尿素生产培训教材PPT讲稿.ppt

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1、尿素生产培训教材第1页，共81页，编辑于2022年，星期六第一章、尿素生产工艺概述第一节、尿素概述 1、尿素的物理性质 尿素的化学名称为脲，也称碳酰二胺，结构式为CO(NH2)2或NH2CONH2，分子式CH4ON2，分子量为60.056，含氮量为46.65%。第2页，共81页，编辑于2022年，星期六 尿素的分子模型：尿素的结构式：第3页，共81页，编辑于2022年，星期六 纯尿素为无色、无味、无嗅的针状或斜方棱柱状晶体，在20的温度下，密度为1335kg/m3(固态)，在20下热容为1.334J/g.，结晶热为241.6J/g,在一大气压下，熔点为132.7。尿素易溶于水和液氨中，其溶解度

2、随温度的升高而增加，尿素也溶于甲醇、乙醇和甘油中。尿素比较容易吸潮，当大气的相对湿度高于尿素的吸湿点时，尿素就会吸潮，接近或达到大气的相对湿度。第4页，共81页，编辑于2022年，星期六2、尿素的化学性质 尿素的水解作用尿素在水中能缓慢地进行水解，随温度的上升，水解速度增加，水解程度也加大，如80时1小时内可水解0.5%，110时1小时内可增加到3%，水解时，先转化为氨基甲酸铵，最后分解为NH3和CO2，水解反应式：CO（NH2）2+H2O NH2COONH4 NH2COONH4 2NH3+CO2第5页，共81页，编辑于2022年，星期六尿素的缩合反应尿素在高温下可以进行缩合反应，生成缩二脲、

3、缩三脲、三聚氰酸等缩合反应式为：2CO（NH2）2NH2CONHCONH2+NH3QNH2CONHCONH2+CO（NH2）2 NH2CONHCONHCONH2+NH3 -QNH2CONHCONHCONH2（HCNO）3+NH3-Q第6页，共81页，编辑于2022年，星期六尿素和甲醛反应可生成亚甲基二脲(MDU)，反应方程式为：MDU分子式为：C3N4O2H8，分子量 132.12，含氮42.42%。第7页，共81页，编辑于2022年，星期六 尿素呈微碱性，可以与酸作用生成盐，但尿素不能使一般指示剂变色，可与NH3形成氨合物CO(NH2)2NH3。第8页，共81页，编辑于2022年，星期六3、

4、尿素的用途 农业应用：尿素的含氮量高，是硝酸铵的1.3倍，是硫酸铵的2.2倍，是碳酸氢铵的2.6倍，尿素不挥发，吸湿性低于硝酸铵略高于硫酸铵，尿素施入土壤中，所分解的各种成分:氮的化合物和二氧化碳都能为作物所吸收。尿素为中性速效肥料，不含对土壤有害的酸根，长久施用不会使土壤变硬或板结，尿素可以作底肥，也可以作追肥。第9页，共81页，编辑于2022年，星期六 尿素可以和磷肥、钾肥及其它氮肥等混合制成混合肥料或复合肥料,为作物提供各种营养元素。尿素中的缩二脲对种子发芽有害,能烧伤植物的叶和嫩枝，因此生产过程中要尽量降低缩二脲的含量。尿素中的甲醛加入主要是因生产工艺需要，由此而产生的亚甲基二脲对农作

5、物无害。因生成的MDU等产物是低水溶性或水不溶性的氮肥，具有缓释肥料的作用。第10页，共81页，编辑于2022年，星期六作饲料用尿素和碳水化合物一起经胃液长时间作用，可形成蛋白质形态的氮，因此可作为牛、羊等反刍动物的辅助饲料。第11页，共81页，编辑于2022年，星期六在工业上的用途尿素有与直链有机化合物形成晶体络合物或加合物的性质，因此在工业上也有广泛的用途，可用于生产脲醛树脂、塑料、油漆、胶合剂，尿素的缩合物三聚氰胺是一种较好的涂料，试剂级尿素还用于制备某些药物，此外尿素还用于制作石油精制剂、纤维软化剂、炸药稳定剂等。第12页，共81页，编辑于2022年，星期六4、尿素的国家标准(GB 2

