第一章尿素工藝概況 第一節(jié)化工基礎知識 （一）、化學基礎知識 1 .元素、原子與分子 世界上任何物質都是元素組成的。具有相同核電荷數的 通一類原子叫元素。采用一定的符號來表示各種元素，叫做 元素符號。尿素裝置所涉及到的主要元素有：

　氫（H H ）、碳（C C）、 氮（N N ）、氧（O O）、硫（S S）、鉻（ Cr、、鎳（ Ni、、鉬（ Me）等。

　分子是能夠獨立存在而仍具有該物質一卻化學特性的 最小微粒。用組成分子的各種原子的元素符號來表示這種分 子，就形成了分子式。

　尿素裝置中最常用的分子式: 物質名稱 二氧化碳 氫氣 空氣 尿素 縮二脲 分子式 CO H 2

　NHCQNH NHCQNH CQNH 物質名稱 氨 氧氣 氮氣 甲銨

　分子式 NH Q

　NHCQQNH

　 2 .化學反應 當兩種以上的物質相互作用產生化學變化時便發(fā)生了 化學反應。

　用元素符號和分子表示化學反應的等式叫化學方程式。

　它不僅表示了化學反應過程中，反應物轉化生成物的變化關 系。而且還表示了反應物轉化生成的過程的定量關系。

　（二）、化工基礎知識

　化工生產是以煤、石油、天然氣、水、空氣等天然資源 或農副產品為原料，經過一系列化學變化或化學處理為主要 手段， 改變物質原來的性質， 狀態(tài)和組成， 制成所需的產品 1 1．化工單元操作 化學工業(yè)的種類很多，涉及酸、堿、化肥、醫(yī)藥以及石 油化工等，它們所采用的生產方法、工藝流程、設備大小也 往往千差萬別，各有不同。它們之所以統(tǒng)歸化學工業(yè)范籌， 首先是因為這些工業(yè)過程中所用的原料最終變?yōu)楫a品，不僅 在物質上發(fā)生了變化，而且一般地都伴隨化學性質的變化， 而這些不同的生產過程都是一些基本操作組成，如流體的流 動與輸送、壓縮、分離、傳熱、蒸發(fā)、精餾、解吸、吸收、 冷卻、 破碎等操作， 我們把這些操作稱為化學基本單元操作。

　若干單元操作串聯(lián)起來就構成了一個化工產品的生產過程。

　在尿素的生產工藝中幾乎包括了所有的化工單元操作。

　2 2．化工單元操作分類 按照單元操作所遵循的基本規(guī)律不同可歸納為幾個基 本過程：

�。� 1 1）、動量傳遞過程：包括遵循流體動力學規(guī)律的一些 單元操作，如流體的流動與輸送、沉降、離心泵以及固態(tài)流 態(tài)化、空氣壓縮等。

�。� 2 2）、熱量傳遞過程：簡稱傳熱過程，包括主要遵循熱 交換基本規(guī)律的一些單元操作，如傳熱、蒸發(fā)、冷凝等。

　3 3）、質量傳遞過程：

　簡稱傳質過程， 即物質通過擴散， 從一個相轉移到另一個相的過程，包括蒸發(fā)、解吸、吸收、 干燥等單元操作。

　（ 4 4）、熱力過程：包括遵循熱力學規(guī)律一些單元操作， 如冷凍等。

�。� 5 5）、機械過程：包括遵循機械力學的一些單元操作， 如固體的粉碎，篩分等。

　3 3．化工單元操作簡介 （ 1 1）、傳熱：傳熱是化工生產中必不可少的操作過程。

　生產中的傳熱過程，通常都是在兩種流體之間進行的。某些 場合下粒狀固態(tài)物料也參與傳熱過程，如造粒的冷卻過程。

　實現冷、熱流體之間熱量傳遞的設備稱為換熱器。

　傳熱的基本方式有三種：傳導、對流、輻射。

�。� 2 2）、蒸發(fā)：通過加熱使溶液中的一部分溶劑汽化并除 去的操作，稱之為蒸發(fā)，蒸發(fā)是一個體現傳熱過程基本過程 的單元操作。

　蒸發(fā)操作一般都是在溶液的沸點下進行的。在蒸發(fā)過程 中，只有溶劑是揮發(fā)性物質，溶質是不揮發(fā)的，這就是說當 溶液被加熱沸騰后，只有溶劑汽化，溶質在整個過程中的數 量不變，這就使蒸發(fā)操作的顯著特點之一。

　進行蒸發(fā)操作的必備條件是：必須不斷的供給熱量和排 除已經汽化的蒸汽。

　根據蒸發(fā)時壓強的不同，可將蒸發(fā)操作分為常壓蒸發(fā)、 加壓蒸發(fā)和減壓蒸發(fā)三種類型 （ 3 3）、氣體吸收：氣體吸收是利用適當的液體吸收劑來 處理氣體混合物，以使其中的一種或多種組分由氣相轉入液 相的操作。吸收的基本依據是利用氣體混合物中各個組分在 吸收劑中的溶解度的不同，從而將其中溶解度最大組份分離 出來。

　尿素裝置中吸收塔的操作是為了回收氣體中有效成分， 如氨；同時減少有害氣體（ NH 3 、 H H 2 S 等）對環(huán)境的污染。由 此可見，吸收操作與提高產品質量，增加產量，降低消耗， 消除污染，保證人身體健康具有密切的關系。

　吸收操作的好壞，在很大程度上取決于能否選擇一種適 宜的吸收劑。

　（ 4 4）、干燥：利用加熱時固體物料中的濕分（包括水分 或其它溶劑）汽化并出去的操作成為干燥。根據熱能傳給濕 物料的方法不同，干燥可分為：間接加熱干燥、對流干燥、 輻射干燥和介電加熱干燥。

　（ 5 5）、解吸：解吸是吸收的逆過程，傳熱方向與吸收方 向相反——溶質由液相向氣相傳遞。其目的是回收液體中的 溶質和使吸收劑再生循環(huán)使用。

�。� 6 6）、蒸餾：化工生產中為了達到提純或回收有效組份 的目的，常常需要對液體均相混合物進行分離，蒸餾就是分 離液體均相混合物的單元操作，對混合物的分離總是利用其 中各組分某種性質的差異，蒸餾操作就是借助于液體混合物 中各組份揮發(fā)能力的差異而達到分離的目的。

　按蒸餾方式與分離程度分類，可分為簡單蒸餾、平衡蒸 餾（或叫閃蒸）和精餾。

�。� 7 7）、閃蒸：為連續(xù)操作的定常過程，帶有一定壓力和 溫度的尿液，經節(jié)流閥急劇減壓至規(guī)定壓力進入閃蒸器中。

　在閃蒸器中與規(guī)定的壓力下部分料液迅速汽化，從頂部進入 冷凝器中被冷凝成液體（其中易揮發(fā)組份含量較高）

　，進入 下一工序。另一部分為氣化的液體中易揮發(fā)的組分含量較 高，由閃蒸器底部抽出（成為底部產品）

　。

�。� 8 8）、精餾：工業(yè)上的精餾分離通常采用連續(xù)操作。其 主要設備包括精餾塔、再沸器（或循環(huán)加熱器）

　、冷凝器等。

　按操作壓強分：可分為常壓、加壓、減壓精餾。

　3 3．化工過程的基本規(guī)律 對千變萬化的各種化工生產過程都可以將其單元操作 歸納在幾個化工基

　本生產過程中，并遵循其各自的基本規(guī) 律，但這些基本過程又同時遵循著某些共同的規(guī)律，掌握和 運用這些過程的共同規(guī)律，有助于我們從工程觀點出發(fā)去分 析某個過程技術生的可行性和經濟上的合理性，這些共同的 規(guī)律是：

