产原料以煤炭为主，而西部大型装置特别是中石油下属的尿素企业均以天然气为原料。目前国内尿素原料构成比例为煤基企业占，气基企业占，其余则为油基企业。制造尿素的原料是天然气煤或石油之和空气转化成氨和二氧化碳。由液氨和二氧化碳气体直接合成尿素的总反应式为这是个可逆的放热反应。实际上，该反应分两步进行。第步由氨与二氧化碳生成中间产物氨基甲酸铵，简称甲铵。第二步是甲铵脱水生成尿素，其反应式为式是强放热反应，在常压下反应速度很慢,加压下则很快。式是温和的吸热反应。当温度为,氨与二氧化碳的摩尔比为，压力高到足以使反应物得以保持液态时，甲铵转化成尿素的转化率以计为其反应速率随温度的提高而增大。当温度不变时，转化率随压力的升高而增大，转化率达到定值后，继续提高压力，不再有明显增大，此时，几乎全部反应混合物都以液态存在。三尿素的生产方法水溶液全循环法水溶液全循环法是世纪年代以来的经典生产工艺。水溶液全循环法为尿素生产的发展做出了重大贡献，不仅使生产能力大大增加而且使二氧化碳和氨的消耗大大降低，因此它曾经被广泛地采用。该法存在的主要问题有以下几点。能量利用低。尿素合成系统总的反应是放热的，但因加入大量过剩氨以调节反应温度，反应热没有利用。段甲铵泵腐蚀严重。高浓度甲铵液在度时循环入合成塔，加剧了对甲铵泵的腐蚀，因此段甲铵泵维修频繁，是水溶液全循环法的突出弱点。流程过于复杂。二氨气提法氨气提法世纪年代初实现了工业化，虽然不如二氧化碳气提法应用广泛，但现在有后来居上的趋势。含氨量高，回收反应热多，设备腐蚀低，机械设备投资少，操作稳定。三二氧化碳气提法二氧化碳气提法是世纪年代后期开发出的生产工艺，现在已成为世界上建厂最多生产能力最大的生产方法。它的主要特点如下。采用与合成等压的原料二氧化碳气提以分解未转化的大部分甲铵和游离氨，残余部分只需再经过次低压加热闪蒸分解即可。从而免去了操作条件苛刻腐蚀严重的段甲铵泵。缩减了流程和设备，并使操作控制简化。高压冷凝器与合成等压下冷凝气提气，冷凝温度较高，返回合成塔的水量较少，有利于转化率的提高。同时有可能利用冷凝过程生成甲铵时放出的大量生成热和冷凝热来副产低压蒸汽，除气提塔需不加蒸汽外，低压分解蒸发及解吸等工序都可以利用副产蒸汽，从总体上看可以降低蒸汽的消耗及冷却水用量。二氧化碳气提法中的高压部分如高压冷凝器的甲铵液及来自高压洗涤器的甲铵液，均采用液位差使液气物料自流返回合成系统，不需用甲铵泵输送，不仅可以节省设备和动力，且操作稳定。但为了造成定的位差就不得使设备之间保持定的位差。因此，需要巨大的高层结构来支撑设备。由于采用二氧化碳气提，所选用的合成塔操作压力较低，因此节省了压缩机和泵的动力消耗，同时也降低了压缩机合成塔的耐压要求。便于采用蒸汽透平驱动的离心式二氧化碳压缩机，对强化设备的生产能力和提高热能利用十分有利。在整个流程中循环的物料量较少，动力消耗较低。但是较低的氨碳比又使得在高压部分物料对设备的腐蚀严重。另外，因氨碳比低，氨量少，故缩二脲生成量高。通过以上综述及比较，本设计我选用了二氧化碳气提法生产尿素。四工艺条件及工艺流程概述和流程图工艺流程概述和流程图工艺流程概述由液氨和二氧化碳合成尿素反应液从合成塔底部排出，经液位控制阀流入气提塔的顶部，温度约为度，经液气分布器均匀流入气提塔内，与气提塔底部进入的二氧化碳气在管内逆流气提，气提塔管外用蒸汽加热，将大部分甲铵和过剩氨分解及解吸，气提后尿液由塔底引出，经自动减压阀降压到。