料難得或因有毒性或因反響條件難以掌握或因經濟上不合理,在工業上均未得到實現.1868年巴扎羅夫提出高壓下加熱氨基甲酸銨脫水生成尿素的方法.1922NH3

和CO2

直接合成尿素的工業化生產,從而奠定了現代工業生產尿素的根底.合成氨生產為NH3

和CO2

直接合成尿素供給了原料.由NH3

和CO2成尿素反響為:

+CO＝CO(NH)+HO3 2 22 2該反響是放熱的可逆反響,其產率受到化學平衡的限制,只能局部的轉化為尿素,一般轉化率為50～70%.因而,按轉化物的循環利用程度,尿素的生產方法可分為不循環法、 半循環法和全循環法三種.20世紀60年月以來,全循環法在工業上得到普遍的使用.全部返回合成系統循環利用,原料氨利用率到達97%以上.全循環法尿:(1;(2)氨和二氧化碳合成尿素;(3)未反響物的分別與回收;(4)尿素溶液的加工.全循環法依照分別回收方法的不同又可分為熱氣循環法、氣體5其中水溶液循環法和氣提法進展最快.水溶液循環法是將未反響的氨和二氧化碳用水吸取生成甲銨或碳酸銨水溶液在循環返回合成系統.依據添加水量的不同水溶液全循環法分為兩類.一類是添加水量較多,即H

O/CO2

摩爾比近于1碳酸銨鹽水溶液全循環法;另一類是添加水量較少的根本上以甲銨溶液返回系統的,稱為甲銨溶液全循環法.后者是前者的改進.水溶液全循環法在尿素生產中始終占有重要的位置,且在不斷的改進和進展中.主要有我國的碳酸銨鹽水溶液全循環法荷蘭的斯塔弭謗水溶液全循氣提法是利用某一介質在與合成等壓的條件下分解甲銨并將分解物返回系統使用的一種方法.按氣提介質的不同又可分為二氧化碳量回收完全,低壓氨和二氧化碳處理量較少的優點.此外,在簡化流液全循環法,是尿素進展的一種方向.具有代表的氣提法的流程是荷尿素的用途工業原料以及哺乳動物的飼料。用作肥料尿素是目前使用的固體氮肥含氮量最高的化肥，其含氮量為硝酸1.31.82.22.66CO也可以被農作物吸取，促進植物的光合作用。在土壤中，尿素能2制得摻混肥料及復混肥料。用作工業原料在有機合成工業中，尿素可用來制取高聚物合成材料，尿素甲醛樹脂可用于生產塑料漆料和膠合劑等；在醫藥工業中，尿素可作為維素、造紙、炸藥、制革、染料和選礦等生產中也要尿素。用作飼料尿素的胺態氮轉變為蛋白質，使肉、奶增產。但作為飼料的尿素規格和用法有特別的要求，不能亂用。尿素正確貯存方法尿素假設貯存不當，簡潔吸濕結塊，影響尿素的原有質量20假設是大量貯存，下面要用木方墊起2050出過道。以利于檢查和通風。已經開袋的尿素如沒用完，肯定要準時封好袋口，以利下年使用。7尿素的生產工藝尿素合成的根本原理液氨和二氧化碳直接合成尿素的總反響式為:2NH(l)+CO=CO(NH)+HO3 2 22 2這是一個放熱體積減小的反響,其反響機理目前有很多的解釋,生成甲銨,故稱其為甲銨生成反響:2NH(l)+CO(g)=NHCOONH(l)3 2 4 2很快,簡潔到達平衡.且此反響二氧化碳的轉化率很高.然后是液態甲銨脫水生成尿素,稱為甲銨脫水反響:NHCOONH(l)=CO(NH)(l)+HO4 2 22 2該反響是微吸熱反響,平衡轉化率不是很高,一般為50%-70%.此步反響的速率很慢是尿素合成中的掌握反響.尿素合成的工藝條件依據前述尿素合成的根本原理可知,影響尿素合成的主要因素有溫度、原料的配方壓力、反映時間等.溫度溫度、甲銨脫水速度加快.溫度每升10℃,反響速度約增加一倍,因此,從反響速率角度考慮,高溫是有利的.目前應選擇略高于最高平衡轉化率時的溫度,故尿素合成塔上部8大致為185～200℃;在合成塔的下部,氣液兩相間的平衡對溫度起者打算性的作用.操作溫度要低于物系平衡的溫度.氨碳比工業生產上,通過綜合考慮,一般水溶液全循環法氨碳比應選擇43.5水碳比0.6～0.7;操作壓力一般狀況下,生產的操作壓力要高于合成塔頂物料和該溫度下的平衡壓力1～3Mpa.對于水溶液全循環法,當溫度為190℃和NH/CO3 2等于4時,相應的平衡壓力是18Mpa左右,故其操作壓力是一般為20Mpa反響時間180～19040～60min,90～95%200℃個裝置,30min尿素的生產工藝流程由于目前普遍承受水溶液全循環法生產尿素下面就簡述水溶液循環法生產尿素的流程.93-19液全循環法直接造粒尿素工藝流程圖。現將流程表達如下：120MPa125℃，進入53490℃4塔1011上述三股物料在合成塔內充分混合并反響生成甲銨。二氧化碳約有62%左右轉化為尿素。含有尿素、未轉化的甲銨、過剩氨和水的混合溶液，通過減壓閥1.72～1.82MPa6，在此進展氣液分別。由頂分別器出來的溶液，因膨脹氣化，溫度有所下降，進入一段分解塔7進展加熱分解。101995CO2