6、440一2001)第13页，共81页，编辑于2022年，星期六5、尿素的发现1773年，伊莱尔罗埃尔发现尿素。1828年，德国化学家弗里德里希维勒首次使用无机物质氰酸铵（NH4CNO，一种无机化合物，可由氯化铵和氰酸银反应制得)与硫酸铵人工合成了尿素。尿素的合成揭开了人工合成有机物的序幕。第14页，共81页，编辑于2022年，星期六 6、尿素的工业制法 工业上用液氨和二氧化碳为原料，在高温高压条件下直接合成尿素。1922年德国的法本公司奥保工厂首先获得成功,化学反应如下：2NH3+CO2NH2COONH4CO(NH2)2+H2O 由于生产尿素的原料主要是液氨和二氧化碳气体,液氨是合成氨厂的主要

7、产品,二氧化碳气体是合成氨原料气净化的副产品，故尿素总与合成氨厂联合生产。第15页，共81页，编辑于2022年，星期六第二节、生产尿素原料的性质生产尿素所用的主要原料是NH3和CO2。一、氨（NH3）的性质：常温常压下为无色的具有特殊刺激性的气体，在低温高压下易于液化。分子式：NH3分子量：17.03常压下沸点：-33.35常压下凝固点：-77.7临界温度：132.4（405.55K）临界压力：111.5atm第16页，共81页，编辑于2022年，星期六密度：气体（标准状态）760mg/l液体（35）0.5875g/cm3液体（0）0.6386g/cm3蒸发热（-33.35）5.581Kcal

8、/mol凝固热（-77.7）1.351Kcal/mol三相点：195.42K,45.58mmHg第17页，共81页，编辑于2022年，星期六二、二氧化碳（CO2）的性质：常温下为无色气体，在一定条件下可以液化和凝固。密度比空气略大，能溶于水，与水反应生成碳酸。在0及35.54大气压下变为无色固体，俗称干冰。分子式：CO2 分子量：44常压沸点：-56.2 常压熔点：-78.48第18页，共81页，编辑于2022年，星期六 临界温度：31（304.15K）临界压力：72.9atm密度，气体（标准状态）：1.977g/l液体：0.9248g/cm3三相点：216.56K,5.113atm第19页，

9、共81页，编辑于2022年，星期六第三节、尿素生产工艺 尿素的工业生产始于第一次世界大战末期，1920年第一套工业装置在德国开车，但直到1965年，尿素生产装置的单套日产能力小于300吨。1965年后，才开始生产装置大型化，我公司正在新建的尿素生产装置，单套日产能力在4000吨，是目前世界上单套生产能力最大的尿素生产装置。在大型化的同时，在工艺及设备方面都有很大改进。如离心式压缩机代替了往复式压缩机。第20页，共81页，编辑于2022年，星期六 液氨和二氧化碳，在高温高压条件下直接合成尿素。其总化学反应如下：2NH3+CO2CO(NH2)2+H2O+Q 这一放热反应需要在高温(140C,一般为

10、180C);高压(14MPa)下进行。由于这是可逆反应，因此氨与二氧化碳不可能全部转化为尿素。在工业生产条件下，二氧化碳的转化率仅在50-70%之间。为了处理未反应的氨和二氧化碳，可以将合成熔融物加热分解，使成气体逸出。但要将氨和二氧化碳气重新压缩，会生成固体氨基甲酸铵(简称甲铵)堵塞管道和设备。为了克服这种困难，就出现了各种气体循环的流程。第21页，共81页，编辑于2022年，星期六 1、不循环法：将合成熔融物采用一次分解，未反应的氨和二氧化碳不再返回尿素合成系统中去，而送去副产硫酸铵或碳化氨水，在这种流程中，生产尿素须副产硫酸铵或碳酸氢铵。第22页，共81页，编辑于2022年，星期六2、半