�。� 1 1）、質量守恒：在化工生產中，隨著過程的進行，物 質在不斷的起著變化，但在一個固定的系統(tǒng)或固定的設備 內，它必須符合：

　輸入的物料=輸出的物料量+物料的損失量 （ 2 2）、能量守恒：在化工生產中，除了物質的變化，還 必然伴隨著能量的轉換，例如：在流體流動與輸送中，就存 在流體的位能、動能、靜壓能或外加機械能的轉化問題，在 熱量的傳遞過程和質量傳遞過程中，也存在著冷熱流體之間 以及環(huán)境之間的熱量交換問題。根據能量守恒定律，在任何 一個系統(tǒng)中：輸入的物料=輸出的物料量+物料的損失量 （ 3 3）、平衡關系：在化工生產過程中，像固體的溶解與 結晶、氣體的吸收等操作過程，都是在一定條件下由不平衡 向平衡狀態(tài)轉化，以達到過程進行的最大限度。一個過程在 一定條件下能否進行，能進行到什么程度，都可以由平衡關 系推知。同時還能為生產操作條件的選擇和改進提供依據。

�。� 4 4）、過程的速率：

　平衡關系只說明過程的方向和極限， 而過程進行的快慢在工程上是比平衡關系更重要。單位時間 里的各種過程進行的變化稱之為過程的速率。過程的速率越 高，設備的生產能力越大，在同樣產量的條件下，設備尺寸 可以越小。過程的速率可以用如下基本關系表示：

　過程的速率=過程的推動力/過程的阻力 過程的推動力是過程在某一瞬間狀態(tài)的因素距離平衡 狀態(tài)因素的差額。

　在流體流動過程中， 它表現為位差或壓差； 在傳熱過程中它是冷熱流體的溫差；在傳質過程中，它是物 質的濃度差。構成過程阻力的因素很多，而且同

　樣是因過程 的性質不同而不同，提高過程速率的途徑在于加大過程的推 動力和減少過程的阻力。

　第二節(jié) 尿素的性質 尿素，是由于人及哺乳動物的尿液中含有這種物質而 得名。分子式為 C0(NH) 2 或寫成 HbNCONH NH 2 化學結構式：

　0= C

　 :" NH 2 在尿素工業(yè)生產中，常用符號“ Ur”來表示尿素。

　1 1、 物理性質 純粹的尿素為無色、無味、無嗅的針狀或柱狀晶體。

　工業(yè)尿素因含有雜質常為白色、淡黃色或淡紅色。純尿素 的理論含氮量為％，分子量為％。

　2 2、 化學性質 尿素呈微堿性，但不能使一般指示劑變色，與酸作用 可生成鹽類。

　例如，尿素與硝酸反應生成硝酸［ C0(NH) 2 HN0 ］。尿素 與磷酸作用生成磷酸尿素］ C0(NH) 2 . HkPO］。

　尿素與鹽類相互作用可生成絡合物。例如，尿素與硝 酸鈣反應生成 Ca(NQ) 2.

　4C0(NH) 2 。尿素與磷酸一鈣作用時， 反應如下：

　Ca(NQ) 2 . H20+ C0(NH) 2 ― (NH)

　(磷酸鈣) (磷酸尿素) + Ca(H2P04) + H20

　( (

　磷酸氫鈣) )

　尿素能與酸或鹽相互作用的性質，在復合肥料生產中 具有重要意義。

　尿素在水中易產生水解作用，生成氨和 CQ;在高溫下 易發(fā)生縮合反應，生成縮二脲、縮三脲等。這兩個性質在 尿素生產中都是不利因素，是較為重要的。

　在鹽酸作用下，尿素同甲醛反應生成甲基尿素；在中 性溶液中與甲醛反應生成二甲基尿素。

　第三節(jié) 尿素合成的基本原理 （一）

　、工業(yè)上生產尿素是在高溫高壓條件下進行的。

　—般認為是在液相中分兩步完成。

　第一步：氨和二氧化碳在水存在下生成甲銨：

　2NH 3 （液）

　+CQ （氣）

　^N^^CQQNH K 液）

　第二步：甲銨脫水生成尿素 NHCQQNH （液）

　E E （

　NH）

　2 （液）

　+HbQ （液）

　上述反應是在高溫下進行的。第一步反應只要能及時 移去反應熱，反應進行很快且易達到化學平衡，而第二步 反應即使在液態(tài)和供給熱量中利用第一步反應熱的條件 下，平衡轉化率只能達到 50 ? 70%。所以第二步反應是尿素 生產的控制步驟。

　合成尿素總的反應式為：

　2NH （液）

　+CQ （氣）一 （ NH）

　2 CQ （液）

　+HQ+Q 亦即合成尿素的總反應為逆放熱反應。

�。ǘ�）

　、氨基甲酸銨的生成 （ 1 ）、工業(yè)生產中的甲銨生成反應式為：

　2NHH

�。ㄒ海�

　+CQ （氣）

　 NH 4 C00NH （液）

　+Q （2 2）

　、甲銨生成的反應速度 常溫、常壓下，甲銨生成的速度相當緩慢，而且甲銨 極易分解；但當壓力在 a 980kPa 以上，溫度超過 150 C 時， 甲銨生成反應幾乎瞬時就可完成；液相中的二氧化碳大部 分轉化為甲銨。而且反應速度幾乎與壓力的平方成正比。

　在一定的范圍內提高溫度也能提高甲銨的生成速度。

　由此可見，為了加快甲銨生成速度，必須采用較高壓 力和與此壓力相適應的溫度。

　（3 3）

　、尿素的生成 ① 、甲銨脫水生成尿素的化學平衡 甲銨脫水生成尿素的反應為：

　NHCQQNH （液）

　CO（ NH 2 ）

　2 （液）

　+H 2 Q- Q

　上述反映在一定的溫度，壓力下進行，是一個可逆吸 熱反應。

�、� 、甲銨脫水生成尿素的反應速度 由尿素合成的反應機理可知，甲銨脫水是反應的控制 步驟，即決定尿素合成的速度。甲銨脫水的反應速度體現 于二氧化碳轉化率與溫度、時間的關系。

　第四節(jié) 尿素相關工藝及比較 （一）、尿素技術方案的選擇

　國際尿素生產工藝較多， 但國內尿素生產工藝主要有：

　水溶液全循環(huán)法， 2 C02 汽提法，氨汽提法三種。根據各種工 藝生產的特點、及生產廠家的實際運行情況，綜合評價這 三種：水溶液全循環(huán)法適用中、小型尿素裝置（ 4 4- -5 15 萬噸/ / 年）的生產，且生產技術成熟； 2 C02 汽提法和氨氣提工藝適 用于大中型尿素裝置（ 15- -2 52 萬噸/ /年）的生產。氨氣提法 與 2 C02 氣提法工藝相比，消耗比較接近，但是氨氣提法工 藝流程長，設備昂貴，且未國產化。