由于降压，甲铵和过剩氨进步分解气化，吸取尿液内部的热量，使溶液温度下降到约度。气液混合物进入精馏塔，喷洒在鲍尔环填料上，然后尿液从精馏塔填料段底部送入循环加热器，被加热到约度时，返回精馏塔下部分离段。在此气液分离，分离后的尿液含甲铵和过剩氨极少，主要是尿素和水，由精馏塔底部引出，经减压后再进入真空蒸发系统。气提塔顶部出来的气体含氨气，二氧化碳，进入高压甲铵冷凝器内，与高压喷射器来的原料液氨和回收的甲铵液反应，大部分生成甲铵，其反应热由管外副产蒸汽移走。反应后的甲铵液及未反应的氨气二氧化碳气分两路进入尿素合成塔底部，在此未反应的氨二氧化碳继续反应，同时甲铵脱水生成尿素。尿素合成塔顶部引出的未反应气，主要含氨二氧化碳及少量水氮气氢气氧气等气体，进入高压洗涤器上部的防爆空间，再引入高压洗涤器下部的浸没式冷凝器冷却管内。管外用封闭的循环水冷却，使管内充满甲铵液，未冷凝的气体在气体，这样降低了精馏塔出口气体中的水含量，利于减少循环甲铵液中的水含量。由精馏塔顶引出的气体和与解吸塔顶部出来的气体并进入低压甲铵冷凝器，同低压甲铵冷凝器液位槽的部分溶液在管间相遇，冷凝并吸收，其冷凝热和生成热靠循环泵和冷却器强制循环冷却，然后气液混合进入液位槽进行分离。被分离的气体进入吸收器的鲍尔环填料层，吸收剂是由吸收塔来的部分循环液和吸收器本身的部分循环液，经由吸收器循环泵和吸收器循环冷却器冷却后喷洒在填料层上，气液在吸收器填料层逆流接触，将气体中氨和二氧化碳吸收，未吸收的惰性气体由塔顶放空，吸收后的部分甲铵液由塔底排出，经高压甲铵泵打入高压洗涤器作吸收剂。蒸发系统回收的稀氨水进入氨水槽，大部分经解吸塔给料泵和解吸塔热交换器，打入解吸塔顶部，塔下用蒸汽加热，使氨水分解，分解气由塔顶引出去低压甲铵冷凝器，分解后的废水由塔底排放。工艺流程图图二氧化碳气提循环回收过程的工艺流程合成塔气提塔精馏塔循环加热器高压甲铵冷凝器高压洗涤器吸收塔低压甲铵冷凝器液位槽吸收器解析塔吸收塔循环泵循环冷凝器循环泵冷却器高压甲铵泵吸收器循环泵吸收器循环冷却器闪蒸槽冷液泵解析塔给料泵解析塔热交换器吸收塔给料升压泵顶部加料冷却器氨水槽二工艺条件温度因为甲铵的分解反应，过量氨及游离二氧化碳的解吸都是大量吸热的过程。所以，在设备材料允许的情况下，应尽量提高气提操作温度，以利于气提过程的进行。但是，温度太高则腐蚀严重，同时加剧副反应的发生，这将影响尿素的产量和质量。工业生产上，气提塔操作温度般选为度左右。通常用的蒸汽加热以维持塔内温度。压力从气提的要求来看，采用较低的气提操作压力，有利于甲铵的分解和过量氨的解吸，这样能减少低压循环分解的负荷，同时提高气提效率。但是，实际生产中二氧化碳气提操作是采用与合成操作等压的条件进行的，因为这样有利于热量的回收，同时能降低冷却水和能量消耗。如果采用较低的压力，会使尿素合成率降低，从而增大氨和二氧化碳的循环量，同时还会使气提后气体中水含量增加，使返回甲铵液浓度降低，影响合成率。液气比气提塔的液气比是指进入气提塔的尿素熔融物与二氧化碳的质量比，它是由尿素合成反应本身的加料组成确定的，不可以任意改变。从理论上计算，气提塔中的液气比为，生产上通常控制在左右，液气比的控制是很重要的。