11、循环法：将熔融物进行二次分解，回收第一次分解的氨和二氧化碳返回合成系统中去，而将第二次分解的氨和二氧化碳送去制造硫酸铵或碳化氨水。在这种流程中，生产尿素须副产硫酸铵或碳酸氢铵。第23页，共81页，编辑于2022年，星期六3、全循环法：将未反应的氨和二氧化碳全部返回合成系统中去。为了避免生成固体甲铵的困难，又有热气全循环法、矿物油全循环法、气体分离全循环法、水溶液全循环法以及气提全偱环法等。第24页，共81页，编辑于2022年，星期六 热气全循环法：系将未反应氨与二氧化碳在热的状态下，进入压缩机压缩。这种方法不仅压缩机庞大，动力消耗大，而且由于操作温度高，腐蚀比较严重。矿物油全循环法:用惰性矿物

12、油处理未反应的氨和二氧化碳，使成为固体甲铵细粒，悬浮于油中，再用泵返回合成系统。本法反应器体积大，投资大，成本较高，而且成品带油。第25页，共81页，编辑于2022年，星期六 气体分离全循环法：将未反应的氨和二氧化碳的气体混合物，用一种选择性吸收剂将其中的一种组份吸收，再解吸之，分别压缩返回合成系统中去。氨的选择性吸收剂为硝酸尿素水溶液，磷酸铵水溶液或重铬酸铵水溶液等;而二氧化碳的选择性吸收剂为醇基胺和多甘油脂等。这种方法流程复杂，动力消耗较大。第26页，共81页，编辑于2022年，星期六水溶液全循环法：将未反应的氨与二氧化碳用一定数量的水吸收成为水溶液返回合成系统中去。根据添加水量的多少，水

13、溶液全循环法又可分为两类:添加的水量与二氧化碳的分子比近于1的碳酸铵溶液全循环法，添加水量较少的甲铵溶液全循环法。后者优于前者，故已取代了前者。第27页，共81页，编辑于2022年，星期六气提全循环法：用原料二氧化碳气或氨气在合成压力下将尿素熔融物气提，使其中的甲铵分解，返回合成系统。气提全循环法又可分为二氧化碳气提法和氨气提法。如用二氧化碳气提，称为二氧化碳气提法，如用氨进行气提，则称为氨气提法。在气提法流程中，热量利用合理，技术经济指标较为先进。本培训教材主要介绍氨气提法尿素的生产。第28页，共81页，编辑于2022年，星期六第二章、装置工艺流程简介 斯纳姆普罗盖蒂氨气提法尿素工艺 早期第

14、一代氨气提法尿素装置，设备采用框架式立体布置，氨直接加入气提塔底部。在70年代中期，改进了设计，设备改为平面布置。而且也不向气提塔直接加入氨气，这就是所谓的自气提工艺或称为第二代氨气提工艺，是目前采用的方法。第29页，共81页，编辑于2022年，星期六尿素生产的流程描述：尿素生产工艺的原则就是氨和二氧化碳在合成塔中，在一定的温度、压力和配比下，按照化学反应式生成尿素。由于这两个反应是可逆反应，所以反应后，合成塔中是尿素、氨、二氧化碳、水和甲铵的混合溶液，尿素浓度只有34%，为了得到浓度为99.8%的尿素溶液，必须把混合液中的甲铵分解成氨和二氧化碳，再把混合液中的氨、二氧化碳、水以气态的形式分离

15、出来，提纯尿素。再把分离出的氨、二氧化碳、水吸收冷凝成液态，回收到合成塔中继续参加反应。第30页，共81页，编辑于2022年，星期六斯纳姆氨气提尿素工艺中，尿素的合成反应是在合成塔中进行，压力为15.8MPa,温度为188。反应后尿素浓度只有34%，还有大量的甲铵需要分解，有大量的氨、二氧化碳需要回收。所以根据分解回收原理，斯纳姆氨气提尿素工艺采用高压气提及回收，中压分解及回收，低压分解及回收，真空蒸发浓缩等方法进行尿素的提纯和未反应物的回收。第31页，共81页，编辑于2022年，星期六 斯纳姆氨气提尿素生产工艺主要有以下几个过程：尿素合成和高压回收 尿素中压分解提纯和未反应物的回收 尿素低压