�。ǘ�）、下表為三種生產工藝特點對比表。

　消 耗 /T

　ur

　水溶液 C02 汽提法 氨汽提法 NH3 580 575 575 C02 Kg 775 Kg 750 Kg 750 Kg 循環(huán)水 150m 3

　100 m 3

　95 m 3

　電 KW/h 150 KW/h 120 KW/h 140 KW/h 蒸汽 T/h 1050 T/h 780 T/h

　 外送 Mpa 蒸汽

　180 Kg/Tur

　-藝 流 程 高壓圈設備 1 臺 5 臺 5 臺 中壓系統(tǒng) 有 無 有 低壓系統(tǒng) 有 有 有 脫氫 無 有

　 流程長 咼壓圈咼壓轉化率咼 咼壓圈轉化率咼

　 流程短 流程長 合 成 合成塔 c 188 183 188 操作壓力

　條 件 N/C

　H/C

　框架結構 中框架（ 3om 高框架（6om 中框架（3om

　國產化 完全國產化 國產化 Ti 材汽提塔進口 安全性 無脫氫 有脫氫安全可靠 安全可靠 投資比例 1 1

　 水溶液全循環(huán)法與氣提法尿素相比能量利用不合理， 消耗較高，流程較長，近幾年新建的大中型尿素已很少采 用該工藝。

　氨氣提法特點：工藝先進，消耗低，無高框架結構， 無爆炸危險，是該工藝的特點，但該工藝需購買國外專利 工藝包，裝置不能國產化，國外設備制造周期長，故不采 用該工藝。

　2 C02 氣提法特點：高壓圈操作壓力最低， 由于高壓轉化 率較高，裝置無中壓系統(tǒng)，該工藝采用 2 C02 脫氫技術，根 本上杜絕了生產中的爆炸危險性，該工藝流程短、設備少、 生產穩(wěn)定、消耗較低、投資較少，在國內有豐富的設計、 設備制造、生產經驗，近幾年新建的項目多為 2 C02 氣提法。

　第二章尿素裝置工藝流程敘述 第一節(jié)二氧化碳基本原理 合成尿素的反應一般在液相中分兩步來進行的 第一步：甲銨生成反應 2NH 3 （液）

　+CQ （氣）一 NH 4 C00NH （液）+,反應是 強放熱反應，反應速度快，容易達到化學平衡。

　第二步：甲銨脫水反應 NHCOONH（液）

　^NHCONH （液）

　+HbO （液）— 此反應是微放熱反應，主要是在液相中進行，且為控制 反應。

　第二節(jié)二氧化碳工藝流程 （一）

　、概述 本裝置采用二氧化碳氣體技術生產％熔融尿素，然后進 入 0 19000 造粒塔，利用上部旋轉噴頭造粒。尿素主裝置為 1400T/日，設計能力為 0 1400 噸/日。裝置主要包括：

　2 CO2 壓 縮、脫硫、脫氫，液氨升壓、尿素合成和汽提、循環(huán)、蒸發(fā)、 解吸水解、尿素造粒等工序。

　（二）

　、工藝流程說明 1 1.二氧化碳壓縮、脫硫、脫氫：

　從脫碳來的二氧化碳（ CO2> >%, H2 W% ）氣體，其溫 度 V 30 C, 壓力：（絕），經二氧化碳液滴分離器，經壓縮在 二段入口前與一定的空氣混合，空氣量為二氧化碳體積的 4 %。從壓縮二段出來的二氧化碳控制水冷溫度 60 C, 進入 水解槽有機硫水解，后進水冷器降溫 w 40 C, 經氧化鐵脫硫 槽脫硫后，去壓縮三段入口。四段出口二氧化碳為、 進入脫氫系統(tǒng)。開車時由中壓蒸汽在開工加熱器中將二氧化 碳溫度提高到》150 C, 以利于脫氫反應器中脫氫反應的進 行。脫氫反應器內裝鉑系催化劑，操作溫度：入口》 150 C 、 出口 w 200 C 。脫氫后二氧化碳含氫一 m 50PPm 經高壓 2 CO2 冷

　卻器用循環(huán)水冷卻降溫至 110 C 。二氧化碳壓縮機設 1 1- -1 1、 1 1- - 3 、 1 1- - 5 三個回路，用于調節(jié)生產負荷。

　2 2．液氨升壓：

　液氨來自合成氨裝置，壓力為（絕）

　，溫度為 40 C, 經 液氨過濾器進入液氨緩沖槽再到高壓液氨泵入口，主管上裝 有流量計。液氨經高壓液氨泵加壓到 （絕 ），高壓液氨泵是電 動往復柱塞泵，帶變頻調速，可以在 35％－ 110％的負荷范 圍內變化。在總控室由流量累積記錄器，從這個記錄器來判 斷進入尿素界區(qū)的氨量，高壓液氨送到高壓噴射器，作為噴 射物料，將高壓洗滌器來的甲銨液帶入高壓冷凝器。高壓液 氨泵以及高壓液氨泵出口以后管線均設有安全閥，以保證裝 置設備安全。

　3 3．合成和汽提：

　合成塔、汽提塔、高壓冷凝器和高壓洗滌器四個設備組 成高壓圈。這是本工藝的核心部分。這四個設備的操作條件 是統(tǒng)一考慮的，以期達到尿素的最大產率和最大限度的熱量 回收，以副產蒸汽。

　從高壓冷凝器底部導出的液體甲銨液和少量的未冷凝 的氨和二氧化碳，分別用兩條管線送入合成塔底。液相加氣 相物料 NH/C0 2 （摩爾比）為，溫度 165 C - - 170 C 合成塔內設有 11 塊篩板，形成類似幾個串聯(lián)的反應器， 塔板的作用是防止物料在塔內返混。物料從塔底至塔頂，設 計停留時間約 1 小時。二氧化碳轉化率可達 58％，相當于平 衡轉化率的 90％以上。

　尿素合成反應液從塔內上升到正常液位，溫度上升到 183 °C ? 185 C, 經過溢流管從塔下出口排出，經過液位控制 閥進入氣提塔上部，再經塔內液體分配器均勻地分配到每根 汽提管中，沿管壁成液膜狀下

　降。分配器液位高低，起著自 動調節(jié)各管內流量的作用。尿液在汽提管內均勻分配并在內 壁形成液膜下降，內壁液膜是非常重要的，否則汽提管將遭 到腐蝕。由塔下部導入的二氧化碳氣體，在管內與合成反應 液逆流相遇，氣提管外以蒸汽加熱，合成反應液中過剩氨及 未轉化的甲銨將被氣提蒸出和分解，從塔頂排出。尿液及少 量未分解的甲銨從塔底排出。氨蒸出率約 85％，甲銨分解率 約 75%。這是因為受了溫度的限制，高于 200 C 時管道就受 到嚴重的腐蝕。另外也受換熱面積和時間的限制。換熱面積 太大則尿液不能形成膜；加熱時間太長，則尿素水解和縮二 脲生成將會增多。在現有條件下，從汽提塔底排出的液體， 含有 8 8%的氨和 1 0 %的二氧化碳。

　尿液在汽提管內要有一定的停留時間，以提高分解率。

　管子太長或太短都是不利的。目前汽提管長 6 米。管數也不 能太多，以避免影響液膜的形成，汽提塔出液溫度控制在 155- - 170 C 之間。塔底液位控制在 m 150mm 左右，以防止二氧 化碳氣體隨液體流入低壓分解工段造成低壓設備超壓。

