6尿素生产方法原理-尿素溶液的蒸发(课堂PPT)课件.ppt
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- 尿素 生产 方法 原理 溶液 蒸发 课堂 PPT 课件
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1、.1复习复习高压气提分离系统高压气提分离系统l中低压循环系统:中压级和低压级,中低压循环系统:中压级和低压级, 中压:中压:1.82.0MPa;低压:;低压:0.30.4MPa。未反应物回收循环的意义未反应物回收循环的意义分解和回收的措施分解和回收的措施多级原则的概念多级原则的概念.2l低压循环的压力,一般取为低压循环的压力,一般取为0.3-0.4MPa0.3-0.4MPa左右。左右。l压力越低,越容易从尿液中将压力越低,越容易从尿液中将NHNH3 3和和COCO2 2逐出,但返回的逐出,但返回的回收液浓度将更低(即加水量回收液浓度将更低(即加水量),温度也降低。),温度也降低。l如果压力更低
2、,就需要加更多的水才能将同样多的如果压力更低,就需要加更多的水才能将同样多的NHNH3 3和和COCO2 2吸收下来,也是不利的。吸收下来,也是不利的。低压分离回收低压分离回收.3 尿液首先进入分解器尿液首先进入分解器 ( (或称分解塔或称分解塔) )。由于压力降低而由于压力降低而立即有大量的气体闪蒸出来立即有大量的气体闪蒸出来。为提高。为提高NHNH3 3和和COCO2 2转入气转入气相的分率相的分率( (工业上亦称之为总氨蒸出率和甲铵分解率工业上亦称之为总氨蒸出率和甲铵分解率) ),需要加热提高温度需要加热提高温度。中低压分解循环中低压分解循环中低压循环,均包括合成中低压循环,均包括合成尿
3、素溶液的减压加热分尿素溶液的减压加热分解解、分解气的冷凝吸收分解气的冷凝吸收两部分。两部分。分解气的冷凝吸收条件,应力求在分解气的冷凝吸收条件,应力求在压力、温度和压力、温度和加水量之间取得最佳配合加水量之间取得最佳配合,以使加水量少,而吸,以使加水量少,而吸收和冷凝要完全、而且不要析出固体结晶。收和冷凝要完全、而且不要析出固体结晶。.4l1尿素合成液分离的原理是什么?工业上是如何对分尿素合成液分离的原理是什么?工业上是如何对分离物进行回收的?离物进行回收的?l2气提原理是什么?常用的气提剂有哪些?气提法的气提原理是什么?常用的气提剂有哪些?气提法的优点是什么?优点是什么?l3尿素高压合成圈是
4、如何构成的(过程、设备)?其尿素高压合成圈是如何构成的(过程、设备)?其主要任务是什么?主要任务是什么? l4中压循环的压力的是如何选择确定的?中压段的任中压循环的压力的是如何选择确定的?中压段的任务是什么?务是什么? 未反应物的分离与回收未反应物的分离与回收作业题二作业题二.5尿素生产的工艺流程尿素生产的工艺流程 80%尿液去尿液去蒸发冷结系统蒸发冷结系统 液液NH3CO2氨冷器合成塔合成塔甲铵气提塔气提塔中压合成塔中压合成塔低压合成塔低压合成塔真空合成塔真空合成塔氨冷器氨冷器2氨冷器氨冷器1中压吸收塔中压吸收塔低压吸收塔低压吸收塔真空冷凝器真空冷凝器lg1.8MPa1550.45MPa14
5、00.08MPa110.62.3 2.3 尿素溶液的蒸发尿素溶液的蒸发2 2、理解尿素溶液加工的工艺流程。、理解尿素溶液加工的工艺流程。教学目标教学目标1 1、掌握尿素溶液蒸发的基本原理和、掌握尿素溶液蒸发的基本原理和 工艺条件的选择。工艺条件的选择。.71 1、尿素蒸发的基本原理、尿素蒸发的基本原理l尿素溶液蒸发:将溶液加热到沸腾,尿素溶液蒸发:将溶液加热到沸腾,使其中的水使其中的水汽化而与尿素分离的过程汽化而与尿素分离的过程。l蒸发浓缩的必要性:经减压、加热分解循环后,蒸发浓缩的必要性:经减压、加热分解循环后,得到尿素含量为得到尿素含量为70%-75%70%-75%,NHNH3 3和和CO
6、CO2 2含量之和在含量之和在1%1%左右的尿素水溶液左右的尿素水溶液;若将其加工成固体产品,还;若将其加工成固体产品,还需经过蒸发工序,需经过蒸发工序,浓缩成含水量较少(浓缩成含水量较少(1%1%)的熔)的熔融物融物方可造粒。方可造粒。.82 2、尿素溶液蒸发过程的副反应及防止、尿素溶液蒸发过程的副反应及防止l水解反应水解反应:在沸腾的尿素溶液中,水解更为在沸腾的尿素溶液中,水解更为剧烈。剧烈。l缩合反应缩合反应:缩二脲的生成率随温度的增加而缩二脲的生成率随温度的增加而增加;而在一定温度下,随着尿素溶液浓度增加;而在一定温度下,随着尿素溶液浓度的增高。的增高。在尿素生产各工序中副反应都有可能