16、分解提纯和未反应物的回收 尿素的真空蒸发浓缩 造粒 工艺冷凝液处理 尿素的包装第32页，共81页，编辑于2022年，星期六第33页，共81页，编辑于2022年，星期六第三章、尿素的合成第一节、尿素合成的反应机理及反应平衡一、尿素合成的反应机理1、尿素合成的化学反应尿素合成的化学反应主要是两个：2NH3(l)+CO2(g)NH4COONH2(l)+32560Kcal/kmol(1atm，25)(1)NH4COONH2(l)CO(NH2)2(l)+H2O-4200kcal/kmol(1atm，25)(2)第34页，共81页，编辑于2022年，星期六 一般认为尿素合成分两步完成，第一步是反应（1），

17、液氨和气体CO2在液相中反应生成氨基甲酸铵（以下简称甲铵），是强放热反应，反应速度很快。瞬间即可达到平衡，而且在平衡条件下CO2转化成甲铵的程度很高。第二步是反应（2），在液相中甲铵脱水生成尿素，是微吸热反应，反应速度较慢，要较长时间才能达到平衡，最终也不能使全部甲铵脱水转化成尿素，且必须在液相中进行。它是合成尿素过程的控制反应。第35页，共81页，编辑于2022年，星期六2、甲铵的生成无水的氨和二氧化碳，不管比例如何，只能生成甲铵，然而在有水存在的条件下，还会生成铵的各种碳酸盐。甲铵的生成速度在常温常压下进行得相当缓慢，但在压力为10MPa以上，温度150以上条件下，反应几乎是瞬间完成的。反

18、应达到平衡时，液相中的二氧化碳大部分是甲铵状态。小部分是溶解的游离状态。第36页，共81页，编辑于2022年，星期六 由于反应（1）是体积缩小的反应，压力对甲铵生成速度有很大影响。如果其他条件相同，生成速度几乎与压力的平方成正比，在一定范围内，提高温度也能提高甲铵的生成速度，纯甲铵在153才熔化，但当液相中有水存在时，其熔点降低。118以下时，甲铵几乎不溶于液氨，只有当118.5以上甲铵才能生成并大量溶解于液氨中。这些条件决定了操作中的工艺选择和合成塔升温和封塔时最低温度的要求。第37页，共81页，编辑于2022年，星期六二、反应平衡 由氨和二氧化碳合成尿素的过程，在工业上是在高温和高压下进行

19、的。为了研究影响这一过程平衡的因素（温度、压力、配料比），先要根据相率确定自由度，即影响平衡条件的独立变量数目，然后再逐一研究。相率的一般形式是：自由度=独立组分数-相数+2(1)第38页，共81页，编辑于2022年，星期六 在合成尿素的反应条件下，存在的化合物主要有5种，它们是：氨、二氧化碳、尿素、水和甲铵。而独立组分数=化合物种数-独立反应数。上述5种化合物之间存在两个独立的反应，即：2NH3+CO2NH4COONH2(2)NH4COONH2CO(NH2)2+H2O(3)第39页，共81页，编辑于2022年，星期六 这样可知本系统的独立组分数为5-2=3。然后我们再讨论相数，在反应条件下，

20、合成塔内存在气液两相，这样，根据相律，自由度=3-2+2=3。即只要有三个独立变量给定，则平衡状态就完全确定。第40页，共81页，编辑于2022年，星期六从实用角度考虑，在尿素工业中，选择以下三个变量最为方便，既温度（T）、氨碳比（a）、水碳比（b），后两者指以NH3,CO2,H2O三者为原料所用的配料比NH3/CO2和H2O/CO2,以摩尔比计。在实际生产中氨碳比和水碳比是非常重要的控制参数，用合成塔出液中氨、二氧化碳、尿素和水的质量百分比来计算氨碳比和水碳比，具体公式为：第41页，共81页，编辑于2022年，星期六第42页，共81页，编辑于2022年，星期六第43页，共81页，编辑于202

21、2年，星期六 这样，在给定温度T，氨碳比a和水碳比b的条件下，其余平衡性质均已固定。例如，平衡Ur浓度=f(T，a，b)。但工业上更习惯于采用转化率这一概念。我们用CO2转化率来表示，计算公式如下:第44页，共81页，编辑于2022年，星期六第45页，共81页，编辑于2022年，星期六第二节 尿素合成工艺条件的确定 温度、压力、氨碳比、水碳比、惰性气体含量及反应物停留时间是尿素合成的主要工艺条件。它的确定，不能仅考虑平衡因素，还要从现实的可能性和经济性出发。特别是必须从合成反应液中为反应物的分离和重新循环使用等工序的工艺条件全面考虑。第46页，共81页，编辑于2022年，星期六1、温度从生成尿