　從汽提塔頂排出的 180- - 185 C 的氣體，與新鮮氨及高壓 洗滌器來的甲銨在（絕）下混合一起進入高壓冷凝器頂部。

　高壓冷凝器是一個管殼式換熱器。物料走管內，管間走水用 于副產蒸汽，根據副產蒸汽的壓力高低，可以調節(jié)氨和二氧 化碳的冷凝程度。但要保留一部分氣體在合成塔內冷凝，以 便補償在合成塔內甲銨轉化為尿素所需熱量，以達到自熱平 衡。所以把控制副產蒸汽壓力作為合成塔溫度、壓力的條件 之一。

　為了使進入高壓冷凝器上部的氣相和液相得到更好的 混合，增加其接觸時間，在高壓冷凝器上部設有一個液體分 布器。在分布器上維持一定的液位，就可以保證氣相－液相 的良好分布。

　從合成塔頂排出的氣體，溫度約 183- - 185 C, 進入高壓 洗滌器。在這里將氣體中的氨和二氧化碳用加壓后的低壓吸 收段的甲銨液冷凝吸收，然后經高壓冷凝器再返回合成塔。

　不冷凝的惰性氣體和一定數量的氨氣，自高壓洗滌器減壓后 排出高壓系統(tǒng)，進入低壓吸收塔吸收后直接放空。

　高壓洗滌器分為三個部分：上部為預防爆炸而充滿惰性 氣體的空腔；中部為鼓泡吸收；下部為管式侵沒式冷凝段。

　從合成塔導入的氣體，先進入上部空腔，作為防爆的惰性氣 體（氨和二氧化碳之和不小于 89％），然后導入下部的侵沒 式冷凝段，與從中心管流下的甲銨液在底部混合，在列管內 并流上升進行吸收。吸收作用是生成甲銨的放熱反應。反應 熱由管間的冷卻水帶走，管內得到約 160 C 的濃甲銨液（水 為 23%; Q NH/CQ 為）。管間冷卻水從 80 C 升到 95 C 。

　95 C 的 水在高壓洗滌器循環(huán)水冷卻器中調節(jié)到 80 C （溫度不能再 低，以防管內結晶）

　，經高壓洗滌器循環(huán)水泵循環(huán)使用。在 下部侵沒式冷凝段未能冷凝的氣體，進入中部的鼓泡段。經 鼓泡段吸收后的氣體，尚含有一定數量的氨和二氧化碳進入 低壓吸收塔進形氨的回收。高壓洗滌器前設有安全閥。

　從合成塔至高壓洗滌器的管道，設有安全閥外，還設有 分析取樣閥。通過氣相的分析，測得氣相中氨、二氧化碳和 惰性氣體含量，從而可以判斷合成塔的操作是否正常。

　從高壓洗滌器中部溢流出的甲銨液 , ,其壓力與合成塔頂 部的壓力相等。為將其引入較高壓力的高壓冷凝器 （

　約高出

　必須用高壓噴射泵。

　來自高壓液氨泵的液氨， 壓力約為 16Mpa （絕），進入高壓噴射器，將高壓洗滌器來的甲銨升壓，二 者一起進入高壓冷凝器的頂部。高壓噴射器設在與合成塔底 部相同的標高。

　根據生產要求將高壓系統(tǒng)的主要參數均指示在控制盤 上。由操作人員根據各參數變化的傾向，加以全面考慮或分 析，以手控進行適當的調整。此外，必要時也可分析合成塔 上部氣相組份，從而判斷合成塔內的操作條件是否正常來調 節(jié)有關參數。

　為了保護設備的安全，高壓系統(tǒng)在必要位置設有安全閥 及超壓報警器等。

　4 4．循環(huán)系統(tǒng)：

　來自汽提塔底部的尿素 - -

　甲銨溶液，經過汽提塔的液位 控制閥減壓到（絕）

　，溶液中％的二氧化碳和 69％的氨得到 閃蒸，并使溶液溫度從 170 C 降到 107 C ，氣—液混合物進 入精餾塔頂。精餾塔上部為填料塔，起著氣體精餾作用，下 部為分離器。經過填料段下落的尿素—甲銨流入循環(huán)加熱 器。用高壓冷凝器副產的 （絕）蒸汽加熱。溫度升高到 135 C, 甲銨進一步分解，而后進入精餾塔下部的分離器分離。尿液 經液位控制閥流入閃蒸槽，氣體上升到精餾塔填料段，精餾 后的氣體導出精餾塔，送到侵沒式低壓甲銨冷凝器。在此， 兩相并流上升進行吸收，吸收時產生的熱量，被冷凝器中的 低調冷卻水帶走。此低調冷卻水經低壓甲銨冷凝器循環(huán)水泵 送低壓甲銨冷凝器循環(huán)冷卻器冷卻。氣液混合物從侵沒式低 壓甲銨冷凝器上部溢流到低壓洗滌器液位槽，進行氣液分 離。一部分液體流入器內漏斗，靠重力流入侵沒式低壓甲銨 冷凝器內，流速加快，氣液混合效果好。另一部分液體從液 位槽底導出，經高壓甲銨泵升壓到（絕）以上，送入高壓

　洗 滌器頂部。高壓甲銨泵為往復泵，采用變頻調速調節(jié)甲銨流 量。液位槽分離出的氣體，經減壓閥減壓后至常壓吸收塔， 經填料段，被來自低壓吸收塔冷凝液和部分工藝液循環(huán)冷卻 器冷卻后噴淋吸收，進一步回收氣相中的氨。未能被吸收的 惰性氣體，經排氣筒放空。低壓甲銨冷凝器設有溢流道，以 保證其液位一定。

　5 5．蒸發(fā)系統(tǒng)：

　出精餾底部的尿素熔融液，經液位槽液位控制閥減壓 后，送到閃蒸槽，壓力約為 Mpa （絕）。溫度從 135 C 降到 85 C, 有相當一部分水、 H NH 和 Q CQ 閃蒸出來。閃蒸汽進入到 閃蒸槽冷凝器中冷凝下來。離開閃蒸槽的尿液濃度為 70 － 72％（質量）流入尿液貯槽。閃蒸槽的真空是與一段蒸發(fā)真 空系統(tǒng)相連而產生的。進入尿液槽的尿液經尿液泵加壓送至 一段蒸發(fā)加熱器下部列管中，用低壓蒸汽加熱將尿液中大部 分水分蒸發(fā)出來，并在一段蒸發(fā)分離器中進行氣液分離。尿 液出口溫度約為 130 C, 其出口溫度通過蒸汽供給量自控調 節(jié)。

　一段蒸發(fā)壓力維持在（A A）,蒸發(fā)系統(tǒng)的負壓是由一段蒸 發(fā)冷凝器和一段蒸發(fā)噴射器產生的真空來維持。一段蒸發(fā)冷 凝器頂部設有壓力測量裝置，在其氣體進口管線上連接空氣 進口管。通過一段蒸發(fā)冷凝器頂部壓力信號，調節(jié)空氣進口 管線上調節(jié)閥開度，可將空氣吸入，以保持一段蒸發(fā)系統(tǒng)壓 力在正常操作范圍內。

　一段蒸發(fā)分離器出來大部分是水分，但仍有少量的氨和 二氧化碳。它與閃蒸槽出來的氣相一起，在一段蒸發(fā)表面冷 凝器中冷凝。此部分冷凝液進入氨水槽內，再經水解系統(tǒng)， 回收氨和二氧化碳。