和全部水蒸氣被吸取生成甲銨溶液。2CO2

完全從氣相中除去，而純的氣態氨離開吸取塔進入氨冷凝器12，借冷卻水將氨冷凝，被冷凝的液氨流入氨緩沖槽。在氨冷器中未冷凝的惰性氣體進入洗滌器13，氣體中的氫用二段蒸發冷凝液來吸取。氨水在洗滌器中增濃，然后流入吸取塔頂。來自二段吸取塔1415部。濃的甲銨液由一段吸取塔底部出來經一段甲銨泵進入合成塔底部。0.3～O.4MPa，進入二段分解塔來的氣體與惰性氣體洗滌器出來的氣體混合進入尾氣吸取塔16，由蒸發冷凝液進展循環回收。回收后，氣體由尾氣吸取塔頂放空，溶液17入二段吸取塔底部。41kPa碳并得到濃縮。26112758kPa21，99.7%(140℃。氣液混合物自蒸發2324帶運輸、包裝即成為產品。 尿素的工藝計算物料衡算：1〉物料衡算所需的根本公式：①預熱前后物料質量不變，即G=G(1-W)=G(1-W)C 1 1 2 2②水分蒸發量Ｗ=G(X-X)C 1 2③空氣消耗量：L＝Ｗ／Ｈ－Ｈ２ １在大氣中空氣的濕基含水量為10％，預熱后空氣中的濕基含水76000/h0.01172080℃進入氧化爐，出爐的廢0.0379/㎏干空氣,需求空氣在預熱器中蒸發的水重量為多少？將空氣送入預熱器的鼓風機入口風量是多大？12解：H

＝0.0117㎏／㎏

＝0.0379/㎏干空氣１ ２W=10％=0.1 W=7％=0.07

=6000/h1 2 2則

＝0.1／1－0.1＝0.1111/㎏空氣1 1 1X＝W2氣

／１－W2

＝0.07／1－0.07＝0.0752/㎏空2G＝GC蒸發的水重量為

〔１－W2

/h2Ｗ＝Ｇ〔X-X〕＝5580(0.1111－0.0752)＝200/hＣ 1 2干空氣消耗量為L＝Ｗ／H－H２h

＝200/0.0379－0.0117＝0.7633×104/１ｕ＝〔0.773＋1.244H〕273＋t0/273Ｈ 1＝〔0.773＋1.244×0.0117〕273＋20/273＝0.845m3/㎏干空氣故鼓風機入口風量為Ｖ＝LＨ＝0.7633×104×0.845h ｕ＝0.6449×10４m3/h算空氣消耗量。13尿素合成塔合成塔是合成尿素生產中的關鍵設備之一,由于合成尿素是在高溫、高壓下進展的,且溶液又具有猛烈的腐蝕性,所以,尿素合成塔應符合高壓容器的要求,兵應具有良好的耐腐蝕性.目前我國承受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局部構成,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壁上襯有耐腐蝕的5mm2m4m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響后,在進入合成塔一進展甲銨脫水生成尿素的反響。尿素合成塔的操作掌握分析—化工生產操作之三響和聯系。因而化工生產的每個步驟的工藝條件，既是可調整的，但又不是都可以任意選定的。尿素合成塔的操作掌握是尿素生產的核心。合成塔操作的好壞，14位的操作掌握為例分析生產崗位掌握參數及調整手段的選定。由于生產中需要考慮的工藝參數很多，有時各個參數對生產的影為目標。所以，合成塔操作中，應首先將尿素的轉化率掌握好。合成塔塔頂塔底溫度的變化，根本上是由于進塔的NH/CO3 2HO/CO和氨預熱器溫度打算的。因此在生產上一般均以這三個參數2 2來調整溫度，但是生產中溫度的調整一般以NH/CO

和氨預熱溫度調3 2節為主。最常見的塔底、塔頂溫度特別狀況及其產生的緣由一般有下述幾種

O/CO

偏高。2 2

偏低。2NH3NH3

2/CO2/CO2

偏低。偏高。塔底溫度變化不大，塔頂溫度偏高或偏低——塔內熱平衡需要調整，一般而言，氨預熱溫度偏高或偏低。15壓力確定為主要掌握指標，以溫度為例，分析了影響溫度的因素，再打算調整溫度的手段，即，一般用NH成塔的溫度。尿素溶液加工方法

/CO3

和氨預熱溫度調整尿素合尿液經過兩段蒸發，即首先在30kPa下把尿液加熱至130℃以953.3kPa140℃，使其濃度到達99.5％以上。承受兩段蒸發的目的，是保證在較低溫度蒸據不同要求，可以承受三種方法生產固體尿素。結晶法將尿液蒸濃到約85％，再通過冷卻、結晶、分別、枯燥而得到產品。在結晶過程中，通入約95℃的熱空氣，使結晶與枯燥同時進展統的反響熱〔如三井東壓法。結晶法的特點是成品中縮二脲含量＜0.3％，但成品易吸濕、結塊，一般作工業尿素用。塔式噴淋法造粒目前使用最廣泛的方法。將99.5％的尿液在造粒塔頂通過噴頭(大多用旋轉噴頭)噴成液滴下落，與塔底通入的空氣逆流接觸分散、0.8～2.5mm16但產品機械強度不高，易裂開；且塔頂排出的空氣含尿素大于〔見尿素造粒塔。顆粒成型法造粒不能滿足摻混肥料及機械施肥的需要。60年月起，進展了顆粒成型法造粒技術，即把96％以上的尿液，逐層分散在晶種粒子外表而度高，且不易吸濕。一般可通過下面幾種途徑解決尿素粒徑問題：802mm；承受流化床4～6mm，國內已有2合肥，目前上海化工爭論院正在幾家小尿素廠中實施該技術。尿素工藝技術的改進尿素合成塔承受高效塔板目前各工藝的尿素合成塔雖在塔內設有隔板，但塔內的氣體分布和液體的流淌狀態仍不甚抱負。此17圖3-22 Casale-Dente高效塔盤塔板〔圖3-22所示，改善氣體分布和穩定兩相在塔內的流淌狀態，此改進可以提高CO2

汽消耗80~120kg。斯塔米卡邦公司改進的高效塔板仍為干板，設計11泡塔，氣體均勻分布，使氣液充分混合接觸，完全防止各間隔之間溶CO295%。

轉化率，可以到達理論平衡轉化20%的力量。如設計，合成塔的容積可削減25%。Stamicarbon〔Urea2023+TM〕CO氣提法工藝由于CO2

單程轉化率較低，從而存在消耗指標高；操作要求嚴格；加氧量較高，尾氣易形成可燃爆氣體；設備腐蝕較嚴峻；高壓系統物料的循環靠位差，必需建高框架等缺乏之處。20世80經過多年潛心爭論，在工藝流程、設備構造和用材、設備布置等方面作了不少改進，從而使設備尺寸大幅度減小、框架高度大幅度降低、得以實現。Stamicarbon1996〔Urea2023pluTM18199711StamicarbonDSM〔Geleen〕建的1150t/d池式冷凝器工藝1994〔KAFCO〕開頭應用，由于成功引用了池式冷凝器代替通常的垂直降膜式甲銨冷凝器，從而降低了裝置的總高度。池式冷凝器是一具有浸沒式U走殼程、低壓蒸汽在管程發生，其結

