化肥厂尿素装置生产原理及工艺流程课件(PPT 98页)
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尿素合成的基本原理ppt课件
InKi = 8200/ T - 13.24
(3-11)
只要知道平衡时的温度和反应前液相中的n(NH3)／n(CO2)，
就能计算出氨基甲酸铵的生成量。
设反应前液相中二氧化碳为Imol、氨为amol、二氧化碳转化
为氨基甲酸铵的生成率为x，平衡温度为T（K）。则
故只要知道T及a值，就可以根据以上公式求出平衡时氨基甲 酸铵的生成率x。
4
上述两个反应中，第一个反应为快速放热反应，反应程 度很大，生成溶解态的氨基甲酸铵(简写AC，甲铵)；第二 个脱水生成尿素(Urea，简写Ur)的反应为慢速吸热反应， 且为显著可逆反应。
2NH3(l)+CO2(g) ≒CO(NH2)2(l)+H2O(l) 可逆、放热、体积 减小的反应
5
二、氨基甲酸铵的性质
3
NH2COONH 4 (l) NH2CONH 2 (l) H2O(l) 15.5kJ.mol 1
控制反应 氨基甲酸铵的脱水是一个微吸热的可逆反应。氨基甲酸铵脱水 生成尿素的反应速率比较缓慢，要用较长的时间才能达到平衡。根 据化学平衡理论可知，即使达到化学平衡也不能使氨基甲酸铵全部 脱水转化为尿素，总反应速率的快慢取决于氨基甲酸铵脱水的速率， 因此该反应是合成尿素过程申的控制反应或称之为控制步骤。氨基 甲酸铵脱水生成尿素的反应必须在液相中进行，即氨基甲酸铵要呈 熔融状态（或液体），这是尿素合成反应的首要条件。
第三章 尿素的合成
合成尿素的主要原料
合成尿素的主要原料是液氨和气体二氧化碳。 氨（NH3）在常温常压下为无色、具有特殊刺激气味
的气体，易溶于水并呈碱性。在低温高压下易液化， 当温度低于-77.7℃以下时，氨可以成为具有臭味的无 色结晶体。 二氧化碳（CO2）常温常压条件下是一种具有窒息性 的无色气体，在一定条件下可以液化，在强烈冷却时 可以变为固体（俗称干冰）。
《各种尿素工艺概述》课件
尿素运输方式
尿素的运输方式包括汽车、火车和船 舶等，根据运输距离和数量选择合适 的运输方式。
04
尿素生产工艺的优化与改 进
尿素合成工艺的优化与改进
总结词
提高尿素合成效率，降低能耗和减少环境污染
详细描述
采用新型催化剂，提高尿素合成的反应速度和转化率；优化反应温度和压力，降 低能耗；改进工艺流程，减少副反应和废弃物排放，降低环境污染。
国际尿素生产工艺的实际应用案例
欧洲化肥研究所（IFDC）
01
在尼日利亚采用水溶液全循环法尿素工艺，实现了尿素生产的
本土化，提高了当地农业生产水平。
美国孟山都公司
02
在巴西采用高压合成塔水溶液全循环法尿素工艺，产品品质优
良，满足了当地农业需求。
印度巴塞尔公司
03
在印度采用管式反应器尿素工艺，实现了尿素生产的高效、环
1950年代
随着技术的进步，尿素合 成塔和高压循环系统的改 进，尿素生产进入大规模 工业化阶段。
1980年代至今
尿素生产工艺持续优化， 提高能效、降低能耗、减 少排放成为主要发展方向 。
尿素生产工艺的种类
高压合成工艺
在高压条件下进行尿素合 成反应，工艺流程简单， 但能耗较高。
低压合成工艺
在较低压力下进行合成反 应，能耗较低，但工艺流 程较为复杂。
尿素生产工艺的未来展望
新型尿素生产技术的研发
随着科技的不断进步，未来将会有更多新型的尿素生产技术被研发出来，以提高生产效率 和降低生产成本。
环保标准的进一步提高
随着环保意识的不断提高，未来尿素生产的环保标准将会进一步提高，以减少对环境的污 染和破坏。
智能化、自动化技术的广泛应用
尿素装置工艺流程介绍(PPT 48张)
1、原料NH3和CO2的压缩
空 气
蒸 汽
化肥厂尿素车间
1、原料NH3和CO2的压缩
原料二氧化碳由合成车间送来，经二氧化碳压缩机组 压缩后送入加热器E106A、E106B加热，经脱氢反应器 R101脱氢、冷却器E107冷却后分为两路：一路由电磁阀 XV-2102控制进入汽提塔201-C底部；另一路由调节阀 FIC-3201控制进入中压CO2气提塔C502底部。脱氢后的 CO2中氢、氧含量由AIC1202指示。 CO2加热器E106A壳侧采用高压甲铵洗涤器203C来的 高压密闭水进行加热，由HIC1202控制加热器E106A出口 CO2温度，出口进入一段蒸发加热器E411A壳侧；CO2加 热器E106B采用2.4Mpa抽汽，由TIC1202控制CO2加热器 E106B出口进入脱氢反应器R101的CO2温度，加热后蒸汽 进入闪蒸槽904F；CO2冷却器E107壳侧采用中压甲铵冷 凝器E503来的中压密闭水进行冷却，由HIC1201控制冷 却后的CO2温度。
尿素装置工艺流程介绍
化肥厂尿素车间
目
一、装置简介
录
二、生产方法及反应机理
三、工艺技术路线及流程
化肥厂尿素车间
一、装置简介
尿素装置是二十世纪七十年代从荷兰斯塔米卡帮 公司引进的CO2气提法尿素生产工艺，于1976年建成投 产。其以合成氨车间来的液NH3和CO2为原料,原设计日 产尿素1620吨。2005年，通过引进荷兰Stamicarbon 公司的并联中压技术对装置进行50%扩能改造，改造
303-F
HIC7201 702C
R-101
LIC2101 LIC3201 FIC3201 LIC3202
C-322
LIC3302 E-322 LIC3301
尿素工艺流程课件
煤炭合成法是利用煤炭高温裂 解产生合成气，然后通过氨合
成反应生成尿素。
两种方法的主要区别在于原料 和工艺条件的不同。
尿素生产工艺流程图解
• 尿素生产工艺流程图包括以下几个主要步骤：原 料气制备、合成、分离、提纯、造粒和包装。
尿素生产工艺流程图解
具体流程如下
1. 原料气制备：将天然气或煤炭裂解产生合成气，经过净化处理后用于后续合成反 应。
高温水制备与运输
高温水制备需使用专门设备，运输需使用专门管道或水桶。
尿素合成塔及反
03
机理
尿素合成塔的构造与工作原理
要点一
尿素合成塔的构造
要点二
尿素合成塔的工作原理
尿素合成塔通常由反应室、冷却器、分离器、循环泵和输 送泵等组成。反应室是核心部分，用于完成尿素的合成反 应。冷却器用于降低反应温度，分离器则用于分离反应产 物。循环泵用于将未反应的氨和二氧化碳循环至反应室， 输送泵则将合成的尿素输送到下游工序。
品质量的影响。
03
发展趋势
尿素生产过程的智能化与自动化水平的提升将成为未来发展的趋势，将
有助于提高尿素的产量和品质，降低生产成本，提高企业的经济效益和
市场竞争力。
THANKS.