　離開一段蒸發(fā)分離器的 95%? 96%尿液，通過 U U 形管液 封進入二段蒸發(fā)加熱器。

　二段蒸發(fā)壓力為：（A A）。它是通過二段蒸發(fā)冷凝器與二 段蒸發(fā)后冷凝器和三級蒸發(fā)氣噴射器，抽真空而達到的。二 段蒸發(fā)加熱器出口的尿液，去二段蒸發(fā)分離器以分離氣－液 兩相。氣相通過升壓器進入二段蒸發(fā)冷凝器，在二段蒸發(fā)冷 凝器中用冷卻水冷卻和冷凝。二段蒸發(fā)冷凝器出口氣體再經 二段蒸發(fā)第一噴射器送入二段蒸發(fā)后冷凝器。經二段蒸發(fā)后 冷凝器冷凝后，不冷凝氣體用二段蒸發(fā)第二噴射器送入常壓 吸收塔。

　二段蒸發(fā)冷凝器和二段蒸發(fā)后冷凝器的冷凝液均進入 氨水槽，此冷凝液含少量尿素和氨。此冷凝液一部分用作低 壓吸收塔吸收液，另一部分進入水解系統(tǒng)。

　在二段蒸發(fā)器中，用（ A A）蒸汽對尿液進一步加熱蒸發(fā)， 并在二段蒸發(fā)分離器中進行氣液分離，使其濃度提高%。出 二段蒸發(fā)分離器的熔融尿液，通過液封經離心式的熔融尿素 泵送往尿素造粒塔塔頂。熔融尿素泵能在一定范圍內自動調 節(jié)揚量，以適應蒸發(fā)系統(tǒng)的負荷。除二段蒸發(fā)分離器尿液管 道，設有視鏡以利于操作。

　從二段蒸發(fā)分離器出口，至熔融尿素泵的吸入管線和泵 的出口，至造粒塔的熔融尿素管線。采用壓力為?（ A A）的 飽和蒸汽夾套保溫，以降低縮二脲生成。

　6 6．解吸水解系統(tǒng)：

　閃蒸冷凝液和蒸發(fā)冷凝液，均含有一定量的氨、少量的 二氧化碳和少量的尿素。經真空大氣腿流入氨水槽。氨水槽 內用隔板分為三個間隔（兩小一大）

　。各間隔之間在下部有 孔連通。因此，液位相同但不完全相混。大間隔用來貯存工 廠排放液或沖洗的工藝液體。閃蒸冷凝液流入第一小間隔， 因此

　含氨和二氧化碳較多，用低壓吸收塔給料泵送至吸收塔 作吸收液。一、二段蒸發(fā)冷凝液流入第二間隔后，由一路用 吸收塔給料泵送往吸收塔作吸收液，另一路由解吸塔給料泵 經過解吸塔換熱器，加熱到 117 C 送到第一解吸塔上部，解 吸出氨和二氧化碳。解吸塔的操作壓力為（絕）

　。出第一解 吸塔的液體，經水解塔給料泵加壓到（絕）經水解塔換熱器 換熱后， 進入水解塔的上部。

　水解塔的下部通入界外來 （絕）

　的蒸汽。使液體中所含的少量尿素水解成氨和二氧化碳。氣 相進入第一解吸塔上部，液相經水解塔換熱器換熱后的溫度 為 151 C ，進入第二解吸塔上部，操作壓力為（絕）

　，塔下部 通入（絕）的蒸汽進行解吸，塔底溫度為 134 C 。從液相中 解吸出來的氨和二氧化碳及水蒸汽，直接導入第一解吸塔的 下部，與第一解吸塔的液體進行質熱交換。出第一解吸塔的 氣相，含水小于 40％，在回流冷凝器中冷凝，冷凝液一部分 作為回流液回流到第一解吸塔的頂部，進行質熱交換，以減 少出塔氣相的水含量。另一部分冷凝液，送到低壓甲銨冷凝 器。未被冷凝的氣體進入常壓吸收塔，進一步回收氨和二氧 化碳后放空。

　在第二解吸塔解吸后的液體含氨小于 3 3－ 5PPm； 尿素小于 3 - m 5PPm 經解吸塔換熱器換熱和廢水冷卻器冷卻 后送出尿素界區(qū)。

　7 7．尿素造粒 熔融尿素進入造粒噴頭，通過電機帶動噴頭的旋轉使熔 融尿素噴灑在整個造粒塔內，并得到大小相似的尿素液滴。

　當它在塔中降落時，熔融尿素液滴固化并冷卻。

　造粒塔底的尿素粒子溫度一般維持在 50? 60 Co 8 8．蒸汽及冷凝液系統(tǒng)：

　自界區(qū)來的、 225 C 蒸汽，大部分蒸汽經自調閥減壓進 入高壓飽和器產

　生蒸汽作汽提塔熱源。一部分蒸汽去水解塔 作熱源，另一部分蒸汽補充入中壓蒸汽飽和器產生蒸汽用于 二段蒸發(fā)加熱器及高壓系統(tǒng)保溫伴熱。蒸汽由高壓甲銨冷凝 器換熱付產，用于循環(huán)加熱器、一段蒸發(fā)、真空噴射器、解 吸塔及系統(tǒng)伴熱。系統(tǒng)滿負荷運行可外送蒸汽（）

　7 7?h h o 蒸汽冷凝液系統(tǒng)：蒸發(fā)加熱器、低壓加熱器蒸汽冷凝液 回鍋爐給水槽經鍋爐給水泵為低壓汽包供水。氣提塔加熱蒸 汽冷凝液經高壓蒸汽飽和器去中壓蒸汽飽和器、低壓汽包補 液。多余冷凝液回蒸汽冷凝液槽。蒸汽冷凝液槽冷凝液經蒸 汽冷凝液泵加壓后作為低壓沖洗水，用于低壓、蒸發(fā)等系統(tǒng) 沖洗工藝處理。部分低壓沖洗水經高壓沖洗水泵加壓后送高 壓沖洗水管網作為開停車高壓系統(tǒng)沖洗、工藝處理用水。

　9 9．尿素循環(huán)冷卻水系統(tǒng)：

　尿 素 循環(huán) 水 消耗為 100 噸 /Tur ， 裝置需 循環(huán)水 量

　4200T/h ，裝置單獨配套 4900m3 ／ h 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。配置 2450 m m3 ／ h 泵三臺，兩開一備。配置 2500 m m3 ／ h 涼水塔兩臺。

　設計上水溫度 w 32 C ，壓力：，回水溫升 10 C ，壓力約 Map 的冷卻水返回尿素循環(huán)水冷卻塔降溫。

　第三節(jié) 尿素主要工藝指標 一）、二氧化碳壓縮機 操作壓力：

　 原料 CO 2 組成 一段入口 （絕）

　CO2 >% （體積）

　四段出口 （絕）

　CO v%（ 體積）

　操作溫度：

　H 2 V%（ 體積）

　一段入口 30 °C S S

　v 2mg/m3

�。�體積）

　四段出口 150 °C 防腐空氣（ O O 2 ％）

　體積）

　二）、脫氫反應器：

　操作壓力 （絕）

　出口氣組成 操作溫度 H H 2 及其它可燃氣體

　v 50 x 10-6

　入口氣體 > 150 C O2 含量 >％（體積）

　出口氣體

　 催化劑層阻力 1 ％ H H 2 反應溫升 45 C 正常 v

　 最大 v

　脫氫水冷后溫度 w 120 C C

　i 循環(huán)加熱器 i i

　i i 低壓甲銨冷凝器

　 五）、循環(huán)系統(tǒng) 三）、高壓液氨：

　操作壓力

　 液氨組成 入口 Mpa （絕）

　NH 3 >%（質量）

　出口 Mpa （絕）

　H 2 O O v ％

�。ㄙ|量）

　操作溫度

　w 30 C H 2 +N 2 v ％ （質量）

　油 v 10PPm

　四）、合成系統(tǒng) 高壓冷凝

　i 合成塔 操作壓（絕）

　操作壓力 Mpa

　絕）

　操作溫度（頂）

　180- - 183 C 操作溫度

　167 C

　出口氣相 N/C

　副產蒸汽壓力 Mpa

　絕）

　塔內液相 N/C

　2 CO2 轉化率

　58％

　vi

　高壓洗滌器 操作溫度 ii 汽提塔 出口液相 160- - 165 C

　操作溫度 160- - 175 C

　出口氣相 90- - 110 C

　出口液相含 NH 3 6 6- - 8 ％（質量）

　循環(huán)水冷卻溫度 加熱蒸汽壓力 Mpa （絕）

　入口 110- - 120 C

　加熱蒸汽溫度 214 C 溫升 ~10 C

　 六）、蒸發(fā)系統(tǒng) i i 一段蒸發(fā)

