尿素工艺图
液氨改尿素工程方案选择及对比分析
液氨改尿素工程方案设计对比分析1 尿素脱硝方案选择目前国内采用尿素脱硝工艺主要有尿素热解、尿素水解、尿素直喷三种方式，其原理均是利用尿素溶液在一定的温度下发生分解，生成氨气完成脱硝反应过程。
1.1 尿素脱硝工艺简介1.1.1尿素热解工艺尿素热解技术大多来自美国Fuel Tech 公司,其工艺流程见图1.1-1。
将尿素用斗式提升机输送到装有除盐水的溶解罐, 溶解形成40%~50%浓度的尿素溶液(需要外部加热, 溶液温度保持在40℃以上), 通过尿素溶液给料泵输送到尿素溶液储罐。
尿素溶液经由给料泵、计量与分配装置、雾化喷嘴等进入热解炉, 在600 ℃, 0.1 MPa 的条件下分解, 生成NH3, H2O 和CO2, 稀释空气经加热后也进入热解炉, 与生成的分解产物氨气和二氧化碳混合, 经充分混合后由氨喷射系统进入脱硝烟道。
尿素的热解反应如下:CO (NH2)2=NH3 + HNCO= +579.32 kJ/ molr H mHNCO + H2O=NH3 + CO2= -87.19 kJ/ molr H m图1.1-1 尿素热解工艺流程图热解炉利用空预器提供的热一次风，通过加热装置作为热源，来完全分解要传送到氨喷射系统的尿素。
热解炉是一个反应器，在所要求的温度下，热解炉提供了足够的停留时间以确保尿素到NH3的转化。
一个完整的热解炉由出入口连接法兰、外部隔热保温层、NH3/空气混合物的流量、压力以及温度的控制和过程指示等组成。
热解炉喷枪组设计安装在热解炉上，喷枪布置在热解炉的周围。
喷枪将根据在热解炉内获得合适的尿素雾化和分布所需要的流量和压力，来确定其大小和特性。
稀释风的加热装置，常用的有电加热器加热方式，炉内加热方式、亦有高温烟气加热的方式，提供给热解炉热风以维持适当的温度保证尿素分解。
（一）稀释风电加热技术电加热器依据热解炉温度及流量调整电加热装置的出口温度来实现过程控制和保障工艺中安全性要求。
该装置通过与喷射区域计量及分配装置以及电厂DCS系统相连接，来响应系统的变化，实现对出口温度的自动调节。
尿素
图9-11 弗里扎克合成尿素平衡转化率算图
图9-12 马罗维克尿素平衡转化率算图
b.最高平衡转化率
当氨碳比L和水碳比W一定时，某一特定 温度下有一个最高转化率存在。
出现最高平衡转化率的原因可由合成尿素两个阶段的放热与吸热得到解 释。当温度升高时，一方面液相中甲铵转化为尿素的数量增加，另一方
面是液相中的甲铵有越来越多地分解为游离氨和二氧化碳，以致使液相
中甲铵不断减少。这两个趋向相反的过程就导致了在某一温度下出现最 高平衡转化率。
②合成尿素的反应速度
氨基甲酸铵脱水反应在气相中不能进行，在固相中反应速度较慢，而在液
相中反应速度较快。
图9-14 氨基甲酸铵脱水反应速度与温度的关系
氨基甲酸铵脱水生成尿素的速度随着反应温度的增高而增大。若保持相 同的反应时间，转化温度愈高，转化率也愈高。反应时间增长，转化率
当有水存在时，除了生成氨基甲酸铵外，还会生成铵的各种碳酸盐。
b．氨基甲酸铵的生成速度
压力和温度对氨基甲酸铵的生成速度有很大的影响。在绝压为10.3MPa和
温度为150℃时生成氨基甲酸铵的速度极快，几乎是瞬时完成的。因此， 在合成尿素的工业生产过程中，采用高压及与该压力相适应的温度，对加 快氨基甲酸铵的生成速度是很必要的。
③全循环改良C法
1-尿素合成塔；2-高压分解塔；3-低压分解塔；4-气体分离器；5-尿液泵；6-真空结 晶器； 7-料浆泵；8-离心机；9-干燥器；10-尿素熔融槽；11-造粒塔；12-母液贮槽； 13-母液泵； 14-低压吸收塔；15-高压吸收塔；16-氨冷凝器；17-回收氨贮槽
9.1尿素的合成
