毕业设计（论文）-年产5万吨水溶液全循环法生产尿素工艺设计

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1、焦作大学毕业设计（论文）(化工与环境工程学院)题目年产5万吨水溶液全循环法生产尿素工艺设计专业应用化工技术班级姓名学号指导教师完成日期2011.03.20—2011.04.22化工与环境工程学院毕业设计（论文）目录摘要1第一章概述21.1尿素的物理化学性质和用途21.1.1尿素的物理性质21.1.2尿素的化学性质21.1.3尿素的用途21.2尿素的生产方法简介31.2.1水溶液全循环法31.3两种方法的比较41.3.1水溶液全循环尿素工艺的优、缺点41.2.3C02汽提法尿素工艺的优、缺点51.3.3尿素的发展前景与展望5第二

2、章水溶液全循环法生产尿素的原理72.1反应原理72.2反应机理72.2.1尿素合成的基本原理72.2.2反应速度8第三章水溶液全循环法的生产工艺流程93.1尿素的合成93.1.1液氨和二氧化碳直接合成尿素93.1.2合成尿素的理论基础93.2尿素的工艺流程图93.2.1水溶液全循环法合成尿素工艺流程93.2合成尿素工艺流程103.3原料的准备113.3.1氨的性质113.3.2二氧化碳123.4原料的净化与输送123.4.1二氧化碳脱硫与压缩原理12II化工与环境工程学院毕业设计（论文）3.4.2液氨的净化与输送133.5低压

3、分解与吸收133.6尿素溶液的蒸发与造粒13第四章生产尿素的工艺条件144.1温度的影响144.2氨碳比（摩尔比）或过量氨的影响154.3水碳比154.4操作压力154.5反应时间164.6惰性气体的影响16第五章生产尿素的主要设备175.1脱硫塔175.2二氧化碳压缩机175.3合成塔185.4高压混合塔185.5中压分解加热器195.6中压分解分离器195.7中压吸收器205.8氨冷凝器205.9低压分解精馏塔225.10低压吸收第一氨基甲酸铵冷凝器225.11低压吸收第二氨基甲酸铵冷凝器225.12氨吸收塔23第六章物料

4、衡算和热量衡算246.1物料衡算246.2热量衡算25致谢28参考文献29II化工与环境工程学院毕业设计（论文）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。由于具有生产工艺简单，生产操作易于掌握；生产设备容易制造，投资较省；施用后见效快，增产显著等特点。尿素在各种肥料新品种不断涌现的情况下产销量仍持高不下。本设计介绍了尿素的性质、用途、生产方法和发展状况，详细描述了水溶液全循环法生产尿素的工艺流程，重点介绍了尿素的工业生产的过程，并对单位质量参加反应的原料进行物料衡算和热量衡算，以期获得低耗能、低污染、高产

5、出的尿素生产工艺。关键词：尿素；全循环；发展；工艺流程-18-化工与环境工程学院毕业设计（论文）第一章概述1.1尿素的物理化学性质和用途1.1.1尿素的物理性质分子式：CO(NH2)2，分子量60.06，因最早由人类及哺乳动物的尿液中发现，故称尿素。纯净的尿素为无色、无味针状或棱柱状晶体，含氮量为46.6%，工业尿素因含有杂质而呈白色或浅黄色，工业或农业品为白色略带微红色固体颗粒无臭无味。密度1.335g/cm3。熔点132.7℃。超过熔点则分解。尿素较易吸湿，贮存要注意防潮。尿素易溶于水和液氨，其溶解度随温度升高而增大。1.

6、1.2尿素的化学性质易溶于水、醇，不溶于乙醚、氯仿。呈微碱性。可与酸作用生成盐。有水解作用。在高温下可进行缩合反应，生成缩二脲、缩三脲和三聚氰酸。加热至160℃分解，产生氨气同时变为氰酸。因为在人尿中含有这种物质，所以取名尿素。尿素含氮(N)46％，是固体氮肥中含氮量最高的。尿素在酸、碱、酶作用下（酸、碱需加热）能水解生成氨和二氧化碳。对热不稳定，加热至150~160℃将脱氨成缩二脲。若迅速加热将脱氨而三聚成六元环化合物三聚氰酸。（机理：先脱氨生成异氰酸（HN=C=O），再三聚）。在氨水等碱性催化剂作用下能与甲醛反应，缩聚成脲

7、醛树脂。与水合肼生成氨基脲2NH3+CO2→NH2COONH4→CO(NH2)2+H2O粒状尿素为粒径1~2毫米的半透明粒子，外观光洁，吸湿性有明显改善。20℃时临界吸湿点为相对湿度80％，但30℃时，临界吸湿点降至72.5%，故尿素要避免在盛夏潮湿气候下敞开存放。目前在尿素生产中加入石蜡等疏水物质，其吸湿性大大下降。1.1.3尿素的用途尿素是一种高浓度氮肥，属中性速效肥料，也可用来生产多种复合肥料。在土壤中不残留任何有害物质，长期施用没有不良影响，但在造粒中温度过高会产生少量缩二脲，又称双缩脲，对作物有抑制作用。我国规定肥料

8、用尿素缩二脲含量应小于0.5%。缩二脲含量超过1%时，不能做种肥，苗肥和叶面肥，其他施用期的尿素含量也不宜过多或过于集中。尿素是有机态氮肥，经过土壤中的脲酶作用，水解成碳酸铵或碳酸氢铵后，才能被作物吸收利用。因此，尿素要在作物的需肥期前4~8天施用。-18-化工与环境工程学院