　質量）

　七）、解吸和水解系統(tǒng) i 第一解吸塔

　 操作壓力 Mpa （絕）

　冷凝壓力 Mpa （絕）

　操作溫度 135 °C 冷凝溫度 75 C i i 閃蒸槽 vi

　低壓吸收塔 操作壓力 Mpa （絕）

　操作壓力 Mpa 絕）

　出口液體溫度 90- - 95 操作溫度 60 C

　二段蒸 操作壓力 （絕）

　操作壓力 Mpa （絕）

　操作溫度 125- - 130 操作溫度 138- - 140 C 出口尿液濃度 95

　質量）

　出口尿液濃度 第二解吸 操作壓力 0. 3Mpa （絕）

　操作溫度（塔底）

　143 C 操作溫度（塔頂 110- - 118 排出廢液組成 塔頂出口汽相含水 V 40 %（質量）

　尿素 V 10 x 10-6

　NH i i i

　水解塔 操作壓力 ?（絕）

　八）、成品尿素 含氮量 >%（質量）

　3 V 10 x 10-6

　操作溫度 195- - 205 C 含水量 w%（ 質量）

　 第四節(jié) 尿素生產的原料 （一）、主要物料 尿素裝置所用主要原料有液氨和二氧化碳。

　1 1．液氨 尿素裝置所用的液氨來自合成氨裝置，它以液體的形式 進入界區(qū)內，其參數值為：

　NH 3 >%（ Wt ）

　H H 2 O O <%（ Wt ）

　油 w%（ Wt ）

　溫度 35 C 壓力?（A A）

　液氨由合成氨裝置送至界區(qū)，然后通過液氨過濾器后， —路為主線去咼壓氨泵升壓，出口為（ A A）去咼壓合成圈， 另一小部分去低壓甲銨冷凝器，主要是調節(jié) NH 3 /CO 2 。

　2 2．二氧化碳 尿素裝置所用的二氧化碳來自合成氨裝置，它以氣體的 形式進入界區(qū)，其參數為：

　CQ》％（ V V）

　壓力（A A）

　溫度 35 C 二氧化碳靠自身壓力輸送到界區(qū)內，經往復式壓縮機提 壓后以氣體形式用于咼壓合成圈。

　（二）、公用工程物料 1 1.循環(huán)冷卻水（ cw）:尿素裝置所用循環(huán)冷卻水是由尿 素循環(huán)水裝置提供的，主要用于換熱器，對系統(tǒng)物料進行冷 凝冷卻。由于水中加有除垢劑、殺菌劑等，所以不可飲用。

　2 2 .蒸汽：尿素界區(qū)蒸汽系統(tǒng)分為高、中、低三個等級。

　尿素裝置蒸汽分類：

　縮二尿含量 w%（ 質量）

　粒度（ 1 1- - 2.4mm ）

　90％ （質量）

　等級 壓力 溫度 高壓蒸汽：

　SH

　225 C 中壓蒸汽：

　SM

　175 C 低壓蒸汽：

　SL

　145 C

　3 3 .裝置空氣（或工廠空氣）

　（ PA）:即環(huán)境空氣在空壓 站加壓到 6 6? 7 a MPa 供系統(tǒng)使用。

　4 4 .儀表空氣（ IA ）:是裝置所有氣動儀表調節(jié)閥及吹掃 式液位計所用動力，其壓力，露點為 - - 35 C, 它是由合成氨 裝置送來的。

　5 5.氮氣（ Nb）:用于氨、甲銨系統(tǒng)管道及設備的置換和 降溫，在氨、甲銨系統(tǒng)管道及設備進行隔離檢修或檢修后引 氨時，都必須進行氮氣置換。尿素裝置所用氮氣規(guī)格為 N2 > 97 %（ V V）

　O 2 < 3 3%（ V V）

　壓力：（G G）

　無油無塵。

　第三章 本裝置設備介紹 第一節(jié)主要設備介紹 一、概述 二氧化碳氣提法高壓系統(tǒng)有四臺主要設備，一是生成甲 銨反應的高壓甲銨冷凝器；二是甲銨脫水生成尿素的尿素合 成塔；三是在與尿素合成塔相同壓力下氣提回收未反應二氧 化碳和氨的汽提塔；四是回收尿素合成塔出氣中的氧化碳和 氨的高壓洗滌器。

　其它輔助設備有：開工或事故情況下使用的高壓沖洗水

　泵；分離低壓蒸汽中夾帶冷凝液的蒸汽汽包；供汽提塔殼側 加熱用的高壓蒸汽飽和器等。

�。ㄒ唬�、合成塔：

　1 1 .合成塔是尿素裝置的主要設備之一。在尿素合成反 應中，它主要起到甲銨脫水的作用。由于甲銨脫水的反應速 度不如二氧化碳和氨冷凝成甲銨那樣快，因此為了使尿素合 成進行的完全，接近平衡的二氧化碳轉化率，物料在合成塔 內應有足夠的是時間（即反應需要停留時間）

　。尿素合成塔 的容積就是根據物料在設備內停留時間進行設計的。

　2 2 .在工業(yè)生產中，對尿素合成塔的基本要求：

�。�1 1）、物料不允許在塔內產生“返混” 。所謂“返混” 低出料中的尿素含量，而且還會使反應速度減慢降低轉化 率。

　就是指以反應物料與未反應物料相混合 “返混”不僅會降

�。� 2 2）、甲銨與尿素的混合溶液在高溫高壓下有極強的腐 蝕性，因此設備必須要用耐腐蝕材料制造。

�。� 3 3）、設備萬一發(fā)生損壞時，要及時發(fā)現。

　3 3．尿素合成塔為直立圓筒式。內部有一根測量液位用 的套管，塔壁上有測量塔壁溫度用的溫度計。

�。� 1 1）、筒體 筒體分為內、外兩個筒體。外筒由直筒體與上、下封頭 焊接而成。直筒體使用多層鋼板卷焊而成。其材料為 16MnR （高強度用鋼）鋼，能承受高壓；內筒為厚 8 毫米超低碳鎳 鉻鉬鋼焊接而成，型號為 316L，緊貼在外筒的內壁上，可以 在高溫高壓條件下耐甲銨－尿素溶液的腐蝕。