艺条件不同，合成尿素的工艺流程有多种。一般来说，上述四个过程 中，第一过程和第二过程除工艺条件稍有差别外，在设备构造和操作 上都差不多，第三过程和第四过程则差异较大。因此，合成尿素的工 艺流程分类时，通常按第三过程来分。
尿素生产工艺 图文详解
尿素生产工艺图文详解1性质：尿素：学名为碳酰二胺，分子式为CO（NH2）2，相对分子量为60.06。
因最早由人类及哺乳动物的尿液中发现，故称为尿素。
纯净的尿素为无色、无味、无臭的针状或棱柱状的晶体，含氮量46.6%，工业尿素因含有杂质而呈白色或浅黄色。
尿素的熔点在常压下为132.6℃，超过熔点则分解。
尿素较易吸湿，其吸湿性次于硝酸铵而大于硫酸铵，故包装、贮存要注意防潮。
尿素易容于水和液氨，其溶解度随温度升高而增大，尿素还能容于一些有机溶剂，如甲醇、苯等。
2用途：尿素的用途非常的广泛，它不仅可以用作肥料，而且还可以用作工业原料以及哺乳动物的饲料。
2.1尿素是目前使用的固体氮肥含氮量最高的化肥；2.2在有机合成工业中，尿素可用来制取高聚物合成材料，尿素甲醛树脂可用于生产塑料漆料和胶合剂等；在医药工业中，尿素可作为生产利尿剂、镇静剂、止痛剂等的原料。
此外，在石油、纺织、纤维素、造纸、炸药、制革、染料和选矿等生产中也要尿素；2.3尿素可用作牛、羊等动物的辅助饲料，哺乳动物胃中的微生物将尿素的胺态氮转变为蛋白质，使肉、奶增产。
但作为饲料的尿素规格和用法有特殊的要求，不能乱用。
3原料来源：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产品，二氧化碳气体是合成氨原料气净化的的副产品。
合成尿素用的液氨要求纯度高于99.5%，油含量小于10PPm，水和惰性气体小于0.5%并不含催化剂粉、铁锈等固体杂质。
要求二氧化碳的纯度大于98.5%，硫化物含量低于15mg/Nm3。
4生产方法：水溶液全循环法.5生产原理：5.1化学及热、动力学原理：液氨和二氧化碳直接合成尿素的总反应式为: 2NH3(l)+CO2=CO(NH2)2+H2O这是一个放热体积减小的反应,其反应机理目前有很多的解释,但一般认为,反应在液相中是分两步进行的.首先液氨和二氧化碳反应生成甲铵,故称其为甲铵生成反应:2NH3(l)+CO2(g)=NH4COONH2(l)该反应是一个体积缩小的强放热反应.在一定的条件下,此反应速率很快,容易达到平衡.且此反应二氧化碳的转化率很高.然后是液态甲铵脱水生成尿素,称为甲铵脱水反应:NH4COONH2(l) =CO(NH2)2(l)+H2O该反应是微吸热反应,平衡转化率不是很高,一般为50%-70%.此步反应的速率很慢是尿素合成中的控制反应.5.2工艺条件选择：根据前述尿素合成的基本原理可知,影响尿素合成的主要因素有温度、原料的配方压力、反映时间等.5.2.1温度尿素合成的控制反应是甲铵脱水,它是一个微吸热反应,故提高温度、甲铵脱水速度加快.温度每升10℃,反应速度约增加一倍,因此,从反应速率角度考虑,高温是有利的.目前应选择略高于最高平衡转化率时的温度,故尿素合成塔上部大致为185～200℃;在合成塔的下部,气液两相间的平衡对温度起者决定性的作用.操作温度要低于物系平衡的温度.5.2.2氨碳比工业生产上,通过综合考虑,一般水溶液全循环法氨碳比应选择在4左右,若利用合成塔副产蒸汽,则氨碳比取3.5以下. 5.2.3水碳比水溶液全循环法中,水碳比一般控制在0.6～0.7;（1）操作压力一般情况下,生产的操作压力要高于合成塔顶物料和该温度下的平衡压力1～3Mpa.对于水溶液全循环法,当温度为190℃和NH3/CO2等于4时,相应的平衡压力是18Mpa左右,故其操作压力是一般为20Mpa左右.反应时间对于反应温度为180～190℃的装置,一般反应时间是40～60min,其转化率可达平衡转化率的90～95%.对于反应温度为200℃个装置,反应时间一般为30min左右,其转化率也接近于平衡转化率.6工艺流程：由于目前普遍采用水溶液全循环法生产尿素下面就简述水溶液循环法生产尿素的流程.图3-19是目前在我国得到广泛应用的中压、低压两段分解水溶液全循环法直接造粒尿素工艺流程图。