22、素的反应式可知，液态甲铵在一定温度、压力条件下脱水生成尿素。是一个吸热可逆反应，是整个反应的控制步骤，由甲铵脱水反应速度曲线图（图1）看出，反应刚开始时，甲铵脱水的速度缓慢，当有尿素及水生成时，反应速度逐渐加快，其原因是尿素和水出现后降低了甲铵的熔点，起自催化的作用，使反应速度逐步加快。第47页，共81页，编辑于2022年，星期六 温度低于150时，甲铵脱水反应达到平衡时所需时间较长，其原因是温度低于甲铵熔点，反应在固相中进行，速度很慢。反应速度随温度的升高而加快,温度每增高10，反应速度约加快一倍。所以，提高合成温度可以使反应速度增加（如图1）。第48页，共81页，编辑于2022年，星期六第

23、49页，共81页，编辑于2022年，星期六 液相甲铵脱水反应是吸热较少，速度较慢的反应。随着温度的升高，甲铵脱水反应平衡常数将增大，反应速度也增加，因此，提高温度有利于尿素的生成。但温度不能随意升高，温度与转化率的关系（如图2）表明，在某一温度下转化率有极大值，当超过此温度后，平衡转化率反而下降，这一现象可作如下解释：第50页，共81页，编辑于2022年，星期六 尿素合成的总平衡常数K决定于甲铵离解平衡常数K2和甲铵合成平衡常数K1，当温度在一定范围以下时（190-200）甲铵脱水平衡常数K2随着温度的升高而增大，占总反应的主导作用，当温度在190-200以上时，随着温度的升高K1迅速降低，占

24、总反应的主导作用，即甲铵的平衡浓度下降，此时部分甲铵在液相中分解成为游离CO2和NH3，从而降低了CO2转化率。另外，受尿素合成塔材质防腐能力限制，温度不能超过190，否则，腐蚀加剧。所以合成塔的最终反应温度控制在188。第51页，共81页，编辑于2022年，星期六第52页，共81页，编辑于2022年，星期六2、氨碳比：NH3/CO2氨碳比是指反应物料中NH3与CO2的摩尔比，即NH3/CO2(mol/mol)，通常用a表示。根据化学平衡移动原理，增加反应物的浓度，反应向有利于生成物方向进行，所以过剩NH3的存在能够提高CO2转化率.但随过剩NH3的进一步增加，转化率增长幅度渐趋平缓。此外，过

25、剩NH3可以与水反应生成NH4OH，使平衡向生成尿素的方向进行。在通常工艺条件下，氨碳比每增加0.1，转化率提高0.51.0个百分点。随氨碳比的继续增高或温度的升高或水碳比的下降，其效果将降低。第53页，共81页，编辑于2022年，星期六 随氨碳比的继续增高或温度的升高或水碳比的下降，其效果将降低。氨碳比的提高也有其不利的一面：第一，其它条件相同，物系的饱和蒸汽压随氨碳比升高而升高，因此需要提高合成的操作压力才能保持物系处于液态，这使得机泵负荷加重；第二，增加了未反应氨的循环量，增大了回收工序的负荷和能耗。操作时NH3/CO2(mol/mol)控制在3.13.5之间。第54页，共81页，编辑于

26、2022年，星期六过剩NH3可以将尿素合成生成的热取走，控制合成塔的自热平衡，维持最适合的反应温度。过剩NH3对防止物料对合成塔的腐蚀起到一定的限制作用，据研究，高温下尿素可发生异构化反应而生成氰酸铵，氰酸铵进一步分解为游离氰酸：CO(NH2)2=NH4CNONH4CNO=HCNO+NH3 氰酸是一种腐蚀性很强的介质。过剩氨可以减少氰酸的生成，从而减轻设备的腐蚀。第55页，共81页，编辑于2022年，星期六过剩NH3的存在还可以抑制副反应的发生，如减少缩二脲的生成，尿素水解等。其反应式为：2CO(NH2)2=NH2CONHCONH2+NH3 缩二脲CO(NH2)2+H2O=2NH3+CO2第5

