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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,.,1,复习,高压气提分离系统,中低压循环系统：中压级和低压级，,中压：,1.82.0MPa,；低压：,0.30.4MPa,。,未反应物回收循环的意义,分解和回收的措施,多级原则的概念,.1复习高压气提分离系统中低压循环系统：中压级和低压级，,.,2,?,低压循环的压力，一般取为,0.3-0.4MPa,左右。,?,压力越低，越容易从尿液中将,NH,3,和,CO,2,逐出，但返,回的回收液浓度将更低（即加水量,），温度也降低。,?,如果压力更低，就需要加更多的水才能将同样多的,NH,3,和,CO,2,吸收下来，也是不利的。,低压分离回收,.2?低压循环的压力，一般取为0.3-0.4MPa左右。?压,.,3,尿液首先进入分解器,(,或称分解塔,),。,由于压力降低而,立即有大量的气体闪蒸出来,。为提高,NH,3,和,CO,2,转入,气相的分率,(,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,。,中低压分解循环,中低压循环，均包括合成,尿素溶液的减压加热分,解,、,分解气的冷凝吸收,两部分。,分解气的冷凝吸收条件，应力求在,压力、温度和,加水量之间取得最佳配合,，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。,.3尿液首先进入分解器(或称分解塔)。由于压力降低而立即有大,.,4,?,1,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？,?,2,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？,?,3,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？,?,4,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？,未反应物的分离与回收作业题二,.4?1尿素合成液分离的原理是什么？工业上是如何对分离物进,.,5,尿素生产的工艺流程,80%,尿液去,蒸发冷结系统,液,NH,3,CO,2,氨,冷,器,合,成,塔,甲,铵,气,提,塔,中,压,合,成,塔,低,压,合,成,塔,真,空,合,成,塔,氨,冷,器,2,氨,冷,器,1,中,压,吸,收,塔,低,压,吸,收,塔,真,空,冷,凝,器,l,g,1.8MPa,155,0.45MPa,140,0.08MPa,110,.5尿素生产的工艺流程80%尿液去蒸发冷结系统液NH3CO2,.,6,2.3,尿素溶液的蒸发,2,、理解尿素溶液加工的工艺流程。,教学目标,1,、掌握尿素溶液蒸发的基本原理和,工艺条件的选择。,.62.3 尿素溶液的蒸发2、理解尿素溶液加工的工艺流程。教,.,7,1,、尿素蒸发的基本原理,?,尿素溶液蒸发：将溶液加热到沸腾，,使其中的水,汽化而与尿素分离的过程,。,?,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,70%-75%,，,NH,3,和,CO,2,含量之,和在,1%,左右的尿素水溶液,；若将其加工成固体产,品，还需经过蒸发工序，,浓缩成含水量较少（,1%,）,的熔融物,方可造粒。,.71、尿素蒸发的基本原理?尿素溶液蒸发：将溶液加热到沸腾，,.,8,2,、尿素溶液蒸发过程的副反应及防止,?,水解反应,：,在沸腾的尿素溶液中，水解更为,剧烈。,?,缩合反应,：,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,的增高。,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。,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。,.82、尿素溶液蒸发过程的副反应及防止?