年产10万吨尿素工艺设计

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1、摘要尿素工业化生产以来的百余年间，一直是肥料工业生产的主要品种。本设计是年产10万年吨尿素二氧化碳气提法化工工艺的设计；也介绍了尿素的性质、用途、生产方法和市场的发展状况；尿素生产以煤为原料，采用改进型CO2汽提法工艺。尿素合成中有二氧化碳压缩，液氨升压，合成和气提，蒸发、解析和水解以及造粒等工序。主要进行了尿素的工艺计算、降温设备的设计、设备选型，并绘制工艺流程图。关键词：尿素，二氧化碳气提法，设计计算前言用于尿素生产的CO2中都含有一定量的CO、H2、CH4、N2及硫化物等。这是因为CO2来源于脱碳后的解析气，无论采用什么方法脱碳，在脱

2、碳液吸收CO2的同时，还溶解了一定量的CO、H2、CH4、N2及硫化物等，当脱碳溶液再生时这些气体随同CO2一同被解析出来，另外，通过加空气到CO2中以对设备进行防腐保护。上述气体在整个工艺过程中极少或完全不冷凝，并随未反应的NH3及CO2由合成塔顶排放出来，经过高压洗涤塔吸收大部分氨及CO2，气体混合物中H2、CO、CH4和O2浓度急剧上升，这些可爆气体的存在是尿素生产的最大安全隐患。尿素主要产品为合成氨、尿素、纯碱、氯化铵、精甲醇、复合肥、精细化工产品和热电产品。尿素生产以煤为原料，采用改进型CO2汽提法工艺。CO2中带有一定量的CO、

3、H2、CH4、N2及硫化物等，既存在可燃气体爆炸的安全隐患，又有硫对设备腐蚀的担忧。国内已有尿素系统发生爆炸的先例。14一、总论（一）概述尿素原料主要是二氧化碳和氨。尿素产品用途广泛，其主要用作化肥。工业上还用作制造脲醛树酯、聚氨酯、三聚氰胺-甲醛树脂的原料，在医药、炸药、制革、浮选剂、颜料和石油产品脱蜡等方面也有广泛的作途。据统计，我国现有尿素生产企业200多个，规模分为大型（引进48万吨/年以上）、中型（13—30万吨/年以上）、小型（4—13万吨/年），我国中小氮肥企业中90％采用煤为原料，近年来产能发展较快。据统计，2005—200

4、7年尿素新建装置增加产能累计987万吨，加上现有装置产能的自然增长，2005—2007年我国累计增加尿素产能1340万吨，到2007年底尿素产能达到5300万吨以上。预计2008—2009年新建装置产能为715万吨，到2009年底全国尿素产能将达到6000万吨。1．产品用途尿素主要用作化肥。工业上还用作制造脲醛树酯、聚氨酯、三聚氰胺-甲醛树脂的原料，在医药、炸药、制革、浮选剂、颜料和石油产品脱蜡等方面也有广泛的作途。尿素加热至200℃时生成固态的三聚氯酸（即氰尿酸）。三聚氰酸的衍生物三氯异氰尿酸、二氯异氰酸钠、异氰尿酸三（2-羟乙酯）、异氰

5、尿酸三（烯丙基）酯、三（3，5-二叔丁基-4-羟基苄基）异氰酸酯、异三聚氰酸三缩水甘油醚、氰尿酸三聚氰胺络合物等有许多重要应用。前两者是新型高档消毒、漂白剂，三氯异氰尿酸全世界总所产能力超过8万吨[4]。2．尿素的基本信息（1）尿素分子式：CH4N2O；相对分子质量：60．06。（2）外观：无色或白色针状，或棒状结晶体，工业品为白色略带微红固体颗粒，无臭无味。（3）密度：1．335g/mm。（4）熔点：132．7°C。14（5）溶解性：溶于水、醇，不溶于乙醚、氯仿，呈微碱性。（6）CAS号:57-13-63．产品市场需求国内大部分地区尿素市

6、场行情基本平稳，市场需求清淡，市场信心不足。国内尿素市场需求持续疲软，但在国际尿素价格涨势不减的情况下，国内尿素出口形势向好，受出口影响局部地区尿素价格出现了小幅波动，然而国内需求市场气氛持续冷清，市场成交较为有限，因此市场价格波动甚微，市场人士预计尿素市场行情将继续以稳为主，不乏小幅调整。西北市场：西北地区尿素市场行情平稳。陕西主流报价在1600元/吨左右，市场批发价在1600元/吨左右。甘肃主流报价在1520元/吨左右，市场批发价在1600元/吨左右。新疆主流报价在1600元/吨，市场批发价在1680元/吨左右。宁夏地区主流报价在157

7、0元/吨，市场发价在1620元/吨左右。4．尿素产量2006年全国尿素总产量4578．6万吨（实物），同比增长10．1%,其中大型引进装置企业生产尿素1287．9万吨（占全国尿素的28%）；2007年尿素产量4987．5万吨，同比增长10．9%,其中大型引进装置生产1316．3万吨（占全国26．4%）；2008年全国生产尿素约5104．1万吨，同比增加10．2%，其中大型引进装置生产1323．9万吨，（占全国24．5%）。可以看出，近两年，全国尿素产量年增长率基本在10%以上，其中大化肥增长率与全国产量增长率持平。（二）尿素的国内研究现状及

8、发展水平1．尿素的国内研究现状2009年7月，全国尿素产量为263．6574万吨，去年同期为229．2333万吨,1-7月累计产量为1718．2346万吨,同比增长9．5%。其中