尿素分子式中含有一个氨基和 一个羰基，因此它是一种二元 碱，能与酸反应生成盐。
尿素是一种中性肥料，适用于 各种土壤和作物，广泛应用于 农业生产。
尿素的生产方法与技术
01
02
03
04
尿素的生产方法主要有两种： 天然气合成法和煤炭合成法。
天然气合成法是利用天然气高 温裂解产生合成气，然后通过
氨合成反应生成尿素。
尿素合成塔的工作原理是高压、高温条件下，将氨和二氧 化碳反应生成尿素。首先，将氨和二氧化碳的混合气体送 入反应室，在高温高压下进行反应。反应生成的尿素和未 反应的氨、二氧化碳以及水蒸气经过冷却器降温后进入分 离器。在分离器中，水和尿素分离，水通过循环泵返回反 应室继续参与反应，而尿素则通过输送泵送至下游工序。
化学肥料第2章 尿素生产方法原理教学课件.ppt
化工工艺学
Chemical engineering technics
化学工程与工艺专业
第二章 尿素生产方法和原理
• 2.1 尿素的合成 • 2.2 合成液未反应物的分离和回收 • 2.3 尿素溶液的蒸发 • 2.4 尿素的结晶和造粒 • 2.5 尿素生产的三废处理 • 2.6 尿素生产中的腐蚀与防护
2.8~2.9。水碳比增加0.1,转化率可下降约1％。全 循环法0.65 ~0.7 ，汽提法0.3~0.4。
图 2.3
• (3)压力的影响
• 对液相反应压力影响很小。但由于体系存在气液平 衡，操作压力不能小于平衡压力。平衡压力与温度 的关系如图2.4。
• 平衡压力与组成的关系很复杂，实验得出的关系如 图2.5。
• 影响塔内流动状况因素：
• a.塔的高径比。高径比越大，塔越细长，越趋 于置换型；b.生产强度。生产强度大，流速大， 混合加大；c.惰性气体含量。含量高，气体体 积大，混合加剧；d. 操作压力。压力高有利于 气体溶于液相，搅混少，压力越高越接近置换 型。
•
置换型与混合型合成塔转化率对比
• 置换型
• 粒状尿素：造粒塔 入塔尿液蒸浓至>99.7％，140 ℃得熔融尿素在塔内快 速熔融，通过喷淋装置均匀喷洒在塔内，自上而下 被上升的冷空气冷却而成固体颗粒。 流动性好、不易吸湿和结块，便于储存和运输，施用 方便。 晶种造粒可改进产品质量，提高颗粒粒度、均匀性和 冲击强度，并降低尿素含水量(H2O<0.03～0.05%) 。 晶种加入量15Kg/h，晶种粒子<2μm。
图 2.4
图 2.5
• 最低平衡压力下的氨碳比经验式： • amin=0.01519t+0.005626tb-0.7287b-1.78×10-3 全
Chemical engineering technics
化学工程与工艺专业
第二章 尿素生产方法和原理
• 2.1 尿素的合成 • 2.2 合成液未反应物的分离和回收 • 2.3 尿素溶液的蒸发 • 2.4 尿素的结晶和造粒 • 2.5 尿素生产的三废处理 • 2.6 尿素生产中的腐蚀与防护
2.8~2.9。水碳比增加0.1,转化率可下降约1％。全 循环法0.65 ~0.7 ，汽提法0.3~0.4。
图 2.3
• (3)压力的影响
• 对液相反应压力影响很小。但由于体系存在气液平 衡，操作压力不能小于平衡压力。平衡压力与温度 的关系如图2.4。
• 平衡压力与组成的关系很复杂，实验得出的关系如 图2.5。
• 影响塔内流动状况因素：
• a.塔的高径比。高径比越大，塔越细长，越趋 于置换型；b.生产强度。生产强度大，流速大， 混合加大；c.惰性气体含量。含量高，气体体 积大，混合加剧；d. 操作压力。压力高有利于 气体溶于液相，搅混少，压力越高越接近置换 型。
•
置换型与混合型合成塔转化率对比
• 置换型
• 粒状尿素：造粒塔 入塔尿液蒸浓至>99.7％，140 ℃得熔融尿素在塔内快 速熔融，通过喷淋装置均匀喷洒在塔内，自上而下 被上升的冷空气冷却而成固体颗粒。 流动性好、不易吸湿和结块，便于储存和运输，施用 方便。 晶种造粒可改进产品质量，提高颗粒粒度、均匀性和 冲击强度，并降低尿素含水量(H2O<0.03～0.05%) 。 晶种加入量15Kg/h，晶种粒子<2μm。
图 2.4
图 2.5
• 最低平衡压力下的氨碳比经验式： • amin=0.01519t+0.005626tb-0.7287b-1.78×10-3 全
尿素生产原理、工艺流程及工艺指标
尿素生产原理、工艺流程及工艺指标1.生产原理尿素是通过液氨和气体二氧化碳的合成来完成的，在合成塔D201中，氨和二氧化碳反应生成氨基甲酸铵，氨基甲酸铵脱水生成尿素和水，这个过程分两步进行。
第一步：2NH3＋CO2 NH2COONH4＋Q第二步：NH4COONH2 CO（NH2）2＋H2O－Q第一步是放热的快速反应，第二步是微吸热反应，反应速度较慢，它是合成尿素过程中的控制反应。
1、2工艺流程：尿素装置工艺主要包括：CO2压缩和脱氢、液氨升压、合成和气提、循环、蒸发、解吸和水解以及大颗粒造粒等工序。
1、2、1 二氧化碳压缩和脱氢从合成氨装置来的CO2气体，经过CO2液滴分离器与来自空压站的工艺空气混合（空气量为二氧化碳体积4%），进入二氧化碳压缩机。
二氧化碳出压缩机三段进脱硫、脱氢反应器，脱氢反应器内装铂系催化剂，操作温度：入口≥150℃，出口≤200℃。
脱氢的目的是防止高压洗涤器可燃气体积聚发生爆炸。
在脱氢反应器中H2被氧化为H2O，脱氢后二氧化碳含氢及其它可燃气体小于50ppm，经脱硫、脱氢后，进入压缩机四段、五段压缩，最终压缩到14.7MPa（绝）进入汽提塔。
二氧化碳压缩机设有中间冷凝器和分离器，二氧化碳压缩机压缩气体设有三个回路，以适应尿素生产负荷的变化，多余的二氧化碳由放空管放空。
1、2、2 液氨升压液氨来自合成氨装置氨库，压力为2.3 MPa(绝),温度为20℃,进入液氨过滤器,经过滤后进入高压氨泵的入口,液氨流量在一定的范围内可以自调,并设有副线以备开停车及倒泵用.主管上装有流量计.液氨经高压氨泵加压到18.34 MPa(绝)，高压液氨泵是电动往复式柱塞泵，并带变频调速器，可在20—110%的范围内变化，在总控室有流量记录，从这个记录来判断进入系统的氨量，以维持正常生产时的原料N/C（摩尔比）为2.05:1。
高压液氨送到高压喷射器，作为喷射物料，将高压洗涤器来的甲铵带入高压冷凝器，高压液氨泵前后管线均设有安全阀，以保证装置设备安全。
尿素生产方法原理--尿素的合成ppt课件
第二章 尿素生产方法原理
精选ppt
1
第一节 尿素的合成