第11章SCR脱硝原理与工艺
一、SCR反应机理（P174) 1.SCR反应流程
图11-1 SCR反应流程示意图
2.SCR反应机理
在一定温度和催化剂作用下，还原剂（NH3、尿 素）选择性地与烟气中NOx反应生成N2和H2O。 反应如下：
主要反应，温度 4NH3 4NO O2 催化剂4N2 6H2O
（三）尿素水解与热解比较
表11-2 热解法与水解法比较
热解法
水解法
热力控制工艺
高压操作
使用气体燃料或柴油
需要高温
喷入40～50%浓度尿素溶 低浓度尿素溶液
液
跟随能力强，响应时间快 响应时间与跟随能力差
氨逃逸控制好
水用量大，浪费能源
控制简单
负荷变化时，易生成残留
尿素聚合物堵塞管道
成本较低
需高压容器，设备要求高
290~430℃
4NH3 2NO2 O2 催化剂3N2 6H2O
副反应，温度＞450℃
4NH3 3O2 2N2 6H2O 4NH3 5O2 4NO 6H2O
2NH3 N2 3H2
SO2 + 1/2 O2
SO3
NH3 + SO3 + H2O
NH4 HSO4
典型SCR 脱硝反应器示意图
原
NH3
H2O 净
NOx
NH3
NOx NH3
N2 H2O
N2 H2O
图11-3 SCR工艺化学反应过 ❖NH3喷射温程度范围：290～430℃；≥90％脱硝率 ； ❖投资费用高，空间限制，NH3泄漏，SO2转化，催 化剂中毒失火,粉煤灰综合利用问题等； ❖容量范围：122－1300MW
尿素生产方法原理--未反应物的分离与回收
CO2转入气相?
L1点的CO2反气提
L2的CO2气提
L1的NH3气提 L2的NH3热气提
相图性质：A、C、E分别为NH3，CO2和Ur· 2O。 nH l1l1′线为液相线，表现出顶脊线的特性。 与液相线各点平衡的气相几乎不含H2O，所以气相线几乎 与AC边重合，在图中未示出。
“反气提”：合成塔出口溶液组成应为液相线上的一点，设为
于NH3本身在尿液中的溶解度远大于CO2在尿液中的溶解度之故。
氨气提：为了提高氨气提的效率，现代的氨气提工艺采用 了气提与加热并举的方法。图中线l2l2′表示更高温度的液 相线。这样，液相组成所含NH3和CO2量较少，达到了气提的
目的。还可看出，由于提高温度的结果，即使不通入NH3，
合成塔出口溶液点Ll本身己经处于两相区而有气相出现， 不必再另外引入NH3气提剂。所以NH3气提也叫热气提，在气 提塔不引入NH3。
设计要求
中低压循环系统的总要求是：将未转化的NH3和CO2完全回收， 并尽量减少回收物料中的水含量，且避免尿素的分解和有害 的副反应的发中压级：1.8-2MPa左右 低压级：0.3-0.4MPa左右。
几乎所有的尿素生产工艺流程的循环 工序都有压力为1.8-2MPa的中压级 （CO2气提法除外）。
CO2汽提法采用原料气CO2作为汽提气， NH3汽
提法则是是属于自汽提，即只需将汽提塔中的合
成液加热，NH3从液相转入气相就作为汽提气了，
将未反应的NH3和CO2气体出来。
CO2汽提法的工艺流程
来 自 低 压吸 收 的甲 铵 液与原料氨的混合液 低压蒸汽
高压甲铵冷凝 器
冷凝液
合 成 塔
塔 汽 提
2.2 合成液未反应物的分离和回收
尿素生产简图(彩色工艺流程图)
1
同一段差不多
3.
