年产5万吨尿素工艺设计开题报告.doc

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1、2015届学生毕业设计(论文)材料（一）毕 业 设 计 任 务 书课题名称年产5万吨尿素车间设计工艺姓 名学 号-24学 院化学与环境工程学院专 业化学工程与工艺指导教师2014年11月10日一、设计的教学目的1.了解本课题研究领域国内外的最新科研动态，通过文献资料的查阅，文献综述的撰写，设计或实验研究方案的确定等，提高分析问题和解决问题的能力；2.培养认真细致的科学研究精神和严谨踏实的工作态度，通过扎实的科学设计或实验研究，提升研究设计能力或实验动手能力，掌握科学研究和设计的基本方法，并学会规范地撰写设计报告或科研论文；3.培养运用理论知识解决实际问题的能力，并通过理论与实践相结合，巩固专业

2、知识，使所学知识在设计或实验研究中得到拓展与升华。二、设计的主要内容1.工艺流程选择。2.物料衡算。3.热量衡算。4.主要工艺设备计算和选型。5.绘制工艺流程图。6.车间布置设计。三、设计的基本要求1.根据设计或论文题目查阅文献资料，详细阅读20篇左右的参考文献，在对该领域的研究现状有较充分了解的基础上，撰写2000字以上的文献综述；2.根据对文献的理解，结合研究课题，提出新的观点，并进行逻辑研究与论证，使设计的研究方案在保证科学性的基础上具有一定新颖性；3.充分利用所学知识与资源进行系统的分析，通过周密的准备和扎实的研究工作，收集详实的设计或实验数据，并进行整理和分析；适时调整研究设计方案，

3、按期完成设计或实验研究内容,并确保研究结果的真实性、科学性；4.根据研究结果，按学校规定的设计格式要求，撰写8000-10000字左右的设计报告，做到格式规范、表述清楚、分析合理、结论可靠。四、进度安排序号设 计 各 阶 段 内 容起止日期1论文选题、文献资料查阅2014.9-2014.102文献综述的撰写、实验方案的初步确定2014.103毕业设计开题报告、设计及研究方案的调整2014.10-2014.114设计或实验研究，数据整理、分析，初稿的撰写、修改2014.11-2014.125设计定稿，答辩2014年元月五、主要参考文献1 刘晓勤. 化工工艺学M .北京:化学工业出版社，2009，

4、56-60.2 张艳飞，李岩，栾智宇. 改良节能型全循环法尿素工艺J. 石油和化工节能，2010，1：15-17.3 钱镜清. 水溶液全循环法尿素工艺在我国45年的发展历史并记Q-1100节能型水溶液全循环法尿素工艺J.化肥工业，2011，38(1)：11-15.4 张洁谨，王维杰，张庆喜. 水溶液全循环法和CO2汽提法尿素生产工艺的比较J .氮肥技术，2006，27(4)：15-17.5 柴诚敬，贾绍义，张凤宝. 化工原理.第二版.下册M.北京:高等教育出版社，2010，230-234.6 吴指南. 基本有机化工工艺学M.北京:化学工业出版社，1999，4-5.7 中国寰球化学工程公司. 氨

5、肥工艺设计手册M.北京:化学工业出版社，1988，54-82.8 石油化学工业部设计院主编. 氮肥工艺设计手册-理化数据M.北京:石油化学工业出版社， 2002，232-236.9 朱有庭，曲文海，于浦义. 化工设备设计手册M.北京:化学工业出版社，2005，60-95.10 谭蔚. 化工设备设计基础M.天津:天津大学出版社，2005，163-194.11 李长福. 改进型全循环法尿素装置设计运行总结J.化肥设计，2011，49(1):46-51.12 王颖. 750t/d尿素装置循环A系统扩能至20000kg/h CO2物料平衡J.泸天化科技，2006，2:118-120.13 林棣生. 年

6、产四万吨尿素装置(水溶液全循环法)通用设计总结J.化肥设计，1989，2:17-25.14 王君，祁勇，崔琨. 尿素生产工艺简介J.中氮肥，2001，5(3):27-28.15 俞晓梅，袁孝竞，塔器M.北京:化学工业出版社，2010， 51-58，56-298.16 周文. 车间布置中的一些技术问题J.医药工程设计，1985，4:28-32.17 辛向阳，张晓旭，江海霞. 水溶液全循环法尿素生产环保治理J.小氮肥，2010，38(9):18-19.18 黄涛，王世桃，杨道金. 水溶液全循环法与ACES21法尿素生产工艺对比J.川化，2011，3：5-10.2015届学生毕业设计(论文)材料（二