�。� 2 2）、篩板 物料自下而上順次通過 11 塊篩板， 防止了物料 “返混”。

　每塊篩板的開孔數目是不相同的，這是由于二氧化碳與氨在 自下而上流動時，不斷發(fā)生冷凝，氣體量逐漸減少。為了保 持氣體通過篩孔的速度相等，所以，上部篩板的開孔數目相 對要少一些。這樣，由于篩板的開孔率減小，在每塊篩板下 都有一氣相層使氣體得以充分混合有利以反應進行。液體則 沿著篩板與塔壁之間的環(huán)隙流動。這樣， 11 塊篩板將合成塔 分為 11 個反應小室， ，每小時都有相應的溫度與二氧化碳轉 化率，避免了相互的竄流。

　(3 3)、儀表監(jiān)控設備 為了控制尿素合成塔的液位，配置了“ Y Y”液位計。在 塔的上部安裝有線型“ Y Y”射源(鉆 60)的保護套管。在生 產前，將“鉆 60 ”元件裝入套管內，由安裝在合成塔壁外的 探頭獲得信號，傳輸到控制室進行監(jiān)控。操作溫度測量點有 3 3 處：⑴合成塔液體溫度，熱電偶裝在塔外出料管上；⑵合 成氣溫度測量， 熱電偶裝在出氣管上； ⑶

　塔壁溫度。開工時， 升溫速率控制以塔壁為準。在日常生產中，此塔壁溫度也作 為操作參考。

　惰性氣體出口

　------- 去循環(huán)系統(tǒng)精餾塔 汽提塔的作用是在與尿素合成塔同等壓力下，在通入二 氧化碳的同時，加熱合成反應液，促使合成反應液中的甲銨 分解并逐出游離氨和二氧化碳。然后將分解后的二氧化碳和 氨連同二氧化碳原料氣一起返回高壓甲銨冷凝器、尿素合成 塔內。

　汽提塔是一個直立管殼式換熱器。對該設備的要求是：

�。�1 1）

　、塔內氣、液體進入傳熱管內要有良好的分布，能 獲得較高的汽提效果。

�。�2 2）

　、二氧化碳氣提合成反應液后， 溶液中氨含量減少， 為防止設備被腐蝕，氣體它必須用相應耐腐蝕材料制造。

　合成反應液經 HV- -1 63501 進入汽提塔內，經過安裝在上 花板上面的液體分布器將液體均勻分布到每根傳熱管內。由 于液體分布器的作用，液體沿內管壁往下流。二氧化碳氣體 從塔底二氧化碳氣體進口管進入塔內，經氣體分布管均勻分 布到每根管內，與液體逆流接觸產生汽提作用。汽提作用所 需要的熱量由高壓蒸汽飽和器來的高壓蒸汽供給。蒸汽冷凝 液由蒸汽冷凝液管排出，并回到高壓蒸汽飽和器。汽提后氣 體由氣提塔頂出口引出，倒入高壓甲銨冷凝器中，氣提液則 由塔底部液體出口經 LV- -2 63502 去低壓循環(huán)系統(tǒng)。

　1 1.殼則與傳熱管 汽提塔的材質與高壓甲銨冷凝器相似。由于管側是高壓 有腐蝕性介質，其上、下封頭，上、下花板所用材質為低碳 合金鋼，型號為 7 WSTE47 按高壓設備要求設計。傳熱管的材 料為特制的 00Cr25Ni22M02Ti 低碳鎳鉻鉬不銹鋼，其有效長 度為 6 米，合成液進入傳熱管中，沿內壁自上而下形成一層 液膜，氣液接觸時間僅半分鐘。如果管子過長，引起副反應 增加；管子過短，汽提效果下降，氣提液中的氨含量增加。

�。� 2 2）、液體分布器 液體分布器是汽提塔最重要的部件，根據汽提原理，液 體必須在管內形成一層液膜才能有高的汽提效果。液體分布 器的作用就是要使液體能夠均勻分布到每根管內。如果分布 器分布液體不好，管內流過的液體有多有少，不僅是汽提效 果下降，也會影響含有防腐空氣的二氧化碳氣的均勻通過， 造成設備腐蝕。所以液體分布器是經過精心設計的。

　液體分布器的主要部件有液體分布管、固定板和半圓形 擋板。液體分布管有由鉆有 3 個小孔的分配頭和升氣管所組 成，其數目與傳熱管相同。在安裝時，將一個尺寸合適的聚 四氟乙烯填料環(huán)套在分配頭內，然后與傳熱管上口對中壓 緊，使分配頭與傳熱管的接口不留孔隙。填料環(huán)的作用就是 防止管

　外的合成液，不經分配頭的小孔直接從接口處進入傳 熱管內。

�。� 3 3）、氣體分布器 二氧化碳氣體分布器是由喇叭形接管與擋板組成。二氧 化碳氣體從汽提塔底部進入，通過喇叭口從擋液板下放的四 個通道均勻流出。擋液板是通過四塊支撐板焊接在喇叭口管 上，它又能防止傳熱管內的液體落入進氣管內，液體落在擋 板上后，通過裝在板上的小管流到塔底部，使液體不會影響 氣體的均勻分布。

�。�4 4）、儀表監(jiān)控 為了調節(jié)塔底部液位，汽提塔安裝有“ y y”液位計。有 一根安裝在“ y y”液位計部件的套管從塔底部伸入塔內。在 生產前，將“鉆 60 ”線狀部件裝入管內，同時在氣提塔下部 外壁安裝能接受“鉆 60 ”發(fā)生信號的探頭。當液位變化，發(fā) 出的信號也隨著變化，同時將信號傳輸給控制室 顯示儀表 上。氣提塔的溫度監(jiān)控通常有兩處，測量元件熱電偶安裝在 液體出口管和氣提塔氣體出口處的溫度控制測量計，對操作 更方便。

　氣提塔殼側壓力的控制也很重要，一般通過蒸汽壓力自 動調節(jié)器來實施。此外，還設有蒸汽流量記錄，以檢查汽提 效果是否正常。

　 ―>- 去合成塔的未冷凝氣體 去合成塔的液體 二氧化碳與氨生成甲銨的反應是高壓甲銨冷凝 器列管 內進行的。冷凝反應熱傳給殼側的水產生蒸汽。

　它是一個直立管殼式換熱器。對此設備的基本要求是：

�、艢庖阂�有很好的混合；⑵冷凝熱要及時移走；⑶設備腐蝕 要小，有較長的使用期限；⑷檢修方便。

　由氣提塔來的氣體從高壓甲銨冷凝器頂部管進入設備 內，與從高壓噴射泵的甲銨與液氨來的甲銨液與液氨在上封 頭相混合；借助分布器的作用，將混合后的物料均勻分布到 管束內，使二氧化碳與氨在管內進行反應。冷凝放出的熱量 通過傳熱管傳給殼側的水。水由鍋爐給水進口進入，經加熱 后部分水氣化，汽、水由低壓蒸汽和水混合物出口流出至低 壓蒸汽包。生成的甲銨液從甲銨液出口出來至合成塔，未冷 凝的二氧化碳與氨以及隨二氧化碳帶入的惰性氣從 未冷凝 氣體出口引出至合成塔。設備中部有膨脹節(jié)，作為設備溫度 變化時的補償。塔底部有防渦器，可防止液體中夾帶氣體。

　1 1.殼體與傳熱管的材質和尺寸 外殼耐壓部分的材質是型號為 K K- - TEN- -M 62M 的合金鋼。傳 熱管材質為耐腐蝕的超低碳鎳鉻鉬不銹鋼（型號為 316L ）。

