水溶液全循环法尿素蒸发系统工艺设计及优化毕业论文

CO2以氨基甲酸铵和游离氨的形式存在于尿素熔融液中。如何将这部分未反应物循环利用,构成全循环工艺尿素生产中的一个主要问题。采用方法不同,生产尿素工艺流程不,均可以分为以下四个步骤:Р原料的净化和压缩;Р尿素的合成;Р未反应物中甲胺的分解,过量氨的吸收及氨和二氧化碳的回收循环;Р尿素溶液的加工。Р各工艺不同点在第三个部分,传统的水溶液全循环工艺使用蒸汽加热分解甲胺和解吸氨,并采用循环水冷却,是氨冷凝回收。这样大量的甲胺生成反应热未充分利用,反而需要大量蒸汽和冷却水。70年代开始,各种移走甲胺反应热,以及提高尿素合成塔转化率以减少循环回收部分的热能消耗,降低尿素生产能耗的工艺应运而生,其中以气提技术为代表。Р水溶液全循环工艺,是将尿素合成反应后的物料分两段减压加热,使其中未反应的甲胺分解和游离氨解吸出来,并逐段将NH3和CO2冷凝成液氨和解吸成甲胺水溶液,用泵将上述物料全部返回合成塔中,循环利用。Р其生产工艺流程方框示意图如下:Р尿素合成Р由液氨和二氧化碳气提直接合成尿素的总反应式为Р2NH3(液)+CO2(气)=(NH2)CO(液)+H2O(液)+QР这是一个可逆的放热反应。实际上,该反应分两步进行。第一步由氨于二氧化碳生成中间产物氨基甲酸铵NH4COONH2,简称甲胺。反应式为:Р2NH3(液)+CO2(气)=NH4CONH2(液)+ Q1Р这是一个可逆的强放热反应。生成甲胺的反应速度比较快,容易达到动态的化学平衡,达到平衡时,甲胺可达90%以上。Р第二部由甲胺脱水生成尿素反应式为:РNH4CONH2(液)=CO(NH2)2(液)+H2O(液)-Q2Р这是一个可逆的微吸热反应。反应速度较慢,达到动态平衡时间较长,一般约需1h才能达到平衡,但即使达到化学平衡,也不能使全部甲胺都脱水转化为尿素,转化率一般在55%~70%,因此这个反应是合成尿素的控制反应。Р蒸发阶段工艺流程图: