10万吨年水溶液全循环法制尿素.doc

课 程 设 计 设计题目： 10万吨/年水溶液全循环法制尿素 一、设计要求： 1、根据设计题目，进行生产实际调研或查阅有关技术资料，选定合理的流程方案和设备类型，并进行简要论述。（字数不小于8000字） 2、设计说明书内容：封面、目录、设计题目、概述与设计方案简介、工艺方案的选择与论证、工艺流程说明、专题论述、参考资料等。 3、图纸要求：工艺流程图1张（图幅2号）；设备平面或立面布置图1张（图幅3号））。 二、进度安排： 教学内容 学时 地点 备注 查资料、说明书提纲、流程论证、工艺流程图 第一周 设计室 设备布置图、说明书整理、答辩。 第二周 设计室 三、指定参考文献与资料 《过程装备成套技术设计指南》（兼用本课程设计指导书）、《过程装备成套技术》、 《化工单元过程及设备课程设计》 摘 要 关键词：；高压容器；水溶液全循环法； 目 录 I 摘要 II 前言 1 第1章 2 1.1 合成尿素的化学反应过程 1.2 尿素合成过程工艺条件的选择 2 1.3 工艺流程及说明 3 第2章 8 2.1 物料衡算 8 2.1.1 水溶液全循环法流程物料衡算计算条件的确定 8 2.1.2 尿素合成塔物料衡算 10 2.2 合成塔的热量衡算 第3章 选型论证 3.1 塔设备的选型与论证 19 3.2 CO2压缩机选型与论证 20 3.3 换热器的选型与论证 21 3.4 泵的选型与论证 22 第章 总结 参考文献 致谢  前 言 尿素的化学名称为碳酰二胺，分子式为CO(NH2)2，分子量为60.06，含氮量为46.65%。纯尿素为无色、无味、无臭的针状或棱柱状结晶。尿素在农业和工业上都有广泛的用途。尿素总产量中有90％以上用作化学肥料，尿素己成为最重要的氯京化学肥料。尿素还可作为牛、羊等反刍动物的辅助饲料。尿素的主要工业用途是作为高聚物合成材料。尿素还作为多种用途的添加剂。尿素还用于医药和试剂生产中。近年尿素还用于脱除烟运气中的氯氧化物，机场跑道除冰等。 第章 1.1合成尿素的化学反应过程 氨和二氧化碳合成尿素的反应分两步进行，首先NH3和CO2合成为中间产物氨基甲酸铵NH2COONH2，然后氨基甲酸铵脱水成为尿素NH2CONH2, 2NH3(g)+CO2(g)===NH2COONH2(l)+Q ( ?H=-100500J/mol(167oC,14MPa) NH2COONH2(l)===NH2CONH2(l)+H2O(l)-Q ( ?H=27600J/mol(180oC) 第一步是放热反应，反应速度很快；第二步是略微吸热的化学反应，反应速度较慢，且达到化学平衡时也不能使氨基甲酸铵全部脱水转化为尿素，它是合成尿素中的控制因素。氨基甲酸铵脱水反应必须在液相中进行，即尿素生成是液相反应，所以原料氨必须以液态供给，CO2则液或气态均可；操作温度必须高于氨基甲酸铵的熔点（在145~155OC之间）使其呈熔融状态，并且还需要在较高压力下才能以稳定的液相状态存在。 1一液氯过滤器；2一液氨缓冲槽；3一液氨泵；4一液氨预热器；5-CO2压缩机；6一尿素合成塔；7一预蒸馏塔；8一段分解加热器；9一二段分解塔；10一闪蒸槽；11一 一段蒸发器；12一二段蒸发器；13一熔融尿素泵；14一造粒器；15一造粒塔；16一一段吸收冷却器；17一一段吸收塔；18一氨冷凝器(A)；19一氨冷凝器(B；20一氨冷 凝器(c)；21一惰气洗涤器；22一一段甲铵泵；23一二循一冷凝器；24一二循二冷凝器；25一二段甲铵泵；26一氨水泵；27一解吸塔；28一解吸冷凝器；29一解吸换热器； 30一一段蒸曼冷凝器；31一一段蒸发喷射器；32一二段蒸发冷凝器；33一二段蒸发喷射器(A)；34一中间冷凝器；35一二段蒸发喷射器(B)；36一尾气吸收塔；37一尾气吸 收塔冷却器；38-碳铵液槽；39一尾气吸收泵；40一蒸发冷凝液泵；41-解吸泵 (1)二氧化碳压缩 来自脱碳工段的35～40℃，0.10522MPa（绝），纯度为95. 7%（干基，体积%），含氧量为0.5%（干基，体积）的原料CO2气体，经液滴分离器分离出液滴后进入CO2压缩机5，经一、二段压缩到0.981～1.128MPa（绝），冷却除油除水后送往CO2净化工序。经脱硫后，净化气体返回CO2压缩机，经三、四、五段压缩至20.69MPa（绝）、约125℃送往尿素合成塔6。 (2