当塔内液气比太高时，气提效率显著下降液气比太低，易行成干管。造成气提管缺氧而严重腐蚀。在生产上，除了控制气提塔的液气比外，还要严格要求气提塔中的液气均匀分布。停留时间尿素熔融液在气提塔内停留时间太短，甲铵和过量氨来不及分解，达不到气提的要求但停留时间过长，气提塔生产强度降低，同时副反应加剧，影响产品产量和质量。般气提塔内尿液停留时间以为宜。五工艺计算用常压精馏塔分离尿素二氧化碳混合液。要求年产万吨尿素年生产天数为天，其含量为，进料组成为，塔釜残液组成为以上均为尿素的质量分数，泡点进料，进料温度为度物系的相对挥发度为，试计算进料量及塔釜残液量若求实际回流比。理论塔板数。可根据精馏塔的物料衡算来求得进料液塔顶的馏出液和塔釜液公式总物料平衡易挥发组分平衡式中原料液摩尔流量馏出液摩尔流量釜残液摩尔流量料液中易挥发组分的摩尔分数馏出液中易挥发组分的摩尔分数釜残液中易挥发组分的摩尔分数。解由题意可知，尿素的物质量由，得所以进料量塔釜残液量因泡点进料，故所以，回流比因全回流操作所需的理论板数为所以将代入上式，求得不包括再沸器用逐板计算法可求得不包括再沸器六设计总结在大学的学习过程中，毕业设计是个重要的环节，是我们步入社会参与实际工程建设的次极好的演示，我十分有幸能提早把毕业设计和实际工程有机的结合起来在大学的学习过程中。这次毕业设计受益匪浅，让我能够把所学同工程实际生产相结合。在此设计前对前人的同类设计进行了探讨研究后，从中领会了设计原理及方法，然后就结合自己的些知识及经验进行并完成了我自己毕业设计，现在我把整个设计过程所获得的知识及经验进行个总结，通过这些经验希望能给自己今后的学习工作提供帮助。这次毕业设计让我更加熟悉了从理论到实践的跨越。从当初的查阅图书，到现在的设计成功，这中间有很多值得回味的地方。并且也是我对课本知识次回顾，尤其是工艺计算使我更熟悉了化工原理中的有关计算。也对合成尿素的生产工艺更加了解，尤其是二氧化碳气提法生产工艺的掌握。也了解了尿素生产的技术水平。这次的设计，从选题到实现，几乎都是自己完成的。整个过程中，从需求分析到设计测试，我都力求规范化和文档化，努力让自己以前学的知识运用到本网站的开发中，尽量保证整个系统的开发进度和质量，顺利完成这次的毕业设计，为自己的大学生涯画上个完美的句号。参考文献付艳华气提法尿素生产工艺的比较安徽职业技术学院学报宣凤琴气提法和气提法尿素生产技术的比较安徽化工杨波，周海生物质乙醇制乙烯技术研究进展化工技术与开发,余映慧,高雪果胶生产工艺及其在食品中的应用现代农业科技吴丹尿素流程工艺二氧化碳汽提塔的模拟大连理工大学,赵家凤，薛荣书，姜德军，蒋文华尿素合成条件下甲胺冷凝器物料平衡计算化学工程杨东尿素合成塔塔板改造四川大学,万勇改良型大型氨厂物料和能量衡算软件的开发研究四川大学,余慧俐，李剑，张仁超尿素装置技改后产品缩二脲含量高的原因及解决措施川化李凤华，魏顺安高压甲胺冷凝器和尿素合成塔的模拟计算化学工业与工程张震尿素合成塔塔板的现状与发展大氮肥万勇尿素合成塔高效塔板的应用大氮肥致谢感谢我的导师孔严谨细致丝不苟的作风直是我工作学习中的榜样他循循善诱的教导和不拘格的思路给予我无尽的启迪。感谢师兄师姐对我的帮助和指点。没有他们的帮助和提供资料对于我个对化工知识不熟的我来说要想在短短的个月内完成毕业设计是几乎不可能的事情。做毕