水解反应：在沸腾的尿,.,9,3,、蒸发工艺条件的选择,?,蒸发工艺条件的选择，除了应满足,沸腾蒸发,的一般要求外，更要,尽量减少副反应,的发生，,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,.93、蒸发工艺条件的选择?蒸发工艺条件的选择，除了应满足沸,.,10,10,压力线（气液平衡线）：,溶液在该压力下的沸点,相图性质：,线：液固平衡线,尿素的溶解度线,冰的饱和线,高压力时，无固相出现,0.10MPa,130,0.05MPa,112,结论：尿素溶液的沸点与其浓度和蒸发操作压力有关。,.1010压力线（气液平衡线）：溶液在该压力下的沸点相图性质,.,11,3,、小于,0.0263 MPa,时，,沸点压力线和结晶线相交，,就可能产生尿素结晶。,1,、大于,0.0263MPa,，沸点压力线位于结晶线之上，,不会有结晶析出。,2,、若采用一段蒸发将尿,液从,75%,浓缩至,99.7%,，,虽无结晶析出，但势必将,温度提得太高，结果加剧,副反应发生。,蒸发操作压力的选择,.113、小于0.0263 MPa时，沸点压力线和结晶线相交,.,12,?,据以上分析,，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。,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。,?,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,响操作。,尿液蒸发过程的设计,.12?据以上分析，采用减压蒸发可以降低尿素溶液的沸点，防止,.,13,13,典型的两段蒸发的工艺条件,真空减压蒸发,一段：压力,0.033MPa,，温度,130,，尿液从,75%,浓,缩到,95%,；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。,二段：压力,0.0033-0.0067MPa,，温度,140,（使尿,素熔融物保持流动性，防结晶），可使尿液浓缩到,99.7%,，且不会有结晶出现。,.1313典型的两段蒸发的工艺条件真空减压蒸发一段：压力0,.,14,4,、尿素溶液加工的工艺流程,.144、尿素溶液加工的工艺流程,.,15,?,闪蒸：低压分解后来的尿液，经自动减压阀减为,常压,，进,入,闪蒸槽,1,，闪蒸槽内压力为,0.06MPa,。它的出口气管与,一段蒸发分离器,6,出口管连接在一起，其真空度由蒸汽喷,射泵,17,产生。,?,由于减压，部分水分和氨、二氧化碳气化,吸热,，使尿素温,度下降到,105,110,。出闪蒸槽,尿液质量分数约,74%,左,右进入尿液缓冲槽,2,，槽内有蒸汽,加热保温管线,。然后，,尿液由尿液泵,3,打入尿液过滤器,4,除去杂质，送入一段蒸发,加热器,5,。,尿液的闪蒸、过滤,?,作用：可减少加热蒸汽的耗量。,.15?闪蒸：低压分解后来的尿液，经自动减压阀减为常压，进入,.,16,一段蒸发加热、分离,?,在,一段蒸发加热器,5,内，用蒸汽管外加热，使,尿液温升至,130,左右。由于减压加热，部分,水分气化后进入一段蒸发分离器,6,，一般蒸发,分离器内部压力约为,0.0263,0.0333 MPa,，,该压力由蒸汽喷射泵,17,产生，气液分离后，,尿液质量分数约为,95%,96%,，进二段蒸发,加热器,7,。,.16一段蒸发加热、分离?在一段蒸发加热器5内，用蒸汽管外加,.,17,二段蒸发加热、分离,在二段蒸发加热器,7,内，用蒸汽加热至,140,左,右，其压力维持在,0.0033 MPa,。由于减压加,热，残余水分气化后进入二段蒸发分离器,8,进,行气液分离。,二段蒸发加热器的真空度,靠蒸汽喷射泵,18,、,20,、,22,产生。,二段蒸发分离器出来的尿液质量分,数为,99.7%,，进入熔融尿素泵,9,，打入造粒塔。,.17二段蒸发加热、分离在二段蒸发加热器7内，用蒸汽加热至1,.,18,18,长管升膜式蒸发器：溶液停留时间短,，表面传热系数大。,预蒸发器：将尿液预先浓缩，减少加,热蒸汽的耗量。,蒸汽喷射器：实现减压操作。