3-23、池式甲銨冷凝器3-23316LU形管束、氣體分布器、擋板和導流板，材質均為25-22-2；管板為碳25-22-2(工藝介質側)。U25—22-2承受池式冷凝器的高壓圈示意流程圖見圖3-24。高壓圈的設備CO219a、降膜式高壓甲銨冷凝器高壓圈流程 b、池式冷凝器高壓圈流程圖3-24 池式冷凝器高壓圈流程與傳統降膜式高壓圈流程比較175~177℃〔而降膜式冷凝器只有165~16℃，因而傳熱溫差提高，加上管內外傳質傳熱效率的提高，甲銨冷凝器的傳熱面積可削減約30%。池式14MPa3.0。由于池式冷凝器出口混合物的溫度溫度相對較高，在100%0.44MPa〔4.5kgf/cm2〔表壓，而降膜式冷凝器的蒸汽壓力為0.343MPa〔3.5kgf/cm2，池式冷凝器和合1

圖3-25 最正確反響器設計603-25。2065%，而由于尿素合成塔容積的削減，相應合成59m38.5m。池式冷凝器與降膜式冷凝器相比，優點如下：池式冷凝器充分湍動

降膜式冷凝器受氣膜與液膜間的層熱/質傳遞

傳遞面積大〔借氣泡〕有生成尿素的反響175℃

流掌握面積受限制〔管子數量〕無生成尿素的反響170℃池式冷凝器的主要優點如下：〔1〕U形管與管板的焊接承受內孔焊，管子不存在與管板的間隙，完全消退了可能消滅的氯離子應力裂紋腐蝕；承受浸沒式冷凝，池式冷凝器操作中相當于氣液鼓泡冷卻45%；5℃；40%，且高壓合成系統壓力降較低；21池式冷凝器對NH/CO

的偏離敏感性小；3 210承受池式冷凝器的尿素裝置總投資比降膜式冷凝器的標準7.7%；池式反響器工藝池式反響器是在池式冷凝器工業式反響器高壓圈工藝簡圖見圖3-26。CO汽提塔、伸長的池式冷凝器〔即池2式反響器和具有安全防護的高壓洗滌器，高壓洗滌器中的換熱器已刪去。

來自高壓甲銨泵尾氣來自高壓氨泵來自CO2壓縮機 去循環系統圖3-26 池式反響器高壓圈工藝簡圖池式反響器和池式冷凝器的構造相像，所用材質也一樣。承受碳鋼外殼內襯尿素級316L不銹鋼，設備構造、檢漏系統均借以往Stamicarbon裝的，而以往的合成塔為立式。與池式冷凝器相像，管子均借準確掌握內孔焊接程序焊接在帶襯圖3-27、池式反響器3-27。22根本上來說，池式反響器是池式冷凝器和尿素合成反響器的組合。含有“U”型管束的容器區間相當于一個池式冷凝器，在管束中95%。池式反響器工藝的優點如下：連續開工率高；小；蝕；步驟；11.4%，這是由于：3000t/d氨泵及甲銨泵流量小，耗能低；23能量驅動，未轉化的NH3

和CO2

進展內部循環；可以通過在各反響室和水平室之間安裝帶閥門的氣體分布氣提過程，實現反響物向產物的連續轉化；承受了耐腐蝕性能更好的型合成構造材料Safurex，能引起燃燒的氫氣；更高的尿素轉化率；CO2

氣提法尿素裝置，其設568kg/t.Ur，到達無污染排放的要求。合成塔出液NH

/CO

自動掌握系統3 2實現合成塔出液NH

/CO

自動掌握的根底是承受了合成塔出液3 2NH/CO3

在線自動表裝置〔圖3-28，該系統的樣品輸入接口位的物料管線上。NH/CO3

4A的隔離和沖洗；24BNH/CO3 2注入沖洗水；C；

/CO3

箱體，為關鍵部件，配有密度傳感器、密度變送器等電子設備。在箱體內，尿液樣品首先被冷卻。尿液冷卻而最終的壓