• 一、化学平衡 • 二、相平衡 • 三、合成工艺条件的确定 • 四、尿素合成塔结构的研讨
精选ppt
2
2
一、化学平衡
1、合成反应过程步骤： （1） NH3与CO2混合物形成液相，并大部 分以NH4COONH2形式存在。 （2）氨基甲酸铵脱水生成尿素。
精选ppt
35
实际合成相图是由二元相图演变而来
超临界NH3-CO2二元共沸相图的形状结以及 气液相平衡变化规律，是尿素合成实际相图NH3 一CO2一H 2O三元系以及NH3一CO2一H 2O — NH2CONH2四元系相图的基础。
精选ppt
36
2、NH3一C02一H 20 三元相图结构
在NH3一C02二元系中加入高沸点难挥发组 分H20后，即成为NH3一C02一H 20三元系，是尚 未生成尿素的介稳态相图。随着H20的进入，二元 物系的沸点会进一步升高，因而原来的二元相图 形状会发生如下变化：沸腾环上移；相图的液相 范围会进一步扩大；二元共沸点温度升高，共沸 点组成的NH3／CO2略微升高。通常将NH3一C02 一H 20三元系表示为NH3一C02(H2O／CO 2为定 值)似二元系。
(2)冷却气体D(D点)
同理，冷却处于气相状态的D点，物系在t3时 到达冷凝点(即露点)，状态点为D1；继续降温， 进入气液混合区，随后逐渐出现气液两相；当温 度为t4时，系统点D2分离成液相L3和气相V3。 (3)气液混合物E(E点)
对于原为气液混合物的E点，当将其加热时 会变成单一气态混合物E1，而当其冷却时会成为 液态(或固态)混合物E2。
33
加热和冷却
超临界NH3-C02二元共沸物系的相变规 律与常规的挥发性物系是相同的。在相同 的合成压力下，加热或者冷却单相物系或 气液混合物，同样会发生相状态的变化。
精选ppt
1
第一节 尿素的合成
• 一、化学平衡 • 二、相平衡 • 三、合成工艺条件的确定 • 四、尿素合成塔结构的研讨
精选ppt
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一、化学平衡
1、合成反应过程步骤： （1） NH3与CO2混合物形成液相，并大部 分以NH4COONH2形式存在。 （2）氨基甲酸铵脱水生成尿素。
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35
实际合成相图是由二元相图演变而来
超临界NH3-CO2二元共沸相图的形状结以及 气液相平衡变化规律，是尿素合成实际相图NH3 一CO2一H 2O三元系以及NH3一CO2一H 2O — NH2CONH2四元系相图的基础。
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2、NH3一C02一H 20 三元相图结构
在NH3一C02二元系中加入高沸点难挥发组 分H20后，即成为NH3一C02一H 20三元系，是尚 未生成尿素的介稳态相图。随着H20的进入，二元 物系的沸点会进一步升高，因而原来的二元相图 形状会发生如下变化：沸腾环上移；相图的液相 范围会进一步扩大；二元共沸点温度升高，共沸 点组成的NH3／CO2略微升高。通常将NH3一C02 一H 20三元系表示为NH3一C02(H2O／CO 2为定 值)似二元系。
(2)冷却气体D(D点)
同理，冷却处于气相状态的D点，物系在t3时 到达冷凝点(即露点)，状态点为D1；继续降温， 进入气液混合区，随后逐渐出现气液两相；当温 度为t4时，系统点D2分离成液相L3和气相V3。 (3)气液混合物E(E点)
对于原为气液混合物的E点，当将其加热时 会变成单一气态混合物E1，而当其冷却时会成为 液态(或固态)混合物E2。
33
加热和冷却
超临界NH3-C02二元共沸物系的相变规 律与常规的挥发性物系是相同的。在相同 的合成压力下，加热或者冷却单相物系或 气液混合物，同样会发生相状态的变化。
尿素工艺流程 PPT课件
第三节 合成尿素工艺流程
尿素生产流程有多种，最早实现工业化的方法是不循环法 和部分循环法，后来被水溶液全循环法代替，又出现各种 气提法流程。虽然方法、其实现的工艺流程和工艺条件不 同，但生产原理是相同的。主要介绍尿素生产的工艺流程、 主要设备和操作条件。
一、不循环法和部分循环法
尿素生产工业化早期实现的是不循环和部分循环流程，两 种方法在生产尿素时必定伴有大量副产物生成，此种流 程已不再采用。
5
(二)溶液全循环改良C法
1．工艺流程（见296-297页图）
日本三井东压/东洋工程全循环改良C法，是传统水溶液全 循环法的改进，生产低缩二脲含量尿素产品，也生产常规 尿素产品。
2．主要设备（尿素合成塔）
尿素合成塔操作条件：压力23-25MPa、温度190-200℃， 氨碳比4，水碳比0.37，转化率约72%，外壳应用保温材料 改良C法的尿素合成塔采用高径比为18的空塔，用钛作衬 里，耐高温腐蚀。
❖ 2．Ｐ：Ｐ降低使甲铵分解，对过量氨蒸出及吸收有利，气 ❖ 提效率提高，但为节省能耗，常选用Ｐ气提=Ｐ合成。 ❖ 3．液气比：即进入气提塔尿素液与ＣＯ２的重量比。它由
合成反应本身的加料组成确定，不可任意改变。生产中为保 证每根管子内的正常流量，防止管子造成严重腐蚀，一 般 气提塔内液气比控制在4左右。 ❖ 4．停留时间：生产上以接近1min为宜。
二、水溶液全循环法
❖(一)传统水溶液全循环法
❖(二)溶液全循环改良C法
1
(一)传统水溶液全循环法
1．工艺流程（见294页图）
2．主要设备（尿素合成塔）
合成塔工艺操作条件:压力20-22MPa、温度190-200℃，氨碳 比4-4.5，水碳比0.6-0.7，转化率约62-64%，应符合高压 容器要求，外壳应用保温材料 大中型尿素工厂采用衬里式合成塔 合成塔外筒为多层卷焊受压容器，内部衬有一层耐腐蚀的 不锈钢板，隔离尿素甲铵腐蚀介质，外壳保温，防止热量 外散。 优点：容积利用率高，耐腐蚀材料用量少，操作方便。 最早采用空塔，不设置内件，塔高径比较大。后采用高径 比小的塔，常设置混合器或筛板等内件，减少返混的影响。
尿素生产流程有多种，最早实现工业化的方法是不循环法 和部分循环法，后来被水溶液全循环法代替，又出现各种 气提法流程。虽然方法、其实现的工艺流程和工艺条件不 同，但生产原理是相同的。主要介绍尿素生产的工艺流程、 主要设备和操作条件。
一、不循环法和部分循环法
尿素生产工业化早期实现的是不循环和部分循环流程，两 种方法在生产尿素时必定伴有大量副产物生成，此种流 程已不再采用。