,5,、蒸发过程主要设备,.1818长管升膜式蒸发器：溶液停留时间短，表面传热系数大,.,19,尿液浓缩过程,?,合成塔：,40%,?,汽提塔：,45%,?,中压甲铵分解器：,60%,?,低压甲铵分解器：,70%,?,真空预浓缩器：,85%,?,一段蒸发加热器：,95%,?,二段蒸发加热器：,99.7%,?,造粒,.19尿液浓缩过程?合成塔：40%?汽提塔：45%?中压甲铵,.,20,20,概念：,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。,2.4,尿素的结晶和造粒,缺点：,结晶尿素呈粉末或细晶，不便于施用，易结块。,优点：,结晶尿素的加工过程中,温度较低，副反应少,，,可作,低缩二脲含量,的化肥使用，也用于工业。,2.4.1,尿素的结晶,.2020概念：利用尿素的溶解度随温度的降低而降低的关系，将,.,21,21,常压法：,在常压下将尿素溶液,浓缩至接近饱和,，即送入结,晶器，,液体冷却至,50-,65,，即有尿素结晶析出。结晶长,大，与母液进行分离，再经干燥器干燥，获得水含量小于,1%,的结晶尿素产品。,真空法：,来自低压回收循环的尿液（,75%,）直接进入真空,结晶器内，同时蒸发与结晶，,在,0.01MPa,和,60,下，水,分蒸发而进入过饱和区，进而有结晶析出。,水分蒸发的热,量由溶液的显热和尿素结晶热提供。,2,、结晶尿素的生产方法,.2121常压法：在常压下将尿素溶液浓缩至接近饱和，即送入,.,22,22,常压法：设备少，流程简单，但,结晶热未得利用,，,蒸汽和冷却水消耗大。,真空法：,有效利用结晶热，防止缩二脲积累,。,不同结晶方法的优缺点,.2222常压法：设备少，流程简单，但结晶热未得利用，蒸汽,.,23,23,2.4.2,尿素的造粒,农业使用的尿素产品绝大多数均加工成具有一定粒,度的颗粒。,1,、粒状尿素产品的优点：,流动性能好，不易吸潮和结块，便于储存和运输,。,造粒方法：造粒塔造粒和造粒机造粒,.23232.4.2 尿素的造粒农业使用的尿素产品绝大多数均,.,24,24,原理：,将温度约,140,的尿素质,量分数达,99.7%,的高浓度溶液送,往几十米的高空，通过喷头的小,孔喷洒出来，形成液滴自高空滴,落，与自下而上的空气逆流接触,而凝固冷却，且将少量水分蒸发,而得到产品，粒度为,1-2mm,。,2,、造粒塔造粒,.2424原理：将温度约140的尿素质量分数达99.7%,.,25,25,造粒塔降低高度的方法,A.,强制通风,：延长颗粒的下落时间，强化冷却。,B.,塔底设置流态化床,：使床中空气与颗粒间的,传热得到强化，使颗粒继续冷却。,造粒塔的构造,圆筒形混凝土结构，内部有防腐涂层。塔直径,18-,20m,，生产能力,1500-1700t/d,。,自然通风,利用,烟囱效应使空气自然流动，简单，被广泛采用。,.2525造粒塔降低高度的方法A.强制通风：延长颗粒的下落,.,26,26,B.,在尿液中加入少量甲醛,（不大于,0.2%,）：提高产品抗,冲击强度和抗压强度。,提高颗粒机械强度的方法,A.,晶种造粒,：在造粒塔底部送入磨碎的尿素粉末（,尿素,99%,，硬脂酸钙,1%,，小于,2,m,），粉末在塔内上升的,过程中与下降的尿素熔融体接触，成为晶种，再长大成,粒。,.2626B.在尿液中加入少量甲醛（不大于0.2%）：提高产,.,27,27,A.,排出的尿素粉尘和氨气难于处理，,污染环境,。,B.,强度不高,，不适于长途散装运输。,C.,粒度不均匀,，不能造出大于,2.5mm,又有足够强度的颗粒。,D.,固化时间短，,难以形成致密坚实,的颗粒。,造粒塔造粒的缺点,.2727A.排出的尿素粉尘和氨气难于处理，污染环境。B.强,.,28,28,原理：尿素熔融物在,稍高于其固化温度下,被喷洒,在已有的颗粒之上，使颗粒长大，直到达到所要,求的粒度。,造粒机的种类：盘式造粒、转鼓造粒、,流化造粒,3,、造粒机造粒,.2828原理：尿素熔融物在稍高于其固化温度下被喷洒在已有,.,29,流化床造粒机,转鼓造粒机,盘式造粒机,.29流化床造粒机转鼓造粒机盘式造粒机,.,30,30,流化床造粒机的生产原理,雾化空气：,进
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