去常压吸收塔
氨水来自氨水槽
6.氨水解吸
解吸废水
去界区
中压蒸汽来自外管250℃2.4Mpa
流程说明
1、液氨加压
来自界区的液氨在取样分析后由高压泵加压到14Mpa送往高压喷射器
2、反应阶段
液氨作为喷射动力，将来自高压洗涤器的甲铵液一起带入高压甲铵冷凝器，在其中生成甲铵CO2+2NH3 ⇌NH4•COONH2反应放热，回收一部分热量让反应平衡向正反应偏移;反应后的气体跟液体直接通往合成塔底部，在合成塔（14Mpa 183℃）中生成尿素NH4•COONH2 ⇌CO (NH2)2+H2O 反应吸热,而气体CO2+2NH3 ⇌NH4•COONH2反应放热，所以合成塔中自热平衡，且合成塔中设有多层塔板，防止返混；反应生成的尿素-甲铵液体从合成塔底部取样分析后去汽提塔顶部，与下层来的高压CO2逆流接触，在高温以及CO2气体带动下，甲铵液被进一步分解，尿素及甲铵液从汽提塔底部取样分析后去往精馏塔，在精馏塔中循环加热，促进甲铵液进一步分解，出来的尿素溶液浓度大约为68%，取样分析后进入闪蒸罐（常压），闪蒸出CO2/NH3/H20,尿素溶液流进尿素贮罐。
3、尿素造粒
尿素贮罐的尿素溶液取样后打到一段蒸发加热器（0.03Mpa 13 0℃）尿素溶液中的气体水分充分分解、蒸发，出一段加热器的尿素溶液浓度大约为95%，然后流进二段蒸发加热器（0.003MPa 140℃）
. 继续加热浓缩,出来的尿素为熔融状态（99.7%），取样后送到造粒系统直接做成颗粒状，包装存储。
4、其他说明
过程中产生的气体回收利用，或者去排气筒，用过程中产生的溶液吸收后返回氨水槽，不能吸收的气体排大气。
.;。
尿素合成塔结构及技术要求
图6-27尿素合成塔的结构示意图6.3.1结构及技术要求尿素(Urea)的分子式为CO(NH 2)2，分子量为60.06。
尿素为最主要的氮肥。
尿素是一种中性速效肥料，含氮量在46﹪（质量）以上，综合肥效高，易贮藏，运输，正因为尿素作为肥料具有诸多优点，目前全世界尿素产量占氮肥总产量的1/3以上，跃居首位，且具有继续上升的趋势。
尿素在工业上的用途也很广泛，尿素产量10﹪的以上用作工业原料，主要工业用途是作为高聚物合成原料。
尿素合成塔是尿素生产装置中的关键设备之一，它在尿素生产流程中占有重要的地位。
可以说尿素工业的发展与尿素合成塔的设计制造技术的发展是紧密相连的。
由于尿素反应介质的强腐蚀性，虽然1870年就提出了氨基甲酸胺脱水法合成尿素的工艺，但一直到二十世纪五十多年以后才实现工业化。
直到廿十世纪五十年代，荷兰斯太米卡邦研究出在尿素合成反应器中加入氧气的办法，使不锈钢得到连续钝化，才使尿素合成塔内筒采用比较廉价的奥氏体CrNiMo 不锈钢。
目前，尿素合成塔内筒所用的材料越来越多，其中有316L 型不锈钢，铬-钼-氮双相不锈钢等，但目前大量使用的还是以316L 和25-22-2铬镍钼氮型为主的奥氏体不锈钢为主。
一九七五年以后，我国从国外开始引进13套年产48~52万吨的大型尿素生产装置，尿素合成塔的内径为φ2100mm~φ2800mm 不等，从一九八三年开始，我国也开始自行设计和制造大型尿素合成塔，并对原有的中小型尿素合成塔进行改造，目前我国制造的尿素合成塔规格十分繁多，而且操作压力不同工艺也不尽相同，在工作压力上主要有21Mpa 和16Mpa 两种系列，操作温度均小于200℃。
目前，我国生产的尿素合成塔的最大直径已达φ2800mm ，高度36000mm ，容积达200m 3，生产能力达到1740吨/天。
本节简要介绍φ1850mm 尿素合成塔的制造过程。
该设备工作压力15.5Mpa ，设计压力：16.7Mpa ；操作温度188℃，设计温度：210℃，水压试验压力21.71Mpa 。
大小颗粒尿素
随着尿素行业的不断发展，尿素颗粒的粒径有了不同程度的变化，从以前的小颗粒尿素，发展到如今粒径较大的大颗粒尿素。
由于大颗粒尿素可节约人工，并可以采用机械施肥，在发达国家因此得到了推广使用，而发展中国家也在近年来开始认识和接受了大颗粒尿素。
而两者的区别也主要体现在颗粒的规格上，小颗粒尿素粒径一般为0.8~2.8mm，大颗粒尿素的粒径一般为2.8~8.0mm。