5
(二)溶液全循环改良C法
1．工艺流程（见296-297页图）
日本三井东压/东洋工程全循环改良C法，是传统水溶液全 循环法的改进，生产低缩二脲含量尿素产品，也生产常规 尿素产品。
2．主要设备（尿素合成塔）
尿素合成塔操作条件：压力23-25MPa、温度190-200℃， 氨碳比4，水碳比0.37，转化率约72%，外壳应用保温材料 改良C法的尿素合成塔采用高径比为18的空塔，用钛作衬 里，耐高温腐蚀。
❖ 2．Ｐ：Ｐ降低使甲铵分解，对过量氨蒸出及吸收有利，气 ❖ 提效率提高，但为节省能耗，常选用Ｐ气提=Ｐ合成。 ❖ 3．液气比：即进入气提塔尿素液与ＣＯ２的重量比。它由
合成反应本身的加料组成确定，不可任意改变。生产中为保 证每根管子内的正常流量，防止管子造成严重腐蚀，一 般 气提塔内液气比控制在4左右。 ❖ 4．停留时间：生产上以接近1min为宜。
二、水溶液全循环法
❖(一)传统水溶液全循环法
❖(二)溶液全循环改良C法
1
(一)传统水溶液全循环法
1．工艺流程（见294页图）
2．主要设备（尿素合成塔）
合成塔工艺操作条件:压力20-22MPa、温度190-200℃，氨碳 比4-4.5，水碳比0.6-0.7，转化率约62-64%，应符合高压 容器要求，外壳应用保温材料 大中型尿素工厂采用衬里式合成塔 合成塔外筒为多层卷焊受压容器，内部衬有一层耐腐蚀的 不锈钢板，隔离尿素甲铵腐蚀介质，外壳保温，防止热量 外散。 优点：容积利用率高，耐腐蚀材料用量少，操作方便。 最早采用空塔，不设置内件，塔高径比较大。后采用高径 比小的塔，常设置混合器或筛板等内件，减少返混的影响。
尿素合成ppt课件
28
尿素合成
2、NH3/CO2（分子比） 较高的氨碳比虽然能获得较好的尿素转化率，
但过高的氨碳比必然要提高尿素合成的平衡压力， 增加动力消耗，同时还会增加系统回收氨的负荷， 增加设备，此外还必须考虑尿素合成塔的热平衡。 因为一般采用自热平衡式尿素合成塔，当氨碳比 过多时有可能引起自热平衡的破坏，使反应温度 下降，转化率下降。因此只有选择最大尿素生成 速度时的氨过剩率为最适宜。对二氧化碳汽提法 流程NH3/CO2以2.9左右为宜。
甲 尿氨液和、尿
尿液、
尿液
尿
高
液 H2O
H2O
中
H2O
低
蒸液
造
压
压
压
发
粒
合
分
分
系
系
成
解
解
统
统
尿液的浓度： 尿液的浓度： 尿 液 的 浓 度
50%左右
60%左右
70%左右
尿液的浓度 96%以上
CO2 NH3
成品包装
3
尿素合成
在化学肥料中，以氮肥需要量最大，应用最
广：尿素是氮肥中的一个重要品种，按国家规定， 肥料尿素的规格如下，氮含量不小于46％，缩二 脲含量不大于0.9％，含水量不大于0.3％，粒度在 φ1～2.5毫米之间要占90％以上。
随着H20和NH2CONH2的生成，三元物系的沸点 进一步升高，原三元相图形状会发生如下变化：
38
尿素合成
NH3一C02一H 20 三元相图结构
在NH3一C02二元系中加入高沸点难挥发组分 H20后，即成为NH3一C02一H 20三元系，是尚未生 成尿素的介稳态相图。随着H20的进入，二元物系 的沸点会进一步升高，因而原来的二元相图形状 会发生如下变化：沸腾环上移；相图的液相范围 会进一步扩大；二元共沸点温度升高，共沸点组 成的NH3／CO2略微升高。通常将NH3一C02一H 20 三元系表示为NH3一C02(H2O／CO 2为定值)似二元 系。
化肥厂尿素装置生产原理及工艺流程
化肥厂尿素装置生产原理及工艺流程一、引言化肥厂尿素装置是化肥生产过程中的重要设备，用于生产尿素肥料。
本文将介绍尿素装置的生产原理和工艺流程。
二、尿素的生产原理尿素是一种氮肥，具有高氮含量、溶解性好等特点，被广泛应用于农业生产中。
尿素的生产原理主要包括合成部分和后处理部分。
2.1 合成部分尿素的合成是通过将氨气和二氧化碳在一定条件下反应得到的。
具体的反应方程式如下：2NH3 + CO2 -> NH2CONH2 + H2O上述反应是在一定压力和温度下进行的。
通常情况下，尿素的合成压力为100至180巴，温度为130至160摄氏度。
2.2 后处理部分尿素合成反应得到的产物中还包含着一些杂质，需要经过后处理步骤进行处理。
后处理主要包括脱水和浓缩两个步骤。
脱水是指将产物中的水分去除，以提高尿素肥料的含氮量和稳定性。
浓缩则是将产物浓缩，以便进行后续的干燥和颗粒化处理。
三、尿素装置的工艺流程尿素装置的工艺流程主要包括原料准备、合成反应、脱水、浓缩、干燥和颗粒化等步骤。
3.1 原料准备尿素的主要原料为氨气和二氧化碳。
氨气一般通过蒸发液氨或氨气合成装置进行提供，而二氧化碳可通过燃煤锅炉烟气或气化炉烟气提供。
3.2 合成反应合成反应是将氨气和二氧化碳在合成反应器中进行反应。
反应器内通常采用催化剂来加速反应速率，保证反应的高效进行。
3.3 脱水合成反应后得到的产物中含有一定的水分，在脱水塔中通过高温条件蒸发除去水分，以提高尿素肥料的纯度。
3.4 浓缩脱水后的产物含有浓度较低的尿素，为了提高尿素的浓度，需要经过浓缩塔进行浓缩处理。
3.5 干燥浓缩后的产物通过干燥器进行干燥，以去除水分和其他杂质。
干燥后的尿素颗粒具有较高的纯度和稳定性。
3.6 颗粒化干燥后的尿素通过颗粒化机进行颗粒化处理，使其形成均匀的粒状，便于储存和施用。
四、总结尿素装置是化肥厂生产尿素肥料的重要设备，其生产原理主要包括合成和后处理两个部分。
工艺流程包括原料准备、合成反应、脱水、浓缩、干燥和颗粒化等步骤。
尿素生产技术课件(PPT 88页)
14
吸收工段：从一段分解、二段分解出来的 气相含有未反应的氨和二氧化碳，分别进 入一段吸收和二段吸收，氨和二氧化碳被 后面闪蒸、一段蒸发、二段蒸发工段冷凝 下来的冷凝水吸收混合形成水溶液，用泵 送入尿素合成塔；
一段吸收后剩余的气体进入惰洗器稀释后， 与二段吸收的残余气体混合进入尾气吸收 塔，与一段蒸发、二段蒸发工段气相冷凝 除去水后残余的气体混合后放空。
10
主要设备--一段吸收塔10
在一段吸收塔中，若液氨中混有少量的CO2，则会 生成氨基甲酸铵结晶而堵塞设备和管道，因此一 段吸收塔要保证CO2被完全吸收。
在原料返回时，氨以纯氨和甲铵液形式，CO2以甲 铵液形式返回，甲铵液肯定会带一定量的水，水 是反应不希望的。所以应减少CO2返回量---尽量 提高CO2的转化率。
