内蒙古工业大学本科认识实习报告1 前言自本世纪 20 年代起，合成尿素生产经历了60 多年的发展，我国60年代中期引进荷兰斯塔米卡本公司的水溶液全循环法工艺。1986 年我国小型氮肥厂碳铵改产尿素的技术改造在山东邹城等三个小型氮肥厂水溶液全循环工艺实验装置上相继获得成功。小型尿素装置的生产呈现出产量增加，能耗降低，产品质量提高的可喜局面。目前我国大型厂多采用的是二氧化碳气提法和溶液全循环改良C 法，小型厂绝大多数采用水溶液全循环法。 水溶液全循环制尿素是指将尿素合成反应后的物料分段减压；加热使其中未反应的甲铵分解和游离氨解析出来，并逐段将氨和二氧化碳冷凝成液氨和吸收成氨基甲酸铵水溶液，用泵加压返回合成系统中去循环利用。水溶液全循环法制尿素一般可分为： 原料的压缩和净化、 尿素合成、循环吸收、尾气吸收与解析、蒸发和造粒几个工序。 本次认识实习报告所分析的为年产大约在4 万吨左右的小型尿素生产厂的大体流程。 由于水溶液全循环法有大概三种形式，以下做出比较分析及选择。1、传统水溶液全循环法中，未反应物经三段分解、三段吸收，流程较长，分解消耗热能较多；分解器冷凝温度低，在吸收冷凝循环中放出的热能都需要用冷却水带走，未能得到利用，只有一段分解气的少量热量用于一段蒸发，能耗高。2、改良 C 法采用较高的合成压力和温度，并取较高的氨碳比和较低的水碳比，转化率高， 降低了分解循环吸收的负荷。 但热回收利用不高， 总能量消耗低于传统水溶液全循环法。3、UTI 热循环法采用等温合成塔，二氧化碳转化率高，减少了循环甲铵量和下游设备尺寸。原料二氧化碳有40%进入中压系统， 节省压缩耗能。 另外采用工艺物料之间互相换热， 除第一分解器使用外供蒸汽外，其它不借助中间蒸汽， 所以热能充分利用。所以本次认识实习主要分析UTI 热循环法制尿素的流程与主要设备分析。在此次研究与实习中能让我们对工厂的生产概况有初步的了解与认识，同时能培养我们独立思考问题与解决问题的能力。这还使我们能对书本上的知识增加感官认识，能将实际与理论结合起来。由于查阅了大量的文献，在新式与老式生产流程中做了比较与分析，所以反反复复做了大部分的修改，如有不妥之处望老师指正，敬请见谅。内蒙古工业大学本科认识实习报告2 原料及产品的物化性质本实验报告主要分析UTI 热循环法制尿素。 原料为二氧化碳和氨。 二氧化碳为无色无味气体其比重约为空气的1.53 倍，临界温度为 31.06 临界压力为 7.35MPa 它的化学性质不活泼， 但与强碱有剧烈反应， 在一定催化剂及条件下还能参与多种化学反应。氨气通常情况下是无色刺激性气味，极易溶于水，易液化，液氨可作致冷剂。尿素工业或农业品为白色略带微红色固体颗机无臭无味。密度1335g/cm3 。熔点1327。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。尿素的用途很广泛，主要用于肥料，饲料和工业原料。下面介绍尿素的物料流程和主要的工艺流程及特点。 小型尿素装置的生产工艺流程尿素的生产方程式： 2NH3+CO2=(NH3)2CO+H2O+Q 一 原料的压缩和净化原料二氧化碳有60%进入合成塔，其余40%进入中压系统，起提气剂作用，最后以甲铵液形式送入合成塔。 原料液氨在泵出口加入少量钝化空气，经预热后有 70%自合成塔顶进入盘管，其余30%则从合成塔底引入，保持全塔平衡。二 尿素的合成合成塔出料减压至2.6MPa（绝对压力），进入液体分布器6，进行闪蒸，将合成出料先行气液分离，液体则减压到2.3MPa（绝对压力），进入第一分解器7，第一加热器 8 和第一分解器 9，气液再次分离。第一分离器采用CO2气提。出第一分离器的液体减压到 0.2MPa，进入第二解析器10 和第二分离器 11.此处得到已相当纯净的70%尿液，再进入尿液浓缩器12，被蒸发浓缩到86%88%。从分离器即可得到液体尿素产品。