27、6页，共81页，编辑于2022年，星期六3、H2O/CO2对转化率的影响 水碳比是指进入合成塔的物料中水和CO2的分子比。由化学平衡移动原理知，增加水即增加了生成物的浓度，所以水量增加会使CO2转化率下降。但在不同温度下，H2O/CO2对转化率的影响也不一样。资料表明H2O/CO2每增加0.1转化率要下降1.5-2.0%.但是，水的存在是不可避免的，一是甲铵脱水本身有水生成，二是返回高压系统的甲铵带有水，关键是控制合理水量。第57页，共81页，编辑于2022年，星期六 水碳比增加，可降低平衡压力，即可在较低压力下操作。在压力一定时，水的存在提高了液相物系的沸点，也提高了气相物系的冷凝温度，故在

28、一定程度上提高了回收热能的品位，高压甲铵冷凝器可副产较高压力的蒸汽。操作时H2O/CO2(mol/mol)控制在0.5-0.7之间。第58页，共81页，编辑于2022年，星期六4、合成塔压力 尿素合成体系下的独立组分为3，根据相率自由度=独立组分数-相数+2知，其独立变量为3。因此，温度、组成（NH3/CO2，H2O/CO2）一定，体系的平衡压力就随之而定。由于尿素合成塔底和塔顶物料组成差异较大，而造成塔底的蒸汽压高于合成塔顶出口料液的蒸汽压，加上二氧化碳带入的N2、CO及防腐空气等惰气的影响，所以在生产中，合成塔的操作压力要大于合成塔出口物料组成、温度下的平衡压力14MPa，否则氨就会从液相

29、中逸出。第59页，共81页，编辑于2022年，星期六 液相中过剩NH3减少，可使甲铵分解，转化率下降。而平衡压力值是随物料组份、温度不同，以及操作条件的变化而变化的。图3说明压力与温度的关系，可以看出随着温度的升高，平衡压力升高。第60页，共81页，编辑于2022年，星期六第61页，共81页，编辑于2022年，星期六 图4说明压力与组份NH3/CO2的关系，H2O/CO2一定时，每一温度下都有一个NH3/CO2值对应一个最低的平衡压力，温度升高，最低平衡压力增高，而相应的氨碳比亦随之增大。第62页，共81页，编辑于2022年，星期六第63页，共81页，编辑于2022年，星期六 图5 a、b说明

30、压力与组份H2O/CO2的关系，从图5a可以看到，当NH3/CO2较低时（NH3/CO2=2.53.0），H2O/CO2对平衡压力影响较小；若氨碳比较高（NH3/CO2在4以上），则平衡压力随水碳比增大而迅速下降。第64页，共81页，编辑于2022年，星期六第65页，共81页，编辑于2022年，星期六从图5b可见，温度愈高平衡压力愈高。在氨碳比为4时，不论何温度下平衡压力随水碳比的增大而下降的比例几乎相等。第66页，共81页，编辑于2022年，星期六第67页，共81页，编辑于2022年，星期六6、惰性气体含量惰性气体量增加，其分压增加，降低了NH3和CO2分压，改变了塔内气液平衡。从而造成转化

31、率下降。有关资料显示：惰性气体增加1%，转化率下降0.3-0.6%。另外，惰性气体增加，对中、低压回收不利，增加氨损失；惰性气体增加，易使尾气组份进入爆炸区；惰性气体增加，CO2压缩机打气量增加，多耗蒸汽。所以必须提高CO2纯度，减少惰性气体含量。操作时合成塔压力控制在15.8MPa。第68页，共81页，编辑于2022年，星期六6、反应时间反应时间，即为反应物在合成塔中的停留时间。确定反应时间应从转化率和塔的生产强度两方面考虑。增加反应时间可使实际转化率增大，但单位时间内流过合成塔的物料减少，合成塔的生产强度下降。缩短反应时间，虽然合成塔的生产强度增大，但实际转化率下降，使回收系统负荷加重。因