16
改良C法（日本）
改良C法，是传统水溶液全循环法的改进，生产低缩二 脲含量尿素产品，也生产常规尿素产品。
17
改良C法--操作条件
合成塔： 温度：190-200℃，压力：23-25MPa，氨碳比：4，水碳比： 0.37，转化率：72%。 合成塔为高径比18的空塔，用钛衬里，耐高温腐蚀。
分解塔：
合成塔原料： 原料CO2有60%进入合成塔，其余40%进入中压系统。 原料液氨在泵出口处加入少量的钝化空气，经预热后70%自 塔顶进入盘管，其余30%从合成塔低引入，以保持全塔的热 平衡。
25
热循环法（HR）（美国）
尿素流程：塔出料减压至2.6MPa进入液体分布器6， 进行闪蒸，再减压至2.3MPa进入第一分解器7，第一 加热器8和第一分离器9。压力减压至0.2MPa，进入 第二分解器和第二分离器11；然后送去浓缩，造粒。
目前：衬里的高压容器。外筒为多层卷焊受压容器，内部 衬有一层耐腐蚀的不锈钢板，隔离尿素甲铵腐蚀介质，外 壳保温，防止热量外散。 优点：容积利用率高，耐腐蚀材料用量少，操作方便
吸收工段：从一段分解、二段分解出来的 气相含有未反应的氨和二氧化碳，分别进 入一段吸收和二段吸收，氨和二氧化碳被 后面闪蒸、一段蒸发、二段蒸发工段冷凝 下来的冷凝水吸收混合形成水溶液，用泵 送入尿素合成塔；
一段吸收后剩余的气体进入惰洗器稀释后， 与二段吸收的残余气体混合进入尾气吸收 塔，与一段蒸发、二段蒸发工段气相冷凝 除去水后残余的气体混合后放空。
10
主要设备--一段吸收塔10
在一段吸收塔中，若液氨中混有少量的CO2，则会 生成氨基甲酸铵结晶而堵塞设备和管道，因此一 段吸收塔要保证CO2被完全吸收。
在原料返回时，氨以纯氨和甲铵液形式，CO2以甲 铵液形式返回，甲铵液肯定会带一定量的水，水 是反应不希望的。所以应减少CO2返回量---尽量 提高CO2的转化率。
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改良C法（日本）
改良C法，是传统水溶液全循环法的改进，生产低缩二 脲含量尿素产品，也生产常规尿素产品。
17
改良C法--操作条件
合成塔： 温度：190-200℃，压力：23-25MPa，氨碳比：4，水碳比： 0.37，转化率：72%。 合成塔为高径比18的空塔，用钛衬里，耐高温腐蚀。
分解塔：
合成塔原料： 原料CO2有60%进入合成塔，其余40%进入中压系统。 原料液氨在泵出口处加入少量的钝化空气，经预热后70%自 塔顶进入盘管，其余30%从合成塔低引入，以保持全塔的热 平衡。
25
热循环法（HR）（美国）
尿素流程：塔出料减压至2.6MPa进入液体分布器6， 进行闪蒸，再减压至2.3MPa进入第一分解器7，第一 加热器8和第一分离器9。压力减压至0.2MPa，进入 第二分解器和第二分离器11；然后送去浓缩，造粒。
目前：衬里的高压容器。外筒为多层卷焊受压容器，内部 衬有一层耐腐蚀的不锈钢板，隔离尿素甲铵腐蚀介质，外 壳保温，防止热量外散。 优点：容积利用率高，耐腐蚀材料用量少，操作方便
尿素装置流程简述
装置产生的工艺冷凝液，经过水解解析系统处 理，NH3、CO2均达到回收标准，使工艺冷凝液 回收利用，节省了大量的水资源。
第4页，此课件共22页哦
尿素工艺原理叙述
5、国内装置运行最好水平
最高日产量：2006T
最高年产量：60T 年平均氨耗最好为：572Kg/T
第5页，此课件共22页哦
工艺流程框图
离开R-102几乎不含尿素的液体在E-118中与P-115来的液体换热后进入C-102下塔，与 底部来的蒸汽逆流接触.将溶液中的NH3、和CO2汽提出来，上升气经升气烟囱进入C102上段，液相下到底部，此时液体里含NH3<3ppm.Ur<3ppm，离开底部的液体经泵P120A/B升压至0.49MPa，先送甲铵加热器E-113，加热P-102A/B来的甲铵液，再到预 热器E-116预热P-114A/B来的溶液，最后送出界区回收利用。
V-106的碳铵液由泵P-103A/B抽出大部分送真空预浓缩器E-104壳侧吸收V102来的气体，少部分送E-107吸收V-103来的气体，由此实现回收利用。
第18页，此课件共22页哦
工艺流程叙述
4、蒸发浓缩
离开低压分解塔底部浓度约70%的尿液首先进入真空预浓缩器上部分离器V-
104，减压释放出的闪蒸气在此进行气液分离，溶液进入预浓缩器的加热段，
由E-107出来的气液混合物进入低压甲铵冷凝器E-108壳侧冷凝吸收，冷凝热由
管侧冷却水带走.
离开E-108的碳铵液进入碳铵液贮槽V-106中。V-106中逸出的含NH3惰气进
入低压氨吸收塔E-112冷凝吸收，热量由壳侧冷却水带走.不凝气进入低压洗涤塔C-
104用蒸汽冷凝液洗涤吸收，最后少量惰气经PV41033放空，并由此阀控制低压 系统压力为0.34Mpa（g）。
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尿素工艺原理叙述
5、国内装置运行最好水平
最高日产量：2006T
最高年产量：60T 年平均氨耗最好为：572Kg/T
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工艺流程框图
离开R-102几乎不含尿素的液体在E-118中与P-115来的液体换热后进入C-102下塔，与 底部来的蒸汽逆流接触.将溶液中的NH3、和CO2汽提出来，上升气经升气烟囱进入C102上段，液相下到底部，此时液体里含NH3<3ppm.Ur<3ppm，离开底部的液体经泵P120A/B升压至0.49MPa，先送甲铵加热器E-113，加热P-102A/B来的甲铵液，再到预 热器E-116预热P-114A/B来的溶液，最后送出界区回收利用。
V-106的碳铵液由泵P-103A/B抽出大部分送真空预浓缩器E-104壳侧吸收V102来的气体，少部分送E-107吸收V-103来的气体，由此实现回收利用。
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工艺流程叙述
4、蒸发浓缩
离开低压分解塔底部浓度约70%的尿液首先进入真空预浓缩器上部分离器V-
104，减压释放出的闪蒸气在此进行气液分离，溶液进入预浓缩器的加热段，
由E-107出来的气液混合物进入低压甲铵冷凝器E-108壳侧冷凝吸收，冷凝热由
管侧冷却水带走.