随着国外大颗粒尿素技术的逐渐成熟，其自身优势也得到了逐步的体现，也逐步被国内消费者所接受，而由于我国小颗粒尿素技术较为成熟，两者在功效和市场方面各有千秋。
1大、小颗粒尿素优势对比大颗粒尿素与小颗粒尿素相比具有以下几点优势：1）产品粒度分布范围广颗粒大小的差异，源自于工厂中尿素生产出来后采用造粒工艺与设备的区别。
2001年中国发布的尿素产品标准（GB 2440－2001）中，对于粒径合格范围的规定共有4个，分别为：0.85～2.80毫米；1.15～3.35毫米；2.00～4.75毫米；4.00～8.00毫米。
目前消费者常见的小颗粒尿素粒径约为1.5毫米左右，大颗粒尿素一般为2.00～4.75毫米，此外还有7毫米以上的尿素丸。
2）产品肥效持久大颗粒尿素由于粒径较大，相对于小颗粒尿素，其比表面积较小，在土壤中，溶解速率较慢，肥效较高，但也使其起效时间较小尿素颗粒较长。
不过，由于大颗粒尿素颗粒本身较重，使得其在水田中能够深入较深下部土壤，挥发损失减少，肥效更加持久有效。
3）粉尘含量低、产品颗粒强度较高由于生产工艺的不同，大颗粒尿素的抗压强度较高，在同等条件下，方便运输，不易破碎和结块。
而且粉尘含量较同等条件下的小颗粒尿素粉尘含量低。
4）产品中缩二脲含量较低丸粒尿素生产工艺要求尿液蒸发增浓至99.7%，而大颗粒尿素生产工艺大多采用95%～96%浓度的尿液，这样可以有效的减少过程中缩二脲的产生，使得产品对于农作物的有害成分明显减少。
目前市场上大颗粒尿素作为水稻的底肥、深施具有显著的农学和经济方面的优势，可以提高氮肥利用效率。
尿素基础知识
CO2汽提法尿素生产基础知识整理：付开全2007年11月第一部份尿素生产概述一、尿素生产的反映机理（一）、与尿素生产相关的几种物质一、尿素尿素化学名称为脲（urea）或碳酰胺，缩写为Ur，结构式为CO(NH2)2或NH2CONH2，分子量为。
尿素在室温下为无色无嗅的针状或斜方棱柱结晶，相对密度，吸湿性较强，常压下熔点为℃，易溶于水，水溶液呈中性。
尿素要紧用作化肥，其含氮量在固体氮肥中最高，达到46%以上。
尿素产量的约10%用作工业原料：高聚物合成材料、各类添加剂、医药试剂生产等。
二、氨氨在常况下为无色有刺激性气味的气体，易溶于水，加压易液化。
液氨易汽化，汽化时吸收大量的热。
氨的临界温度为℃，临界压力为。
氨能引发人身上呼吸道和各类粘膜的刺激（与水反映放出热量），严峻时造成肺充血或肺水肿，乃至昏迷。
液氨接触人体会造成局部冻伤。
3、CO2常况下为无色无味的气体，比空气重，微溶于水，易溶于氨水。
临界温度为31℃，临界压力为。
CO2在空气中浓度高时有窒息和麻醉作用。
在低温时（低于零下50℃）形成干冰。
4、甲铵（氨基甲酸铵）缩写为Am，结构式为NH4COONH2，是NH3和CO2反映产物。
纯甲铵熔点为156℃，离解压力约8Mpa。
甲铵易溶于水，在℃以下微溶于液氨，℃以上随温度上升在液氨中溶解度迅速增大。
常压下易分说明放出NH3和CO2。
甲铵水溶液低温时易结晶，浓度越高结晶温度越高。
五、缩二脲缩写为Bi，结构式为NH2CONHCONH2，是尿素缩合反映的要紧产物，在压力下与氨共热又能够恢复为尿素。
缩二脲熔点为190℃，难溶于水，溶于碱液。
固体缩二脲为白色结晶。
缩二脲会烧伤植物的叶和嫩枝，因此在化肥用尿素中其含量有严格要求，优等品尿素中缩二脲不得高于％（质量）。
（二）、尿素生产进程中的化学反映赤天化股分公司尿素车间老装置日产1620t尿素，采纳荷兰斯特米卡邦（stamicarbon）公司CO2汽提法尿素生产工艺，尿素生产进程中要紧涉及以下化学反映，由这些反映及反映物的特性决定了尿素生产的特点是高温、高压、强侵蚀、易结晶。
尿素的合成工艺
（3）氨碳比
用过量氨的过量率及氨碳比（NH3/CO2） 两种形式表示。根据平衡移动原理可知，增加反应物 NH3的浓度，反应有利于向生成物方向进行，必然能够 提高二氧化碳的转化率。过量氨的优点： 过量氨的优点： a、 增加反应物的浓度，必然增加尿素的转化率。 b、 可以与反应生成的水作用，降低水的活度，使平衡向 生成尿素和方向进行。 c、 过量氨可以控制合成塔自然和维持最合适的反应温度 d、 系统内过量氨还可抑制其他副反应，并能降低腐蚀作 用。
*
高压甲铵 冷凝器
NH3
18MPa 70℃
g