7、）学 生 毕 业 设 计开 题 报 告 书课题名称年产5万吨尿素车间设计工艺姓 名学 号-24学 院化学与环境工程学院专 业化学工程与工艺指导教师，2014年 11 月 10 日设计题目年产5万吨尿素车间设计工艺课题的根据：1）说明本课题的理论、实际意义 2）综述国内外有关本课题的研究动态和自己的见解1.本课题设计的理论意义尿素是一种重要的化学肥料和工业原料，在世界范围内广泛使用。自从1922年尿素开始工业化生产以来，许多国家都致力于尿素生产系统的研究，在合成机理、热力学性质和工艺流程方面都有创新和进展。20世纪30年代，世界上首先以一次通过法实现尿素的工业化生产。40年代中，改进为部分循环法

8、工艺；50年代末，实现水溶液全循环法工艺的工业化生产。之后，陆续出现各种水溶液全循环法工艺。60年代期间，建立起日产1000吨以上的单系列大型化装置。80年代初，为了进一步降低能耗，又推出了多种节能型高压气提工艺，如改良CO2气提工艺，改良氨自身气提工艺。以尿素生产工艺的发展历史而言，实现全循环是一次工艺技术的飞跃，它解决了尾气氨加工制造其他氮肥的问题，而实现高压合成圈等压气提回收则是尿素工艺技术的又一次飞跃，在高压圈内回收了大量的未反应物，从而大幅度减轻下游分解及回收的负荷，而且回收了用于分离未反应物所耗的热量，用来副产低压蒸汽以用于下游工序。至于节能型尿素工艺的问世，只能视为尿素气提工艺经

9、过十几年实践经验的积累，作出了较为重大的合理化改造，使氨基甲酸铵生成热更合理的回收利用，较大幅度地降低能耗，工艺技术更趋成熟，装置运转稳定可靠。2.本课题设计的实际意义 目前世界上建厂最多的尿素工艺为CO2汽提和NH3汽提。我国自20世纪70年代开始引进CO2汽提工艺的大型尿素装置，目前共有15 套大型装置（全套引进或合作设计、采购），6套中型装置以及2套小型装置（均为国内自行设计、自行制造设备）。通过国内多年的实践，CO2 汽提工艺暴露出一些不足，主要是尾气易燃爆、设备腐蚀严重、操作条件苛刻、操作弹性较差。传统水溶液全循环工艺是20世纪40、50年代最早实现全循环的尿素生产流程，目前中国采用

10、水溶液全循环法的中型尿素厂有30多套，小型厂120多套。近几年来，这些企业在技术上不断的改进创新，这些装置的整体消耗有了大幅的下降，消耗已接近汽提工艺能耗。产量虽然上去了，但在技术上没有实质性进展，成本还较高，污染严重。而对现有水溶液全循环尿素装置的改造，部分厂家采用卡萨里或UTI的专利技术。但上述工艺设备制造难度相对较大，制造周期长，高压设备易腐蚀，流程较长，改造投资费用较高。所以本课题设计结合国内外先进尿素工艺技术对国内小中型尿素装置进行增产改造，使其投资少、见效快。3.国内外研究动态NH3汽提工艺在上世纪80 年代以后在世界上的竞争力不断上升，此工艺操作安全、设备腐蚀问题小、加氧量少、尾

11、气无燃爆问题、操作要求不苛刻，且操作弹性大，低位能的热量回收利用较好。只是钛材汽提塔制造难度大，且易冲刷腐蚀。司南普吉提公司目前已采用Cr25Ni22Mo2管衬锆的双金属管作为汽提塔列管，较好地解决了设备冲刷腐蚀问题，且设备制造难度大大下降。目前，NH3汽提工艺在世界上的竞争中仍处于领先的地位。日本东洋工程公司在20 世纪80 年代初与三井东压共同开发了先进的低成本低能耗尿素工艺（简称ACES工艺）。如今世界上已有11套采用ACES 工艺的尿素装置，我国也有两套尿素装置采用此工艺，但有两套装发生了爆炸事故，因此在一定程度上影响了ACES工艺在世界上的竞争力。我国尿素工业化生产始于1958年南京

