煤合成100wta尿素氨合成工段项目设计方案.doc

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1、煤合成100wt/a尿素-氨合成工段项目设计方案第1章绪论1.1尿素的性质、用途及重要性1.1.1尿素的性质尿素，分子式CO(NH2)2,它的学名是碳酰二胺。物理性质：相对分子质量为60.06，密度是1.335g/cm3，熔点是132.7℃，可溶于水、醇，但不溶于氯仿、乙醚。纯净的尿素是无色、无味的针状或棒状结晶体，尿素是氮肥中含氮量最高的，含氮量为46.6%。化学性质：呈弱碱性，可以和酸作用生产盐。有水解作用，在常温下，尿素在水中逐渐地进行水解，先转化为氨基甲酸铵（简称甲铵），再形成（NH3)2CO3，最终分解为CO2与氨。它的水解速度温度升高成正比，同时水解进行更容易。尿素

2、在高温下还可进行缩合反应，产物为缩二脲、缩三脲、三聚氰酸。当加热到160℃时，会分解产生氨气同时变为氰酸。当温度小于60℃时，尿素无论在酸、中或碱性溶液中都不水解[1]。1.1.2尿素的用途尿素在工业和农业还有其他方面都有着十分广泛的作用。在工业上，尿素可用来生产高聚物合成材料，如脲醛树脂。在农业上可用作肥料，尿素是当前使用的固体氮肥中含氮量最高的化肥。除此以外，在纺织、炸药、染料等生产中，也都利用了尿素。国外还用尿素用在环保方面，吸收污染物质，以保护环境[2]。尿素还有以下用途：①水稻种植：在杂交稻技术中，可用尿素代替赤霉素，在孕穗盛期和始穗期使用1.5%-2%的尿素，可提高

3、父母本的异交率和增加杂交稻制种量，同时还不会增加株高。②调节花量：为克服苹果的小年，在开花后的5-6周，在其页面上喷洒低浓度的尿素水溶液，可提高叶子的含氮量，使新梢生长，抑制花芽分化。③疏花疏果：用尿素对桃进行疏花疏果，但需要一定的浓度，不同的土地也有不同的效果。④尿素铁肥：尿素与2价铁生成螯合铁，这是一种成本较低的有机铁肥，可以防止去热帖失绿。⑤防治害虫：用尿素、洗衣粉、清水按照一定的比例混合均匀后，可用来防止蔬菜、果树、棉花上的红蜘蛛、菜青虫等害虫[3]。21.2尿素的发展趋势直接用二氧化碳和氨制尿素，在20世纪50年代之前都发展的很慢，但后来在尿素生产中的技术问题得到解决

4、后，尿素工业也逐渐发展起来。20世纪60年代初主要是采用水溶液全循环法，到了70年代就以二氧化碳气提法居多了，直到80年代后期氨气提法等快速发展，生产规模也逐渐增大。这么多年以来，尽管经过不断的改进，但尿素的生产工艺也没有根本性变化[2]。2012年2月3日发布的《化肥工业“十二五”发展规划》中提到了，为适应现代农业发展的需要，转变化肥工业发展方式，推进循环经济，加快调整产业结构，发展农化服务业，提高化肥利用效率等。《化肥工业“十二五”发展规划》在“十一五”化肥工业发展成就的基础上，提出淘汰落后产能、实现磷肥、氮肥完全自给并且可以少量出口及钾肥我国保障能力在60%以上的“十二五

5、”发展目标，尿素作为氮肥中比重最大的产品，肯定会带来新一轮产业升级的发展热潮[4]。1.3尿素的几中生产方法及特点目前工业上主要是用氨与二氧化碳直接生产尿素，整个过程包括以下4步：二氧化碳和氨的供给和净化；二氧化碳和氨反应；反应生产的尿素熔融液和没有反应的分离；尿素熔融液加工成尿素成品。尿素的生产有几种不同的流程，是根据合成过程中未反应物的利用方式不同。一、气提法：在和合成塔等压的条件下，用一种气体介质通过反应液分解出甲胺，并把分解物返回系统使用。二、气体分离循环法：用选择性吸收剂吸收CO2和氨，吸收后的溶液再生，CO2和氨吸收后返回合成。三、水溶液全循环法：用水吸收没反应的C

6、O2和氨，再返回系统中。加入的水量较多，CO2和水的摩尔比接近1，称为碳酸铵盐水溶液全循环法；加入的水较少，基本上是以甲铵返回系统，则叫做氨基甲酸铵溶液全循环法。四、热气循环法：把没反应的CO2和氨在较高温度下直接加压后，返回系统循环使用。我国一般选用的是二氧化碳气提法和甲铵水溶液循环法[1]。22013届毕业设计第2章氨的合成2.1设计产品所需的主要原料来源、规格2.1.1主要原料来源由于资源结构的原因，在我国以气、油为原料制造氨，其原料成本较高，况且供应也不能保证。原料选用煤，不仅成本较低，而且来源也更丰富。目前，已形成以煤为主，油气并存的局面，以煤为原料制氨处于中国主导地

7、位，本设计就是以煤为原料合成氨[5]。2.1.2主要原料规格（一）合成塔进塔气体组成（1）氢氮气当氢氮比是3时，对于氨合成发应，能得到最大平衡氨浓度，但在动力学角度来看，最适宜氢氮比随着氨含量的不同而变化。经过生产经验表明，把入塔气体中的氢氮比降到3以下，有利于氨的合成。最佳氢氮比为2.7-2.9，故可在循环气中有一定的过量氮，而新鲜的氮氢气应根据氮氢比的需要来调节。（2）惰性气含量新鲜氮氢气中含有CH4和Ar，以及微量的氦、氖、氪等稀有气体，因为它们不会参与氨合成反应，也不会使催化剂中毒，