离开E-108的碳铵液进入碳铵液贮槽V-106中。V-106中逸出的含NH3惰气进
入低压氨吸收塔E-112冷凝吸收，热量由壳侧冷却水带走.不凝气进入低压洗涤塔C-
104用蒸汽冷凝液洗涤吸收，最后少量惰气经PV41033放空，并由此阀控制低压 系统压力为0.34Mpa（g）。
3.2-尿素PPT课件
2021/3/10
22
提高氨碳比不利面： 增大氨碳比，提高了CO2转化率，但对NH3来说， 转化率下降了，即增加了未反应NH3的循环量。
减小了合成塔的处理能力；循环回收时，增加了 输送设备的负荷，加大了回收工序的负荷和能耗。
2021/3/10
23
三、水碳比
水溶液全循环法的H2O:CO2=0.7-1.2 CO2气提法的H2O:CO2=0.3-0.35
压力的高低直接影响动力的消耗和有关设备的结构， 所以压力的选择是尿素生产经济性的重要决定因素 之一。
2021/3/10
25
五、反应时间
尿素合成的反应时间一般为：40min左右。 反应时间就是反应物料在合成塔内的停留时间。
停留时间长，出口转化率高；时间过长，转化率也 并无太大的提高，而且单位时间通过合成塔的物料 相应减少，合成塔的生产强度下降。
1) 热气循环法。未反应的NH3 和CO2在高温下以 热气体混合物的形式直接加压，再返回合成塔循 环使用。该流程工艺简单，但动力消耗大，腐蚀 严重。已不用。
2) 悬浮液循环法。氨基甲酸铵以在矿物油中悬浮 的形式返回合成塔。此法亦弃之不用。
2021/3/10
11
3) 气体分离循环法。未反应的NH3 和CO2 气体混合 物经选择性吸收剂分离，分别返回系统，吸收液再 生后循环使用。 选择吸收NH3的吸收剂：硝酸尿素水溶液、磷 酸铵水溶液、重铬酸氨水溶液等。 选择吸收CO2 的吸收剂：一乙酸胺水溶液、热 碳酸钾水溶液等。这种方法可行，但流程复杂，能 耗高。
NH3、CO2，不利于反应进行，降低了转化率。(大 体上，“惰性”气体含量每增加1%，转化率约降
低0.6%。)
2021/3/10
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厂尿素装置生产原理及工艺流程技术 共96页PPT资料
大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座
（3）中压分解与循环系统 合成反应液、二氧化碳原料气分别进入中压分解塔
分离段和加热段，气提分解后的尿液进入低压分解、循 环系统。分解气进入真空预浓缩器，用低压甲铵液进行 冷凝吸收，部分冷凝液吸收后，再进入中压冷凝器，甲 铵液经中压冷凝器分离器分离后进入高压甲铵泵循环返 回高压洗涤器顶部。中压分解后的尿液进入低压循环系 统。
大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座
尿素装置总投资2.6亿多元人民币，总占地面 积24000m2。
尿素装置主要由原料NH3和CO2的压缩、高压 合成、低压分解和循环吸收、解吸与水解、蒸发与造 粒等部分组成。以合成氨车间输送来的NH3和CO2为 原料,反应生成成品尿素，设计日产尿素1620吨，年 生产能力为48万吨。
（2）合成和高压循环系统 新鲜液氨和浓甲铵液、含有氨和二氧化碳的气提气
一同送至高压甲铵冷凝器，大部分氨和二氧化碳在其中 反应生成甲铵溶液。
甲铵溶液与未反应的氨和二氧化碳自高压甲铵冷凝 器出来进入尿素合成塔，继续进行甲铵生成反应，同时 甲铵脱水转化为尿素。合成液分流一部分进入中压分解 和循环系统，其余进入气提塔上部，合成气进入高压2、反应条件的确定 （1）甲铵的生成反应
甲铵的生成反应是一个体积缩小的强放热反应。根 据化学反应的平衡原理，为使反应尽快地达到平衡，必 须及时地移走反应生成的热，并且提高反应压力对加快 反应速度有利。在实际工业生产中，根据高压甲铵泵的 出口压力确定反应压力为13.5～14.5MPa，反应热是由 高压甲铵冷凝器壳侧的热水及时移走生成副产品低压蒸 汽。
大庆石化公司化肥厂尿素装置技术讲座
1.1.2 工艺原理 1、尿素生产的反应原理 尿素生产的化学反应主要分两步，第一步是液态NH3和CO2 反应生成氨基甲酸铵（即甲铵），分子式为NH4COONH2，反应 式为： 2NH3(液)+ CO2 (气) ≒ NH4COONH2(液)+119.2千焦/摩尔 (1-1) 第二步是甲铵在液相条件下发生脱水反应生成碳酰二胺 （即尿素），分子式为CO(NH2)2,反应式为： NH4COONH2(液) ≒CO(NH2)2+H2O(液) -15.5千焦/摩尔 （1-2)
尿素工艺PPT课件
酸。
• 尿素在酸、碱、酶作用下（酸、碱需加热）能水解生成氨 和二氧化碳。对热不稳定，加热至150~160℃将脱氨成缩 二脲。若迅速加热将脱氨而三聚成六元环化合物三聚氰酸 。（机理：先脱氨生成异氰酸（HN=C=O），再三聚。 ）与乙酰氯或乙酸酐作用可生成乙酰脲与二乙酰脲。在乙 醇钠作用下与丙二酸二乙酯反应生成丙二酰脲（又称巴比 妥酸，因其有一定酸性）。 在氨水等碱性催化剂作用下 能与甲醛反应，缩聚成脲醛树脂。
•
尿素是人工合成的第一个有机物，广泛存在于自然界
中，如新鲜人粪中含尿素0.4％。尿素产量约占我国目前
氮肥总产量的40％，是仅次于碳铵的主要氮肥品种之一。
尿素作为氮肥始于20世纪初。20世纪50年代以后，由于
尿素含氮量高(45％～46％)，用途广泛和工业流程的不断
改进，世界各国发展很快。我国从20世纪60年代开始建
• 工业生产尿素的生产原料：天然气、煤 炭、石油是生产化肥的三大原料，通常被 称为气头、煤头、油头三类，近年来，由 于石油和煤炭价格的升幅远大于天然气， 故按成本优势排列为气头、煤头、油头。
• 尿素生产有两个主要反应。前者放热， 后者吸热。但整个过程仍是放热的。
• 2NH3+CO2→NH2COONH4
• 合成塔的操作压力，必须大于操作条件下的平衡 压力，否则会使氨基甲酸 铵离解，溶液中氨气 化，转化率下降，但操作压力过高，会使动力消 耗增加，设备制造强度加大。因此合成塔的操作 压力高于其操作条件下平衡压力10-30气压较好。
一、尿素简介
• 1.尿素-发现 • 1773年，伊莱尔·罗埃尔（Hilaire Rouelle）
发现尿素。1828年，弗里德里希·维勒首次使用无 机物质氰酸钾与硫酸铵人工合成了尿素。本来他 打算合成氰酸铵，却得到了尿素。从此，活力论 的错误被证明了，至此，有机化学开辟了。活力 论认为无机物与有机物有根本性差异，无机物所 无法变成有机物。 • 尿素的存在形式: 例如：哺乳动物、两栖动物和 一些鱼的尿中含有尿素；鸟和爬行动物排放的是 尿酸，因为其氮代谢过程使用的水量比较少。
厂尿素装置生产原理及工艺流程技术课件PPT
厂尿素装置生产原理及工艺流 程技术课件
目
CONTENCT
录
• 厂尿素装置简介 • 尿素的生产原理 • 厂尿素装置工艺流程 • 厂尿素装置技术特点 • 安全与维护 • 厂尿素装置的发展趋势与展望
01
厂尿素装置简介
尿素装置的发展历程
80%
初始阶段
尿素装置的雏形源于早期的化学 实验，随着工业化的进程，尿素 装置逐渐发展并应用于生产。
出新型尿素衍生物和复合肥料等高附加值产品01
加大研发投入，鼓励技术创新，提高尿素装置的技术水平和核
心竞争力。
优化产业结构
02
调整产业结构，淘汰落后产能，推动尿素装置向高端化、智能
化、绿色化方向发展。
加强国际合作与交流
03
积极参与国际合作与交流，引进先进技术和管理经验，提升我
促进工业发展
尿素作为一种重要的化工原料， 其生产对于推动相关产业的发展 具有积极作用。
环保贡献
尿素装置在降低氮排放、治理环 境污染方面发挥了重要作用，对 保护环境具有积极意义。
02
尿素的生产原理
尿素的化学性质
尿素是一种有机化合物，由碳、氮、氧和氢元素组 成，分子式为CO(NH2)2。
尿素是人体蛋白质代谢的主要终末产物，在正常情 况下，尿素在肾脏排泄，通过尿液排出体外。
工业领域
在工业生产中，尿素作为一种 重要的化工原料，被广泛应用 于制药、合成纤维、塑料等领 域。
环保领域
随着环保意识的提高，尿素装 置在处理工业废水、降低氮排 放等方面也得到了广泛应用。
尿素装置的重要性和意义
满足农业生产需求
尿素装置生产的尿素是农业生产 中不可或缺的氮肥来源，对于保 障粮食安全具有重要意义。
目
CONTENCT
录