三 循环回收从第二分离器出来的气体进入第二冷凝器，将不冷凝气体中微量氨回收后，惰性气体排入大气。出第二冷凝器的液体是稀甲铵液， 经回流冷却器 5 放出一部分热量，再至第一分解器壳侧， 与第一分离器来的气体混合。 这些气液混合物经第一分解器7、第二分解器 10、尿素浓缩器12、甲铵加热器14、氨回热器 15，最后在第一冷凝器16 中用冷却水冷凝为浓甲铵液，由高压甲铵泵18 加压，再经甲铵加热器14 返回合内蒙古工业大学本科认识实习报告3 成塔。四 尾气吸收与解吸从第一冷凝器分出的气体包括惰性气体及与他平衡的氨气，在惰性气体洗涤器17 中被冷凝吸收。冷凝吸收的氨水返回第一冷凝器，回收气体中微量的氨后排放入空气中。收集在冷凝液收集槽中的冷凝液送水解解析系统回收其中的NH3和 CO2，废液达到排放标准后排放。五 蒸发造粒从分离器送来的熔融尿素由熔融泵送往造粒塔顶部的旋转喷头进行造粒。造粒塔底部得到的成品颗粒尿素由皮带机送包装楼称量包装。内蒙古工业大学本科认识实习报告4 水溶液全循环法制尿素工艺流程简图1-CO2压缩机； 2-空气压缩机； 3-高压氨泵； 4-合成塔； 5-回流冷却器； 6-流体分离器； 7-第一分解器； 8-第一加热器； 9-第一分布器； 10-第二分解器；11-第二分离器； 12-尿液浓缩机； 13-浓缩分离器； 14-甲铵加热器； 15-氨回热器；16-第一冷凝器； 17-惰性气体洗涤器； 18-高压甲铵泵； 19-低压甲铵泵；20-第二冷凝器； 21-尿素产品泵内蒙古工业大学本科认识实习报告5 塔设备的分析塔设备的作用是实现气 （汽）液相或液液相之间的充分接触，从而达到相际间的传质与传热的目的。目前工业上应用最广泛的塔设备为：填料塔、板式塔。尿素合成塔是生产尿素的关键设备。由于尿素生产系统中大部分都是尿液或NH3-CO2-H2O 三元溶液，它们熔点都比较高，如果使用板式塔极易反应结晶堵塞，会使生产无法正常进行。因此，为了稳妥起见，在尿素生产中的塔设备常采用填料塔。填料塔具有如下优点：生产能力大，分离效率高，压力降小，持液量小，操作弹性大等。在本流程中尿素合成塔的，尿素合成塔的操作条件是压力20MPa,温度 190，氨碳比 44.2，水碳比 0.86，二氧化碳转化率可达74%。该合成塔是一个内部换热室的等温反应器。它是由壳体、热管和隔板组成的。热管作为主要的传热元件，是一种具有高导热性能的传热装置。其工作原理为：二氧化碳、预热了的液氨（含有钝化作用空气）和返回的甲铵液一起自塔顶进入设备塔内的盘管中，进行合成甲铵反应， 并放出热量传到盘管以外。 盘管的下端形成开口的罩式分布器，反应液自此流出， 又与一部分液氨混合， 在从下而上流动， 此时进行甲铵脱水的吸热反应。这样盘管内外热量匹配，最后达到塔顶。此种管壳式换热塔设备在设计与使用的过程中要注意流体流径的选择，要注意管程和壳程各走哪种流体。它的主要优点是传热面积大，传热系数高，流体流动较快，物料停留时间短，耐高温，高压，结构简单。这种塔在工业上应用较为广泛，一般在制糖工业，合成氨工业上也有应用。此塔在UTI 热循环法制尿素生产过程中节能减排的环节中起到了重要的作用。此塔意结构识图见下页。内蒙古工业大学本科认识实习报告6 泵的选择与分析泵是把机械能转化成液体的能量，用来增压输送液体的机械。 在认识实习郑红娜老师的讲解中我对泵有了更深一步的感性认识，因此下面我要对流程中用到的泵做出分析。在该流程中有高压氨泵、高压甲铵泵、低压甲铵泵、尿素产品泵等，同样考虑到尿素生产中物料具有很强的腐蚀性所以在选择上应选用耐腐蚀的泵。下面对一些泵做出简要的分析：离心泵，输送温度下液体黏度不宜大于650mm2/s，否则泵的效率较大，流量较大，扬程相对较低；液体中溶解或夹带的气体不宜大于5%（体积） ；液体中含有固体颗粒时，宜选用特殊离心泵。