　為防止上、下封頭內表面和上、下花板表面被腐蝕，上面有 防腐的堆焊層。

　2 .汽液分離器 汽液分離器是高壓甲銨冷凝器的重要部件，安裝在花板 的上面。為裝卸方便，該分布器分成三小塊。折裝時分布板 部件可從人孔進出。其主要部件是一個多孔板，板上有 2000 多個直徑為 5 5 毫米的小孔。還有 8 78 根內徑為 0 50 毫米、高 250 毫米的短管焊在多孔板上，短管均勻分布。

　生產時，分布板上須保持一定高度的液位，使液體能均 勻地通過小孔進入上花板的管束；二氧化碳與氨則通過氣體 分布短管同時均勻進入管束內，達到汽液均勻分布的目的。

　3 3.儀表監(jiān)控設備 為使操作人員了解高壓甲銨冷凝器內二氧化碳與氨冷 凝情況，在液體出口去尿素合成塔管道上裝有溫度記錄表。

　由該溫度咼低可判斷經咼壓系統(tǒng) N/C比是否在正常范圍內， 在最高共沸點右邊冷凝，溫度升高；表示 C N/ C 下降。此外， 殼則溫度的控制是由調節(jié)殼側蒸汽壓力來達到的。壓力愈 高，溫度愈高。蒸汽壓力用安裝在出口管道上的壓力自動調 節(jié)器來調節(jié)的。

　高壓調溫水進口 高壓調溫水出口 I I I 高壓洗循環(huán)管 去高壓噴射泵 》 高壓洗滌器的作用是洗滌合成氣中的二氧化碳與氨，然 后將洗滌后的濃甲銨液經高壓噴射泵返 回到高壓甲銨冷凝 器、合成塔。對高壓洗滌器的基本要求是：

　（1 1）有限度地吸收合成氣中的二氧化碳與氨，使吸收 后的氣體不形成爆炸性氣體。

�。�2 2）當萬一發(fā)生爆炸時，不損 壞高壓筒體。（3 3）充分利用反應熱。

　高壓洗滌器是一個直立浸沒式換熱設備，從結構上看可 分為三部分，即上部是防爆空間，中部是鼓泡段，下部是浸 沒冷凝段。

　1 1.殼體與冷卻管 高壓洗滌器的上部、中部、下部的汽液混合部分為高壓 設備，耐高壓外筒體材質為 W BH36W 合金鋼，內筒體 內襯為 L 316L 不銹鋼。下部的冷卻管材質也為 316L。

　2 .儀表監(jiān)控設備

　/

　 為了控制冷凝吸收反應，在高壓洗滌器濃甲銨液的出口

　管上安裝有溫度記錄儀，在高壓調溫水的進、出口管上也裝 有溫度記錄儀。從溫差的變化可了解高壓洗滌器內的反應情 況。

　二、二氧化碳壓縮機 二氧化碳壓縮機：沈陽汽體壓縮機廠制造，四列對稱平 衡型，型號為：

　4M40 —

　186/146- - BX 兩臺，無備車 流量：

　9100 m m/ h h 進氣壓力：

　Map (A A) 出氣壓力：

　Map (A A)電機功率：

　2200KW

　 壓縮機型號的含義：

　 4 M 40

　— 186/ 146 / \ \ \

　BX 氣缸列數 機型代號 活塞推力噸 輸氣量 輸出壓力

　該機屬于對程平衡型結構。

　中部為機身， 內置曲軸一根， 它靠四個主軸瓦支撐。曲軸一端于同步電機的轉子相連，另 一端與盤車機構相配合。機身下部為油池。四個氣缸分成四 列擺布在曲軸兩側，使主軸受力較均衡。主軸轉動時通過曲 柄連桿機構將旋轉運動轉變?yōu)橥鶑瓦\動。十字頭在中體的滑 道內來回移動，它一端與連桿相連，另一端與活塞桿相連。

　活塞桿推動活塞在氣缸內壓縮氣體。為了保證運動部件的潤 滑，設置了齒輪油泵、油冷卻器潤滑系統(tǒng)，氣缸及填料的潤 滑，還設有高壓注油系統(tǒng)。

　它的特點是氣缸水平布置，分別在曲軸兩側，在兩主軸 承之間，相對兩列氣缸的曲軸錯角為 0 180 度。電機的轉子聯(lián) 接與主軸的一端。

　優(yōu)點， 1 .慣性力可以完全平衡，因此機器的轉數可以 大大提高，使機器、電機和基礎的尺寸、 重量都能減小。2 2.相 對兩列的活塞力方向相反，互相抵消，從而改善了主軸頸的 受力情況，減少了主軸頸與主軸承

　之間的磨損。

　3 .安裝簡 單。

　第二節(jié)本裝置各設備及基本參數介紹 （一）壓縮系統(tǒng) 序號 位號 設備名稱及規(guī)格（P MPa）/（T C ）

　材質 1 : C63701 中壓 CO2 冷卻器巾 800 X 10 H=6533 304 20R :

　 P 設 ：

　T 設 ：70/120 P 操 ：

　T 操 ：48/90

　換熱管巾 19 X 2, 797 根，L=5000 換熱面積：232m 304 2 : C63702 高壓 CO2 加熱器巾 450 X 10 H=6879 20MnMolV :

　 U 型換熱管巾 19 X 2, 92 根，L=5660 換熱面積：60.9 m 16MnR 20G

　 P 設 ：T 設 ：310/300 P 操 ：T 操 ：280/200

　3 : C63703 高壓 CO2 冷卻器巾 700 X 10 H=6017 20MnMolV :

　 2 U 型換熱管巾 19 X 2, 264 根，L=4500 換熱面積：136.7m 16MnR 20G

　 P 設 ：/ T 設 ：/300 P 操 ：/ T 操 ：55/250

　4 : D63701 脫氫反應器巾 1000 X 75 H=3926 V=2.42 m 3

　16MnR 「

　 觸煤咼度：1460, V=1.1 m 20MnM olV

　 P 設 ：16 T 設 ：270 P 操 ：

　T 操 ：240

　5 E63701 脫硫塔巾 2600 X 20 H=13510 V=61.3m 3

　16MnR

　 脫硫劑氧化鐵：35m W=2625（Kg （分兩層裝）

　20

　 P 設 ：T 設 ：150 P 操 ：T 操 ：40

　6 1 E63702 脫硫水解塔巾 2800 X 22 H=14362 V=76.4m 3

　16MnR :

　 水解催化劑：45.5 m 3

　W=45500 Kg（分兩層裝）

　20

　 P 設 ：T 設 ：150 P 操 ：T 操 ：90

　7 : F63701 氣液分離器巾 1300 X 10, H=4160 , V=3.96m 3

　304 「

　 P 設 ：T 設 ：70 P 操 ：T 操 ：40

　力卩 150mm 絲網除沫器

　8 F63703 CO2 液滴分離器巾 1300 X 10 H=3620 V=3.96 m 3

　16MnR 20

　 P 設 ：FV T 設 ：70 P 操 ：

　T 操 ：40

　9

　脫硫后過濾器巾 X , H= V= m 3

　16MnR 201 10 J63701 CO2 壓縮機：4M40-186/146-BX

　排氣量：9100Nm h 行程：360mm 轉速：333r/min

　主機尺寸：8000 X 7500 X 3200 主機重：50230Kg

　電機尺寸：3950 X 3040 X 2760

　輔機重：15367Kg 附件重：1957Kg

　P 入：MPa 排氣壓力：

　排氣溫度：

　w 151 C 吸入溫度：

　w 40 C

　耗循環(huán)水量：280T/h ...

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