• 厂尿素装置简介 • 尿素的生产原理 • 厂尿素装置工艺流程 • 厂尿素装置技术特点 • 安全与维护 • 厂尿素装置的发展趋势与展望
01
厂尿素装置简介
尿素装置的发展历程
80%
初始阶段
尿素装置的雏形源于早期的化学 实验，随着工业化的进程，尿素 装置逐渐发展并应用于生产。
出新型尿素衍生物和复合肥料等高附加值产品01
加大研发投入，鼓励技术创新，提高尿素装置的技术水平和核
心竞争力。
优化产业结构
02
调整产业结构，淘汰落后产能，推动尿素装置向高端化、智能
化、绿色化方向发展。
加强国际合作与交流
03
积极参与国际合作与交流，引进先进技术和管理经验，提升我
促进工业发展
尿素作为一种重要的化工原料， 其生产对于推动相关产业的发展 具有积极作用。
环保贡献
尿素装置在降低氮排放、治理环 境污染方面发挥了重要作用，对 保护环境具有积极意义。
02
尿素的生产原理
尿素的化学性质
尿素是一种有机化合物，由碳、氮、氧和氢元素组 成，分子式为CO(NH2)2。
尿素是人体蛋白质代谢的主要终末产物，在正常情 况下，尿素在肾脏排泄，通过尿液排出体外。
工业领域
在工业生产中，尿素作为一种 重要的化工原料，被广泛应用 于制药、合成纤维、塑料等领 域。
环保领域
随着环保意识的提高，尿素装 置在处理工业废水、降低氮排 放等方面也得到了广泛应用。
尿素装置的重要性和意义
满足农业生产需求
尿素装置生产的尿素是农业生产 中不可或缺的氮肥来源，对于保 障粮食安全具有重要意义。
尿素生产方法原理尿素溶液的蒸发 PPT
尿素生产方法原理尿素溶液的蒸发
低压分离回收
低压循环得压力,一般取为0、3-0、4MPa左右。 压力越低,越容易从尿液中将NH3与CO2逐出,但返回得
回收液浓度将更低(即加水量↗),温度也降低。 如果压力更低,就需要加更多得水才能将同样多得NH3
与CO2吸收下来,也就是不利得。
中低压分解循环
5、蒸发过程主要设备
①长管升膜式蒸发器:溶液停留时间短, 表面传热系数大。
②预蒸发器:将尿液预先浓缩,减少加热 蒸汽得耗量。
③蒸汽喷射器:实现减压操作。
19
尿液浓缩过程
合成塔:40% 汽提塔:45% 中压甲铵分解器:60% 低压甲铵分解器:70% 真空预浓缩器:85% 一段蒸发加热器:95% 二段蒸发加热器:99、7% 造粒
二段蒸发加热、分离
在二段蒸发加热器7内,用蒸汽加热至140℃左 右,其压力维持在0、0033 MPa。由于减压加 热,残余水分气化后进入二段蒸发分离器8进行 气液分离。 二段蒸发加热器得真空度靠蒸汽喷射泵18、20、 22产生。二段蒸发分离器出来得尿液质量分 数为99、7%,进入熔融尿素泵9,打入造粒塔。
3、蒸发工艺条件得选择
蒸发工艺条件得选择,除了应满足沸腾蒸发得 一般要求外,更要尽量减少副反应得发生,以保 证尿素得产量与质量。
尿素溶液得蒸发涉及到尿素与水得二元体系相图
大家应该也有点累了,稍作休息
大家有疑问得,可以询问与交流
10
相图性质:
线:液固平衡线 尿素得溶解度线 冰得饱与线
压力线(气液平衡线): 溶液在该压力下得沸点
C、累积:即大量得微小溶液液滴连续地喷洒在颗粒表面并 不断蒸发固化。就是连续长大与干燥得过程。
32
⑤ 流化床造粒工艺流程图
低压分离回收
低压循环得压力,一般取为0、3-0、4MPa左右。 压力越低,越容易从尿液中将NH3与CO2逐出,但返回得
回收液浓度将更低(即加水量↗),温度也降低。 如果压力更低,就需要加更多得水才能将同样多得NH3
与CO2吸收下来,也就是不利得。
中低压分解循环
5、蒸发过程主要设备
①长管升膜式蒸发器:溶液停留时间短, 表面传热系数大。
②预蒸发器:将尿液预先浓缩,减少加热 蒸汽得耗量。
③蒸汽喷射器:实现减压操作。
19
尿液浓缩过程
合成塔:40% 汽提塔:45% 中压甲铵分解器:60% 低压甲铵分解器:70% 真空预浓缩器:85% 一段蒸发加热器:95% 二段蒸发加热器:99、7% 造粒
二段蒸发加热、分离
在二段蒸发加热器7内,用蒸汽加热至140℃左 右,其压力维持在0、0033 MPa。由于减压加 热,残余水分气化后进入二段蒸发分离器8进行 气液分离。 二段蒸发加热器得真空度靠蒸汽喷射泵18、20、 22产生。二段蒸发分离器出来得尿液质量分 数为99、7%,进入熔融尿素泵9,打入造粒塔。
3、蒸发工艺条件得选择
蒸发工艺条件得选择,除了应满足沸腾蒸发得 一般要求外,更要尽量减少副反应得发生,以保 证尿素得产量与质量。
尿素溶液得蒸发涉及到尿素与水得二元体系相图
大家应该也有点累了,稍作休息
大家有疑问得,可以询问与交流
10
相图性质:
线:液固平衡线 尿素得溶解度线 冰得饱与线
压力线(气液平衡线): 溶液在该压力下得沸点
C、累积:即大量得微小溶液液滴连续地喷洒在颗粒表面并 不断蒸发固化。就是连续长大与干燥得过程。
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⑤ 流化床造粒工艺流程图
化肥厂尿素装置生产原理及工艺流程共100页
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
ห้องสมุดไป่ตู้
化肥厂尿素装置生产原理及工艺流程
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
相关主题
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第一解吸塔 第二解吸塔
解吸塔换热器
1
2
3
4
5
6
7
8
9
水解塔
10 11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
工艺冷凝液去管廊 工艺冷凝液去污水处理厂
废水泵
废水冷却器
水解塔给料泵
水术讲座
（4）低压分解与循环系统
气提液经减压进入精馏塔，精馏气体去低压甲铵冷凝器，生成 甲铵液送入高压洗涤器顶部。
甲铵的生成反应是一个体积缩小的强放热反应。根 据化学反应的平衡原理，为使反应尽快地达到平衡，必 须及时地移走反应生成的热，并且提高反应压力对加快 反应速度有利。在实际工业生产中，根据高压甲铵泵的 出口压力确定反应压力为14～16MPa，反应热是由高压 甲铵冷凝器壳侧的热水及时移走生成副产品低压蒸汽。
34
兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座
正常调整：
35
兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座
异常处理：
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兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置技术讲座
3.1.3 脱氢系统温度控制 控制范围：TIC1202 120-150℃， TT1203A/TT1203B 160-195℃ 控制目标：温差不低于20℃ 相关参数：E106A温度控制HIC1202； E106B温度控制TIC1202； 催化剂活性；脱氢后氢含量分析AI1201 控制方式： 手动或DCS自动调节
1.1.1 装置简介 兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置是上个世纪 七十年代从荷兰STAMICARBON公司引进的CO2 气提法尿素生产工艺技术，该技术现在已经被国内 设计院全部消化吸收。
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尿素装置主要由原料NH3和CO2的压缩、 高压合成、低压分解和循环吸收、解吸与 水解、蒸发与造粒等部分组成。以合成氨 车间输送来的NH3和净化输送来的CO2为原 料,反应生成成品尿素，设计日产尿素1750 吨，年生产能力为52万吨。
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在该反应压力下，参考NH3-CO2二元气液平衡 图，并综合考虑副产蒸汽量最大及满足合成塔的工 艺要求（即保证有一部分NH3和CO2在合成塔内继续 冷凝放热供生成尿素反应所需热量），确定反应温 度为140-150℃，投料NH3/CO2为2.89。在这种条件 下，实际上约有78-80%的NH3和CO2被冷凝成液体， 冷凝后的温度为166.6℃。
不凝气与吸收塔尾气一并经排气筒排入大气。
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（6）造粒塔造粒系统 二段蒸发器出来的浓尿液经熔融泵送至旋转的造
粒喷头，均匀地喷洒在造粒塔的截面上，液滴在下降过 程中被冷却固化，造粒塔底生成的普通颗粒尿素产品， 由刮料机送入下料槽，经尿素产品后冷器冷却后，运输 至成品车间。后冷器排气进造粒塔中部，其中尿素粉尘 成为尿素造粒的晶核，提高尿素产品品质，减少尿素粉 尘排放。造粒过程的尿素粉尘自造粒塔顶排出。
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3、装置关键控制点及控制方法； 3.1 脱氢系统操作指南 3.1.1 脱氢系统操作原则 对脱氢反应器入口和出口之间的温差予以监控， 因为它是催化剂活性的强有力的反映。 对送合成系统的CO2中氧的含量及脱氢后氢的含 量用分析仪加以监控，因为这是保证高压设备不发生 腐蚀的前提。
含氮量≥46.6％（wt）； 缩二脲（Bi）≤0.9％（wt）； 水份（H2O）≤0.4％（wt）； 筛分≥93％（wt），粒度在0.85-2.8ｍｍ之间。
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2.2.3.2 产品性质（物理及化学） 纯粹的尿素为无色、无味、无臭的针状或柱状晶 体， 工业尿素因含有杂质常为白色、淡黄色或淡红色， 纯尿素的理论含氮量为46.6％，分子量为60.06，粒状 尿素有不易结块，流动性好，易于使用等优点。 尿素的比重为1.335 kg/m3（20℃）。自然堆积的 尿素每m3重0.7-0.75吨，或称堆积比重为0.7-0.75t/m3。
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目录： 1、装置工艺流程简述（生产方法及工艺路线）； 2、装置物料平衡图； 3、装置关键控制点及控制方法； 4、装置目前存在的问题及解决办法； 5、装置进行过的技术改造及改造后装置的情况；
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1. 装置工艺流程简述（生产方法及工艺路 线）；
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在气提塔，用饱和蒸汽进行加热气提。合成液与塔 底进入的二氧化碳气体逆流接触，未转化为尿素的甲铵 分解生成氨和二氧化碳，与原料二氧化碳混合成为气提 气，进入高压甲铵冷凝器。气提液进入低压循环系统。
合成气进入高压洗涤器后，用来自低压循环系统的 甲铵液洗涤吸收，吸收液进入高压喷射器，气体送至低 压吸收塔继续回收氨和二氧化碳。
经常压吸收塔后未被吸收的气体及水解系统出气一并进入
尾气吸收塔底部，与从塔顶部进入的氨水（来自氨水槽）在塔
内逆向接触传质，吸收气相中的氨和二氧化碳，尾气经排气筒
排入大气。吸收后的稀氨水返回氨水槽。
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（5）尿液浓缩工序
精馏液经减压后,与大颗粒尿素粉尘回收形成的稀尿液一同 进入真空预浓缩器（新增，取消了原闪蒸槽），采用饱和蒸汽作
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3.1.2 脱氢系统氧含量控制 控制范围：AIC1202 0.55～0.70 %(V) 控制目标：不超过±0.05%(V) 相关参数：空气加入量FIC1103；CO2压缩机 入口流量FI101 控制方式: 串级加前馈控制，AIC1202输出作为 FIC1103的给定，CO2量为前馈量
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LS6806-200
二段蒸发喷射器
一段蒸发分离器
一段蒸发器
二段蒸发器
二段蒸发分离器
熔融尿素泵
造粒喷头 造粒塔
造粒塔电梯
刮料机
尿素去包装
一段蒸发冷凝器
最终冷凝器 一段蒸发喷射器
二段蒸发第二喷射器
二 段 蒸 发 冷 凝 器 II
二段蒸发第一喷射器
二段蒸发冷凝器I
氨水槽
回流冷凝器 回流冷液位槽 回流泵
流量： 54194.2kg/h（设计）
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2.2.1.2 CO2(气体)
来源：合成氨装置
压力： 0.11MPa(绝)
温度：40℃
组成：CO2 ：≥98.5%(V·干基)
H2：≤1%(V·干基)
惰性气 ：≤0.5%(V·干基)
总硫 ： ≤0.5ppm(wt)
流量：39658Nm3/h（设计）
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在保证R101中能发生H2和O2催化燃烧且脱氢 后氢含量分析AI1201不超标的前提下，可将R101进 口温度控制在低值，对延长催化剂的寿命有利。
为防止脱氢后CO2中的水蒸汽发生冷凝，腐蚀 碳钢设备及管线、管件，E-107出口温度TI-1206应 控制在115℃以上。
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（2）尿素的生成反应 尿素的生成反应是一个必须在液相中进行的、吸
热的可逆反应。根据化学反应的平衡原理，在反应进 行的过程中必须持续地供给热量，而且该反应进行地 非常缓慢，不容易达到平衡。在实际的工业生产中， 尿素生成反应的反应热是由高压甲铵冷凝器中未反应 的那一部分NH3和CO2继续在合成塔内反应放出的反 应热，因此不再需要从外界供热。
式（1-2）也称为尿素的生成反应，必须在液相下才能 进行，是一个吸热的可逆反应。该反应进行得很缓慢，需要 很长时间才能达到平衡。因此，在实际生产中，并不是所有 的甲铵都能转化为尿素，而是只有一部分，转化率大约为5559%。
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2、反应条件的确定 （1）甲铵的生成反应
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1.1.1工艺原理
1、尿素生产的反应原理
尿素生产的化学反应主要分两步，第一步是液态NH3和CO2 反应生成氨基甲酸铵（即甲铵），分子式为NH4COONH2，反应 式为：
2NH3(液)+ CO2 (气) ≒ NH4COONH2(液)+119.2千焦/摩尔 (1-1)
热源，将尿液浓度由70%预浓缩至80%，浓缩液进入尿液储槽， 之后送一段蒸发器。一段蒸发器出来的浓尿液浓度达到约96%， 一部分（约占40%）抽出直接送大颗粒尿素造粒机，其余进入二 段蒸发器经进一步浓缩至99.7%，送造粒塔。
真空预浓缩器、一段蒸发器及二段蒸发器气液分离后，自顶
部蒸发出的蒸汽经多级冷凝，形成工艺冷凝液，排入氨水槽内。
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作为吸收液。
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来自精馏塔的低压水解气、水解系统的回流液、低压洗涤 器的循环液一同进入低压甲铵冷凝器底部，气体中的氨和二氧 化碳被混合吸收液冷凝吸收，吸收后物料进入液位槽进行气液 分离，气体直接进入常压吸收塔中，自下而上与来自低压吸收 塔来的循环吸收液逆流接触，气体中的氨和二氧化碳被进一步 冷凝吸收，吸收后液体升压后送入高压洗涤器作为吸收液。
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（2）合成和高压循环系统 新鲜液氨和浓甲铵液、含有氨和二氧化碳的气提
气一同送至高压甲铵冷凝器，大部分氨和二氧化碳在 其中反应生成甲铵溶液。
甲铵溶液与未反应的氨和二氧化碳自高压甲铵冷 凝器出来进入尿素合成塔，继续进行甲铵生成反应， 同时甲铵脱水转化为尿素。合成液进入进入气提塔上 部，合成气进入高压洗涤器。
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