32、为尿素的平衡转化率较低（一般低于72%），所以反应时间应保证尽量接近平衡以得到较高的实际转化率。第69页，共81页，编辑于2022年，星期六第70页，共81页，编辑于2022年，星期六由图6知，尿素合成反应时间在40min以下时，停留时间对转化率的影响较大。若反应时间小于20min，则转化率显著降低。而反应时间超过1小时，转化率几乎不再变化，即尿素合成反应一小时可接近平衡。因此5060min停留时间为尿素合成塔反应容积的设计依据。第71页，共81页，编辑于2022年，星期六第三节 尿素合成设备一、尿素合成塔结构：如图所示，尿素合成塔为立式筛板塔，氨和二氧化碳入口在塔的底部，反应后的混合液从顶部

33、溢流管向下溢流，从塔的中下部引出。合成塔筒体长47000mm，内径为2650mm。筒体所用材质为碳钢，在高压筒体内部衬有一层耐腐蚀的25-22-2Cr/Ni/Mo不锈钢板衬里。第72页，共81页，编辑于2022年，星期六第73页，共81页，编辑于2022年，星期六 在距顶部1300mm以下地方，装有21块直径为2635mm的25-22-2Cr/Ni/Mo不锈钢筛板，第15块板上等间距开有1050个8mm的小孔，第611块筛板上等距开有2100个8mm的小孔、第1217块筛板上等距开有3150个8mm的小孔、第1821块筛板上等距开有3500个8mm的小孔。筛板与筛板间的距离为2100mm。第7

34、4页，共81页，编辑于2022年，星期六 考虑到筛板在制造、安装及合成塔内壁检查与修理上的方便，每层筛板都由三块拼接而成，用螺栓连接起来。筛板固定于25-22-2Cr/Ni/Mo不锈钢支架上，支架直接焊于反应器内筒衬里上。在合成塔内部装有溢流管，为了将反应后的尿液引出合成塔。第75页，共81页，编辑于2022年，星期六第76页，共81页，编辑于2022年，星期六二、尿素合成塔的功能和设计原理尿素的合成是在188、15.8MPa、氨碳比为3.1-3.5、水碳比为0.5-0.7的条件下进行的，为了满足反应要求，合成塔的设计温度为218，设计压力为16.8MPa。氨和二氧化碳生成尿素的反应是在合成塔

35、中进行的，按照反应方程式，甲铵脱水生成尿素的反应速度较慢，是尿素合成反应的控制步骤，所以合成塔的设计提及正好能满足100%负荷下甲铵脱水生成尿素所需的时间。第77页，共81页，编辑于2022年，星期六防止返混是提高转化率和生产强度的一个重要因素，所以在合成塔中设计21块塔盘来防止返混，这些塔盘好像把合成塔分隔成22个串联的小室，由于气体通过筛板小室的速度较大，使得每一个小室中的物料相互混合的很剧烈，浓度近似于相同，而上边每一个小室的生成物浓度总比下边每一个小室的生成物浓度高，这样就提高了尿素在合成塔中的转化率。第78页，共81页，编辑于2022年，星期六 为了防止腐蚀，合成塔筒体内侧设有衬里。

36、衬里和塔盘等内件的材质都是25-22-2Cr/Ni/Mo不锈钢。在操作中，在CO2中加入少量空气，使之能在不锈钢表面形成“钝化膜”防止腐蚀。第79页，共81页，编辑于2022年，星期六第四节、尿素合成的工艺流程 由尿素界区外合成氨装置送来的压力约为0.13MPa温度为40的CO2气体，加入少量工艺空气（防腐空气）后进入汽轮机驱动的离心式CO2压缩机，加压至16 MPa送入尿素合成塔。第80页，共81页，编辑于2022年，星期六 由合成氨装置送来的液氨，经液氨过滤器过滤后进入氨回收塔，氨回收塔与液氨贮槽是连接在一起的，用液氨升压泵将液氨从液氨贮槽分两路送出：一路送入高压氨泵；另一路送至中压吸收塔。高压氨泵为高速离心泵，将液氨加压至22 MPa，送往高压液氨预热器，用低压蒸汽冷凝液预热后送入甲铵喷射泵，作为驱动流体，将来自甲铵分离器的甲铵液升压至合成塔压力，氨与甲铵液的混合物进入尿素合成塔，与进塔的CO2进行反应。第81页，共81页，编辑于2022年，星期六