尿素合成 塔
g
放 空
g
g l
l
精 馏 塔
气提塔
CO2 14.4MPa
低 压 甲 铵 冷 凝 塔
g e
高 压 洗 涤 器
吸 收 塔
去蒸发造粒系统
（3）氨气提法工艺流程
液NH3
氨 器 冷 氨冷 器 2 l 氨 冷 器 1 中 压 吸 收 塔 低 压 吸 收 塔 真 空 冷 凝 器
（4）水碳比
水碳比就是原料中水和二氧化 碳的分子比。从平衡移动原理可知，增加水即增 加了生成物的浓度，将使尿素平衡转化率下降。 但是在已有的各种全循环法中，都有一定量的水 随同回收的未反应物氨和二氧化碳返回反应器去， 据有关资料介绍，每当物料中H2O/CO2增加0.1， 合成转化率则降低1%左右。但是在不同温度下， H2O/CO2对平衡转化率的影响并不一样，在 200℃以下的影响较200℃以上的影响为小。
合成氨尿素吗啉甲醇工艺叙述
主要生产工艺流程图：1、合成氨生产工艺：造气工段：原料煤经筛分后进入加焦机入炉：在吹风阶段，来自鼓风机的空气由炉底经炉篦子分布入炉，与灼热的炭反应，吹风气送吹风气回收岗位或放空，或在调整半水煤气氢氮比时经组合废锅回收热量，进入洗气塔冷却后送入大气柜。
在制气阶段，外来蒸汽经缓冲罐与造气炉、废锅自产蒸汽及吹风气回收岗位来的蒸汽混合后入炉与碳反应制成半水煤气，经旋风分离器分离夹带煤沫、组合废锅回收热量后进入洗气塔冷却降温，最后进入半水煤气气柜。
脱硫工段：从大气柜出来半水煤气经洗气塔降温后进入静电除焦塔，除去焦油后进入罗茨风机，经风机加压降温后送入脱硫塔，气体与栲胶液逆流接触，脱除硫化氢。
脱硫后的气体经冷却降温后送压缩工段。
脱硫富液经再生泵加压送入喷射器、再生槽，再生后贫液进入贫液槽由脱硫泵加压送往脱硫塔循环使用。
变换工段：压缩来半水煤气经冷却进入焦炭过滤器除油水后去饱和热水塔，与热水传质传热，然后分为两路：一路直接进入主热交，在其下部与蒸汽混合后进入列管内与变换气换热后入中温变换炉一段触媒层、二段触媒层；另一路经一、二段煤气冷激管直接进入触媒层。
出中变炉变换气进入主热交管间换热后去一水调温器，再进入低变炉一段，反应后气体进入二水调温器，经换热后进入低变二段。
低变出口气经一水加热器降温，再进入热水塔进一步回收热量，然后经二水加热器、变换气冷却分离器去变脱工段。
变脱工段：来自变换工段的气体经气液分离后，进入脱硫塔底部，自下而上与脱硫泵打来脱硫液逆流接触，气体被脱除硫化氢后进入气液分离器，然后进入活性炭脱硫槽，进一步脱除残余硫化氢，保证出口硫化氢小于或等于5PPm。
脱硫后气体回压缩机三段进口，脱硫富液经闪蒸槽闪蒸出夹带气体后，进入再生喷射槽再生，硫磺浮出来，溶液获得再生，循环利用。
脱碳工段：压缩来气经气液分离器后进入活性炭脱硫槽脱除硫化氢，再进入脱碳塔底部自下而上与碳丙液逆流接触，气体中二氧化碳被吸收，净化度合格的出塔气体经碳丙分离器分离夹带液滴后送压缩五段（四段）。
尿素生产方法原理--合成工艺条件的确定1
尿素合成工艺条件选择
合成的工艺条件与后 续的回收循环息息相 关。它也决定着整个 尿素生产过程的技术 路线。
因
此， 应
第一步，必须弄清楚在尿塔内
先
对 尿
的合成反应是怎样进行的？
素
合 第二步，分析各工艺条件对反
成
工
艺 应转化率究竟是如何影响的？
条
件
系 第三步，确定出最优的反应条
统
分 析
件。
尿素合成工艺条件选择
第一步，NH3(g)+ CO2(g) = NH4COONH2 (l) 第二步， NH4COONH2(l) = NH2CONH2(l)+H2O(l)
反应（1）:快速强放热可逆反应。其平衡转化率约为98%。 反应（2）:速度较为缓慢的弱吸热可逆反应，只有在液相中才 有明显的反应速度。其平衡转化率为55%～80%。
19
20
四、尿素合成塔结构的研讨
1、中小型厂的合成塔为空筒，不设置内件，高径 比20，溶液呈平推流。
2、大型厂装有多孔塔板 设置塔板的目的：
防止物料反混 加强两相的接触
21
工业尿塔处于气液两相流的原因：
• 不论何种尿素流程，从化学平衡角度来考察，尽 管CO2生成甲铵的转化率高达97%～98%，但不 能使CO2全部转化为甲铵，合成液中的确含有少 量游离态的CO2，至少还有2%～3%的CO2呈游 离态存在，并最终进入气相。