12、化肥厂的水溶液半循环法尿素中试装置，后开发了高效半循环法。1962年，半循环法尿素工艺通过国家技术鉴定，并以此工艺设计了2套40Kt/a生产装置，分别建于上海吴泾和浙江巨化。1965年12月，上海化工研究院在2t/d试验装置上完成了水溶液全循环法尿素工艺的研究测定，为我国1966年自行设计水溶液全循环法尿素工艺装置提供了详细的技术数据。直至1986年，小型尿素装置工艺设计中的技术进步已优于引进工艺，初步形成了中国特色的水溶液全循环法尿素工艺。并且通过近30年来不断的技术创新，我国的水溶液全循环法尿素装置以具备大型生产装置的生产能力，其竞争力不断加强，并且潜力依旧巨大。4.本人见解 由于气提法技

13、术还有很多限制，水溶液全循环尿素工艺生产装置相对于其他的生产装置来说水溶液全循环尿素工艺可靠、设备材料要求不高、投资较低。其静止高压设备较少，只有尿素合成塔及液氨预热器为高压设备，其他均为中压和低压设备，所以该尿素工艺生产装置的技术改造比较容易、方便，改造增产潜力较大。水溶液全循环尿素装置的运行都比较稳定，生产负荷的加减调节比较方便，操作弹性范围较宽；增产潜力比较大, 均达到了其设计生产能力的160%200% ；产品质量控制较好，正常负荷生产时一般能控制到优级品范围内。通过对水溶液全循环法装置的改进，现如今是非常适合小氮肥企业的尿素工艺，其投资少、见效快、改造空间大的特点对我国技术和经济的发展

14、益处颇大。课题的主要内容:1.工艺流程选择2.物料衡算3.热量衡算4.主要工艺设备计算和选型5.绘制工艺流程图6.车间布置设计研究方法：文献研究法：通过调查相关尿素生产的文献来获得资料，了解尿素生产的历史和现状，进行比较从而了解不同的尿素生产工艺的优缺点，确定设计的生产方法。模拟法：通过对年产5万吨尿素生产工艺的流程和装置进行模拟研究，来掌握实际尿素生产装置和流程。个案研究法：通过研究尿素装置生产的个案，加以分析。弄清水循环法尿素装置的流程和特点，加深对水循环法尿素生产工艺的理解。完成期限和采取的主要措施：1.文献查找，材料准备： 2014.102.确定设计方案： 2014.10.253.导师

15、通过，开题： 2014.114.进行课题和计算相关数据： 2014.115.初稿撰写，修改： 2014.126.论文定稿，答辩： 2015.1主要参考资料：1 刘晓勤. 化工工艺学M .北京:化学工业出版社，2009，56-60.2 张艳飞，李岩，栾智宇. 改良节能型全循环法尿素工艺J. 石油和化工节能，2010，1：15-17.3 钱镜清. 水溶液全循环法尿素工艺在我国45年的发展历史并记Q-1100节能型水溶液全循环法尿素工艺J.化肥工业，2011，38(1)：11-15.4 张洁谨，王维杰，张庆喜. 水溶液全循环法和CO2汽提法尿素生产工艺的比较J .氮肥技术，2006，27(4)：15

16、-17.5 柴诚敬，贾绍义，张凤宝. 化工原理.第二版.下册M.北京:高等教育出版社，2010，230-234.6 吴指南. 基本有机化工工艺学M.北京:化学工业出版社，1999，4-5.7 中国寰球化学工程公司. 氨肥工艺设计手册M.北京:化学工业出版社，1988，54-82.8 石油化学工业部设计院主编. 氮肥工艺设计手册-理化数据M.北京:石油化学工业出版社， 2002，232-236.9 朱有庭，曲文海，于浦义. 化工设备设计手册M.北京:化学工业出版社，2005，60-95.10 谭蔚. 化工设备设计基础M.天津:天津大学出版社，2005，163-194.11 李长福. 改进型全循环

17、法尿素装置设计运行总结J.化肥设计，2011，49(1):46-51.12 王颖. 750t/d尿素装置循环A系统扩能至20000kg/h CO2物料平衡J.泸天化科技，2006，2:118-120.13 林棣生. 年产四万吨尿素装置(水溶液全循环法)通用设计总结J.化肥设计，1989，2:17-25.14 王君，祁勇，崔琨. 尿素生产工艺简介J.中氮肥，2001，5(3):27-28.15 俞晓梅，袁孝竞，塔器M.北京:化学工业出版社，2010， 51-58，56-298.16 周文. 车间布置中的一些技术问题J.医药工程设计，1985，4:28-32.17 辛向阳，张晓旭，江海霞. 水溶液全循环法尿素生产环保治理J.小氮肥，2010，38(9):18-19. 18 黄涛，王世桃，杨道金. 水溶液全循环法与ACES21法尿素生产工艺对比J.川化，2011，3:5-10.指导教师意见： 签名： 2014 年11月11日