旋涡泵，输送温度下液体黏度不大于35mm2/s、温度不大于 110、流程较小杨程较高，液体中允许含有05%（体积）气体。容积式泵，输送温度下液体黏度高于650mm2/s;流量较小且扬程高时，宜选用往复式；液体中允许稍大于5%（体积） 。液体需要准确计算时，可选用柱塞式计量泵，盘旋的管道为物料的反应提供了充足的反应空间， 并且盘管将塔内填满，在保温与传热过程中起到了很好的作用。 管外的反应液与一部分液氨也能够充分的利用反应热进行甲铵脱水的吸热反应，此时管内放出的热量正好能被管外反应吸收， 而不用排热与加热，这样的设计很好的利用了热能。内蒙古工业大学本科认识实习报告7 液体要求严格不漏时，可选用隔膜计量泵；润滑性能较差的液体不宜选用齿轮泵。在各种尿素生产工艺流程中高压氨泵和高压甲铵泵通常采用往复式柱塞泵。但是所输送介质液氨和氨基甲酸铵性质是渗透性强及强腐蚀性。因此柱塞密封填料使用寿命不长，泵体机械故障多，并有流量脉动的缺点，设备费用和维修费用较高。而低压甲铵泵、尿素产品泵由于要求泵的扬程不易变化过大，因此都选择离心泵。内蒙古工业大学本科认识实习报告8 心得体会在此次认识实习报告的攥写过程中，翻阅了很多关于化工工艺流程方面的资料，最后选择以小型尿素合成厂的工艺流程来分析说明，因为我认为在众多的化工产品生产中尿素生产所涉及的单元操作比较有典型性。在确定分析尿素生产方法的时候我开始选用的是传统水溶液全循环法，但是工艺流程过于繁琐与复杂， 在热能的利用方面也是差强人意，能耗过高。 后来又查找了改良 C 法，但是热回收利用不高。最后在比较过程中选择了UTI 热循环法，它具有二氧化碳转化率高， 能耗少，热能充分利用等优点。 因此在写的过程中又对原来已经写好的工艺流程做了大幅度的修改。 在修改过程中我更深刻的认识到传统水溶液全循环法的不足之处。在实验报告写的过程中增强了自己对化工行业的初步感性的认识，知道了一个比较完整的工艺流程， 并且对其中单元操作与泵的选用进行了分析，在此更加深刻的理解了课本上的知识， 是在学习过程中第一次将理论与实践结合。才发现在工艺流程中没有一个设备的选用是完美的，因为课本中的理想状态在实际中是不存在的。所有的设备有利必有弊， 所以在此我也初步学会了对工业设备选择的利弊衡量与分析，尤其体现在对泵的选择上。另一个深刻的体会就是知道了节能减排在工业生产中的重要性，而能做到节能减排需要的就是科学技术与创新精神， 现在我们所使用的也是被认可的节能技术是美国尿素技术公司开发的技术。我想在使用他们技术的同时也增加了我们的产权使用费用，所以我希望我们在以后的工作学习中要善于思考与研究，发现一个更加节约能耗的工艺流程。在写认识实习报告的这三周里，很少有大段空闲的时间， 所以每一次查阅的资料都是断断续续的夹在空闲时间里，所以在最后的整理与选择中更显有些慌乱。但是感觉这段时间过的还是很充实与有意义的，因为我所收获的不仅仅是这一篇较完整的实习报告。更多的是对工业生产中的了解与对所学知识的应用，还在一定的程度上培养了学工科课程的学习思维， 我相信这些收获是在没有经过辗转的思考与权衡下得不来的。所以这些天的努力我想是非常值得的。内蒙古工业大学本科认识实习报告9 参考文献（1） 陈观平 赵元凯主编的尿素生产工艺与操作中国石化出版社， 1993.7 （2） 陈五平主编无机化学工艺学化学工艺出版社2002.253298 （3） 袁一主编尿素化学工艺出版社1996.113 （4） 黄振仁 魏新利主编过程装备成套技术指南化学工艺出版社2002 （5） 百度文库（6） 郑津洋 董其伍 桑芝富主编设备设计化学工艺出版社2005 （7） 中国寰球化学工程公司主编 氮肥工艺设计手册化学工艺出版社1988 致谢在本次的认识实习过程中首先感谢学校给我们这次认识学习的机会，使我们将理论和实际结合，同时感谢我们化工原理任课教师高智老师生动风趣的为我们教授这门课程，使我