以下依次介绍各压力等级下的分解回收过程。先研讨高压 气提过程，再研讨压力更低的分解循环。
2、高压气提分离和高压圈循环
气提又称解吸，是一种分离液相混合物的操作，用一种气 体通过待分离的液体混合物，把易挥发的组分携带出来。
有利因素： 同样的温度和氨碳比条件下，加大水碳比可降低平衡压 力，即可在较低的压力下操作； 当压力一定时，水的存在提高了液相物系的沸点，也提 高了液相物系的冷凝温度，有利于热能的回收。
SCR系统工艺流程
SCR系统SCR反应器中发生反应如下：4NO + 4NH3 + O2催化剂4N2 + 6H2O (1)6NO2 + 8NH3催化剂7N2 + 12H2O (2)NO + NO2 + 2NH3催化剂2N2 + 3H2O (3)SCR脱硝工艺原理示意图见图2。
图2 SCR脱硝工艺原理示意图SCR脱硝工艺系统可分为尿素制氨的制备供应系统、氨稀释风机及氨/空气混合系统、氨/烟气混合均布系统、烟气系统、SCR反应器系统、给排水系统和废水吸收处理系统等。
SCR脱硝工艺流程：尿素粉末储存于储仓，由螺旋给料机输送到溶解罐里，用去离子水将干尿素溶解成40~50%质量浓度的尿素溶液，通过尿素溶液给料泵输送到尿素溶液储罐。
尿素溶液经由供液泵、计量与分配装置、雾化喷嘴等进入绝热分解器内分解，生成NH3、H2O和CO2，分解产物与稀释空气混合均匀并喷入脱硝系统中由催化剂填充的催化反应器，热分解炉采用电加热。
在催化剂作用下，NOx和NH3发生还原反应，生成副产物N2和H2O。
经过最后一层催化剂后，烟气中的NOx浓度将被控制在排放限值以下。
SCR脱硝工艺系统不设置旁路，通过断开省煤器出口至空预器入口的烟道，改造成两个接口，使烟气从省煤器出口的改造接口进入反应器，反应后的烟气直接接入空气预热器入口的烟道改造接口，在省煤器出口和反应器之间的烟道上设有喷氨格栅、静态混合器及气流的导流装置，均布气流和加强混合。
每台锅炉配置两台反应器，每个反应器设置2+2层催化剂层，初装两层，运行24000小时后安装备用催化剂层。
吹灰系统采用蒸汽吹灰器方式设计，每层催化剂及备用层均配3台蒸汽吹灰器，防止由于顶层气流均布原因引起积灰。
定期进行蒸汽吹扫，有效保证吹灰的效果。
省煤器底部原设置有灰斗装置，故本次脱硝装置反应器入口不设置输灰系统。
出口的烟道布置最大可能减少水平烟道的布置形式，防止积灰。
还原剂采用尿素，已经制备的尿素溶液通过尿素溶液输送泵送至尿素热解系统，分解后的尿素溶液生成氨气，再通过自身的压力通往反应区，与出口的空气混合成浓度5%以下的氨/空气混合气体，经过喷氨格栅喷入烟道，与烟气混合。
尿素工艺流程 PPT课件
出 热量用于副产蒸汽。因甲铵冷凝压力与合成压力基本相等，
故甲铵靠重力即可返回合成塔。
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(3)氧 氧的存在有助于生成保护性氧化膜，尤其是采 用铬镍钼不锈钢作合成塔衬里时，必须保持反应物 料中有一定量的氧，如缺氧就会发生急剧的腐蚀。 一般控制原料二氧化碳中含氧0.75-1.0％已足以使 不锈钢得到良好的保护。
(4)温度 无论何种金属，温度升高时腐蚀都加剧。这 是因为温度升高而降低了氧的溶解度，不利于氧化 膜保持完整及修复过程。因此，对不同材料规定了 使用温度，如超低碳Cr-Ni-Mo不锈钢316L＜195℃; 工业纯钛＜205℃;锆＜230℃。
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3．改良C法的特点
优点：（1）采用较高的合成压力和温度，并取较 高的氨碳比和较低的水碳比，转化率高，降低了 分解循环吸收负荷。（2）采用结晶重熔方法，可 制得缩二脲低于0.35%的产品。 缺点：热回收利用不高，总能耗优于传统水溶液 全循环法，但不及各种气提法流程。
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三、气提法
气提法也是水溶液全循环流程，但采用了气提技术 。因水 溶液全循环法具有能耗大、成本高、甲铵泵腐蚀严重、流程 复杂等缺点。气提法是针对此法缺点而产生的。
