二氧化碳CO2氨气生产尿素工艺的设计

第一章 
1.1简介
用原料二氧化碳或氨气在合成压力下,将尿素熔融物气提,使其中的氨基甲酸铵分解,返回合成系统。如用氨进行汽提,称为氨汽提法[1]
合成塔排出的合成反应液在合成压力和较高温度下,在汽提塔内与气提气逆流相遇,将氨和二氧化碳从尿液中分解出来,然后将气体导入高压甲铵冷凝器内,化合冷凝为甲铵液,放出热量用于副产蒸汽。动力消耗较低,经济效果明显。
1.2工艺的优缺点
⑴优点
①高氨碳化,高转化率;由于合成塔采用高氨碳比操作,使合成塔中二氧化碳转化率提高,加上采用钛材的降膜式汽提塔,使汽提操作温度可以高达200℃。在汽提塔内由于过剩氨的自汽提作用,使甲铵分解率提高,从而减少低压部分的负荷。
②采用甲铵喷射泵,使合成高压设备水平布置。不仅节省了高框架,同时也方便了安装检修。
③热利用效率高,能耗低。
④操作弹性大,易于操作控制。
由于合成采用高氨碳比,汽提塔采用钛管,使封塔时间可以较长,有利于装置的开停车操作,也减少了因排放所需的贮槽容积。
⑤爆炸危险小,由于使用钛材,加入的钝化空气少,避免了爆炸混合物的生成。
⑥原料器损失少。由于加入钝化空气量少,所以惰性气放空量少,原料损失少。
⑵缺点
占地面积相对较大,流程长,设备多,相互制约性强,控制点多,技术素质要求高等。
1.3基本原理
使尿液中的甲铵按下述反应分解为过程,反应方程如下:
                                (1-1)
此反应为可逆吸热,体积增大的反应。
我们只要提供热量,降低压力或者降低气相中某一组分的分压,都可以使反应向右进行,以达到分解甲铵的目的。汽提法是在保持压力与合成塔相同的条件下,在供给热量的同时,采用降低气相中某一组分(或都降低)的分压的办法来分解甲铵的过程[2]
当温度为t℃时,纯态甲铵的离解总压力与各组分()的分解压的关系,按以上化学方程式可作如下表示:
设总压为,则从反应式中可以看到氨分解压力为2/3,二氧化碳分压为1/3,如反应式在温度为t℃时的平衡常数为,则:
                                                (1-2)
假如氨和二氧化碳之比不是2:1状态存在,在温度仍为t℃时,它的总压为P,其各组分的分压为:
                     
                     
分别为气体中氨,二氧化碳的分子分数,这样反应式在温度为时的平衡常数应为:
                      钢板切割        (1-3)
温度相同,平衡常数相等,所以温度为时t℃时
                                      (1-4)
水晶版画                                                    (1-5)
纯甲铵在某一固定温度下的离解压力为不变常数C,所以
                                                    (1-6)
从此式可以看出,当丙纶长丝趋近于1时,则必趋近于0,就趋近于0,则趋近于无穷大,即趋近于无限大,就是说甲铵液用通入,气相中几乎全为离子接地棒时(),P趋近于无限大,即甲铵的离解压力近于无限大。我们知道,如果在某温度下的离解压力大于操作压力,甲铵就会分解,此即globe7汽提法分解甲铵的理论基础。
趋近于1时,趋近于0,同理P趋近于无限大,即当甲铵液用气体通入,气相几乎全为时(),同样甲铵离解压力近于无限大,操作压力小于离解压力,甲铵就得到分解,这就是氨汽提法分解甲铵的理论基础。
斯那姆氨汽提尿素工艺是在与合成塔相同压力条件下,采用钛材的降膜式汽提塔,利用合成反应液中过剩的自气提作用,使甲铵得到分解,将溶液中的气提出来。
磨球
第二章  集团年产20万吨氨汽提尿素工艺流程介绍
2.1原料的供给
本装置的两种原料均来自合成氨装置。液氨压力不低于2.2MPa,温度40℃,进入装置界区的液氨存贮在氨贮槽V105,打入高压系统。第一台是氨升压泵P105,出口压力2.2MPa。第二台是高压氨泵P101,进一步加压到高压系统所需压力。高压液氨在氨预热器E107中预热至95℃,同时回收了低压气体的冷凝热。预热后的高压液氨压力为21.9MPa。作为氨基甲酸铵喷射器L101的动力,将循环的氨基甲酸铵液一并带入尿素合成塔R101底部。从合成氨装置进入界区的二氧化碳气体,温度不高于40℃,压力为0.04MPa,经二氧化碳压缩机入口液滴分离罐V111分离清除雾滴后进入由蒸汽透平驱动的双缸四段离心式二氧化碳压缩机K101,加压至15.9MPa。段与段之间有中间冷却器,但末级出来的二氧化碳直接送入尿素合成塔R101。在二氧化碳压缩机入口分离器V111后的管线上,加入一定量的空气,以钝化高压系统不锈钢设备的表面,使其免受反应物和产物的腐蚀[3]

本文发布于:2024-09-22 20:17:50,感谢您对本站的认可!

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