7、发生,但在尿素加在尿素生产各工序中副反应都有可能发生,但在尿素加工过程中尤为显著。工过程中尤为显著。要防止水解与缩合反应,蒸发过程应在尽可能低的温度下要防止水解与缩合反应,蒸发过程应在尽可能低的温度下进行,并在很短的时间内完成。进行,并在很短的时间内完成。.93 3、蒸发工艺条件的选择、蒸发工艺条件的选择l蒸发工艺条件的选择,除了应满足蒸发工艺条件的选择,除了应满足沸腾蒸发沸腾蒸发的一般要求外,更要的一般要求外,更要尽量减少副反应尽量减少副反应的发生,的发生,以保证尿素的产量和质量。以保证尿素的产量和质量。 尿素溶液的蒸发涉及到尿素和水的二元体系相图尿素溶液的蒸发涉及到尿素和水的二元体系相图.
8、1010压力线(气液平衡线):压力线(气液平衡线):溶液在该压力下的沸点溶液在该压力下的沸点相图性质:相图性质:线:液固平衡线线:液固平衡线 尿素的溶解度线尿素的溶解度线 冰的饱和线冰的饱和线高压力时,无固相出现高压力时,无固相出现0.10MPa1300.05MPa112结论:尿素溶液的沸点与其浓度和蒸发操作压力有关。结论:尿素溶液的沸点与其浓度和蒸发操作压力有关。.11 3 3、小于、小于0.0263 MPa0.0263 MPa时,时,沸点压力线和结晶线相交,沸点压力线和结晶线相交,就可能产生尿素结晶。就可能产生尿素结晶。1 1、大于、大于0.0263MPa0.0263MPa,沸点压力线位于
9、结晶线之上,不,沸点压力线位于结晶线之上,不会有结晶析出。会有结晶析出。2 2、若采用一段蒸发将尿、若采用一段蒸发将尿液从液从75%75%浓缩至浓缩至99.7%99.7%,虽,虽无结晶析出,但势必将温无结晶析出,但势必将温度提得太高,结果加剧副度提得太高,结果加剧副反应发生。反应发生。蒸发操作压力的选择蒸发操作压力的选择.12l据以上分析据以上分析,采用减压蒸发可以降低尿素溶液的,采用减压蒸发可以降低尿素溶液的沸点,防止副反应的发生。沸点,防止副反应的发生。实际生产过程中,蒸实际生产过程中,蒸发过程不能在一个压力段进行,常分为两段。发过程不能在一个压力段进行,常分为两段。l压力的选择必须考虑蒸
10、发出大部分水和尿素不致压力的选择必须考虑蒸发出大部分水和尿素不致结晶为宜,否则将堵塞蒸发设备的加热管道,影结晶为宜,否则将堵塞蒸发设备的加热管道,影响操作。响操作。尿液蒸发过程的设计尿液蒸发过程的设计.1313典型的两段蒸发的工艺条件典型的两段蒸发的工艺条件真空减压蒸发真空减压蒸发一段:压力一段:压力0.033MPa0.033MPa,温度,温度130130,尿液从,尿液从75%75%浓缩到浓缩到95%95%;蒸出大量水分,随着浓度的提高,温度也不断;蒸出大量水分,随着浓度的提高,温度也不断上升,副反应明显,所以一段蒸发只能到一定的浓度。上升,副反应明显,所以一段蒸发只能到一定的浓度。二段:压力
11、二段:压力0.0033-0.0067MPa0.0033-0.0067MPa,温度,温度140140(使尿素(使尿素熔融物保持流动性,防结晶),可使尿液浓缩到熔融物保持流动性,防结晶),可使尿液浓缩到99.7%99.7%,且不会有结晶出现。,且不会有结晶出现。 .144 4、尿素溶液加工的工艺流程、尿素溶液加工的工艺流程.15l闪蒸:低压分解后来的尿液,经自动减压阀减为闪蒸:低压分解后来的尿液,经自动减压阀减为常压常压,进,进入入闪蒸槽闪蒸槽1 1,闪蒸槽内压力为,闪蒸槽内压力为0.06MPa0.06MPa。它的出口气管与一。它的出口气管与一段蒸发分离器段蒸发分离器6 6出口管连接在一起,其真空
12、度由蒸汽喷射出口管连接在一起,其真空度由蒸汽喷射泵泵1717产生。产生。l由于减压,部分水分和氨、二氧化碳气化由于减压,部分水分和氨、二氧化碳气化吸热吸热,使尿素温,使尿素温度下降到度下降到105105110110。出闪蒸槽。出闪蒸槽尿液质量分数约尿液质量分数约74%74%左右左右进入尿液缓冲槽进入尿液缓冲槽2 2,槽内有蒸汽,槽内有蒸汽加热保温管线加热保温管线。然后,尿。然后,尿液由尿液泵液由尿液泵3 3打入尿液过滤器打入尿液过滤器4 4除去杂质,送入一段蒸发加除去杂质,送入一段蒸发加热器热器5 5。尿液的闪蒸、过滤尿液的闪蒸、过滤l作用:可减少加热蒸汽的耗量。作用:可减少加热蒸汽的耗量。.