在一次低压分解循环可回收。因等压操作，省去1.82.0MPa中压分解、中压吸收，流程短、设备少、易操作。 2、操作压力、温度、氨碳比低，降低了合成塔的要求。节 省压缩机和泵的动力。 3 、蒸汽用量，冷却水用量少。P合=P气，高压甲铵冷凝器余 热温度高，放热多，用于产生蒸汽，有利于能量的利用。 4 、输送设备少，无甲铵泵等。 缺点：①高压、低氨碳比下设备腐蚀严重，需特别处理。
尿素工艺
以二氧化碳气提法为例：合成塔出来的料液中的CO2与氨分三次在三个设备 中（汽提塔、精馏塔、闪蒸槽）从尿液中分离出来，然后再将分解后的CO2 与氨加以回收。
4、尿素溶液的加工
达到一定浓度后的尿液还需经过蒸发浓缩、造粒等过程才能得到成品尿素。
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尿素工艺
尿素工艺----尿素生产相关生产设备简介
二、系统的主要技术概述
D C S 系 统
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带I/O部件的控制器 操作站
人机接口
工程师站
通讯网络
历史站
尿素工艺
尿素工艺----主控系统介绍
尿 素 D C S 系 统
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尿素工艺
尿素工艺----主控系统介绍
DCS系统的优越性：
① DCS硬件系统在恶劣的工业现场具有高度的可靠性、维修方便、工艺先进。
二、尿素合成
(一)合成尿素的反应机理
合成尿素的总反应式为
2NH3(l) + CO2(g)
CO(NH2)2(l) + H2O(l) + Q
此反应为可逆、 放热反应, 一般认为反应是在液相中分为两步进行的。
第一步, 称为甲铵生成反应, 即
2NH3(l) + CO2(g)
NH4COONH2(l)
第二步, 甲铵脱水生成尿素, 即
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尿素工艺
尿素工艺----尿素生产的原理和步骤
二、尿素生产的原理和步骤
1、原理
CO2 、NH3 、H2O
CO NH3
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合成
氨和二氧化碳直接合成尿素法的总反应为：
2NH3 + CO2 = CO(NH2)2 + H2O + Q
尿素合成
二﹒用途与规格
1﹒农业上，作为肥料
在化学肥料的氮肥中，尿素的发展是比较晚的，但 自投入工业生产以来得到迅速的发展。20世纪70年 代以来，其生产速度和规模远超过其它氮肥。目前 ，全世界尿素产量占氮肥总产量的三分之一以上， 跃居首位，且还有继续增长的趋势。
水分
Ⅰ)甲铵的生成 2NH3(l)+CO2(g)≒NH4COONH2(l)+119.2KJ/mol
快速、强放热的可逆反应
在常压下，该反应的速度很慢，加压则很快。
NH4COONH2是一种不稳定的化合物，遇热即分解。 一定的温度下存在一定的分解压力，当系统压力 低于其分解压力时，即分解为气态NH3和CO2。
c.大冢英二
a-液相中NH3/CO2 b-液相中H2O/CO2 T-反应温度，℃
d.上海化工研究院
公式适用范围：t=175-195℃ NH3/CO2=2.5-4.5 ，H2O/CO2=0.2-1.0 作业：已知尿素合成塔生产条件如下： t=183℃ NH3/CO2=2.89 ，H2O/CO2=0.34， 用四种方法求CO2平衡转化率。
化学名称：碳酰二胺CO(NH2)2 (carbonyl diamide)
分子量60.06，含氮量46.6%
纯净的尿素为无色、无味、无臭的针状或棱核 状的结晶体
常压熔点132.6℃.超过熔点则分解 易吸湿：硝铵＞尿素＞硫铵
包装贮运注意防潮
2.化学性质：
（1）微碱性，可与酸作用生成盐，但不能使指示剂变色
为了方便本章有时用am代替nh用ur代替conh1根据相律单组分物系的相数和自由度的关系是f1p23p即可视为在尿素生产系统中涉及到的单组分还有一些化合物它们均可表示为nho的组合2nh可视为2nh因此这些个别化合物可在一个三角形组成图nh双组分相图双组分系统的主要强度性质有温度压力以及每个相的组分浓度