13、16一段蒸发加热、分离一段蒸发加热、分离l在在一段蒸发加热器一段蒸发加热器5 5内,用蒸汽管外加热,使内,用蒸汽管外加热,使尿液温升至尿液温升至130130左右。由于减压加热,部分左右。由于减压加热,部分水分气化后进入一段蒸发分离器水分气化后进入一段蒸发分离器6 6,一般蒸发,一般蒸发分离器内部压力约为分离器内部压力约为0.02630.02630.0333 MPa0.0333 MPa,该压力由蒸汽喷射泵该压力由蒸汽喷射泵1717产生,气液分离后,产生,气液分离后,尿液质量分数约为尿液质量分数约为95%95%96%96%,进二段蒸发加,进二段蒸发加热器热器7 7。.17二段蒸发加热、分离二段蒸发
14、加热、分离 在二段蒸发加热器在二段蒸发加热器7 7内,用蒸汽加热至内,用蒸汽加热至140140左左右,其压力维持在右,其压力维持在0.0033 MPa0.0033 MPa。由于减压加热,。由于减压加热,残余水分气化后进入二段蒸发分离器残余水分气化后进入二段蒸发分离器8 8进行气进行气液分离。液分离。 二段蒸发加热器的真空度二段蒸发加热器的真空度靠蒸汽喷射泵靠蒸汽喷射泵1818、2020、2222产生。产生。二段蒸发分离器出来的尿液质量分数二段蒸发分离器出来的尿液质量分数为为99.7%99.7%,进入熔融尿素泵,进入熔融尿素泵9 9,打入造粒塔。,打入造粒塔。.1818长管升膜式蒸发器:溶液停留
15、时间短长管升膜式蒸发器:溶液停留时间短,表面传热系数大。,表面传热系数大。预蒸发器:将尿液预先浓缩,减少加预蒸发器:将尿液预先浓缩,减少加热蒸汽的耗量。热蒸汽的耗量。蒸汽喷射器:实现减压操作。蒸汽喷射器:实现减压操作。 5 5、蒸发过程主要设备、蒸发过程主要设备.19尿液浓缩过程尿液浓缩过程l合成塔:合成塔:40%40%l汽提塔:汽提塔:45%45%l中压甲铵分解器:中压甲铵分解器:60%60%l低压甲铵分解器:低压甲铵分解器:70%70%l真空预浓缩器:真空预浓缩器:85%85%l一段蒸发加热器:一段蒸发加热器:95%95%l二段蒸发加热器:二段蒸发加热器:99.7%99.7%l造粒造粒.2
16、020 概念:概念:利用尿素的溶解度随温度的降低而降低的关系,将利用尿素的溶解度随温度的降低而降低的关系,将较高温度下的尿素溶液冷却而析出。较高温度下的尿素溶液冷却而析出。2.4 2.4 尿素的结晶和造粒尿素的结晶和造粒缺点:缺点:结晶尿素呈粉末或细晶,不便于施用,易结块。结晶尿素呈粉末或细晶,不便于施用,易结块。优点:优点:结晶尿素的加工过程中结晶尿素的加工过程中温度较低,副反应少温度较低,副反应少,可作可作低缩二脲含量低缩二脲含量的化肥使用,也用于工业。的化肥使用,也用于工业。 2.4.1 2.4.1 尿素的结晶尿素的结晶.2121常压法:常压法:在常压下将尿素溶液在常压下将尿素溶液浓缩至
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