尿素生产技术
化学肥料第3章 尿素生产技术
Chemical engineering technics
化学工程与工艺专业
第三章 尿素生产技术
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尿素生产工艺流程 不循环法和部分循环法 水溶液全循环法 气提法 联尿法
• 1. 水溶液全循环法工艺流程 • (1)Stamicarbon 水溶液全循环法 • 水溶液全循环法是将未反应的氨和CO2用水吸 水溶液全循环法是将未反应的氨和CO 收生成甲铵或碳酸铵水溶液返回合成系统的生 产方法。 产方法。 • 是将未反应的CO2加热减压蒸出后用水吸收生 是将未反应的CO 成甲铵或碳酸铵水溶液循环返回合成系统的生 成尿素的方法，主要用于年产20万吨以下的中 成尿素的方法，主要用于年产20万吨以下的中 小型尿素装置。 小型尿素装置。 • 典型工艺流程如图2.9. 典型工艺流程如图2.9.
图 2.9
2. 气提法尿素生产工艺流程
• (1)气提原理 (1)气提原理 • 气提法是水溶液全循环法的发展，在简化流程、 气提法是水溶液全循环法的发展，在简化流程、 热能回收、延长运转周期和减少生产成本等方 热能回收、 面比全循环法优越。 面比全循环法优越。合成反应液加热分解所需 温度太高，降低压力降低了分解温度， 温度太高，降低压力降低了分解温度，但又使 循环动力增加。 循环动力增加。 • 气提法是在高压下操作的带有化学反应的解吸 过程。 过程。气提中甲铵分解 • NH4COONH2 (l)= 2NH3(g) + CO2(g) • 只要供给热量、降低NH3或CO2的分压都可使 只要供给热量、降低NH 反应向右进行。 反应向右进行。
• b. 高压冷凝器冷凝温度高，热能利用好；返回 高压冷凝器冷凝温度高，热能利用好； 合成塔水量少，有利于转化； 合成塔水量少，有利于转化；高压液可自流至 合成塔，节省动力. 合成塔，节省动力. • c. 合成塔操作压力较低，节省动力。 合成塔操作压力较低，节省动力。 • 不足是氨碳比较低影响转化率，高架设备维修 不足是氨碳比较低影响转化率， 不便。 不便。
尿素工艺流程
尿素工艺流程
《尿素工艺流程》
尿素是一种重要的化肥原料，其生产工艺流程复杂且技术要求高。
尿素的工艺流程主要包括合成氨、尿素合成和尿素精制三个主要步骤。
首先是合成氨。
合成氨是尿素生产的原料，通常采用哈勃－波仑法来进行合成氨反应。
在高温高压下，氮气和氢气通过催化剂反应生成氨气。
接下来是尿素合成。
尿素合成一般采用尿素压力法，即在高温高压下，氨气和二氧化碳通过催化剂反应生成尿素。
这个过程中需要进行多次反应和分离，以获得高纯度的尿素产物。
最后是尿素精制。
尿素精制是将合成的尿素产物经过干燥、结晶、分级等工艺步骤，去除杂质和水分，获得商业级的尿素产品。
除了上述主要的工艺步骤外，尿素生产中还需要进行废气处理、废水处理等环保措施，以确保生产过程的环保和安全性。
通过以上工艺步骤，尿素可以被生产成为高质量的化肥原料，为农业生产提供了重要的支持。
在未来，随着技术的不断进步，尿素工艺流程也将不断完善和改进，以满足市场需求并提高生产效率。
尿素工艺流程课件
煤炭合成法是利用煤炭高温裂 解产生合成气，然后通过氨合
成反应生成尿素。
两种方法的主要区别在于原料 和工艺条件的不同。
尿素生产工艺流程图解
• 尿素生产工艺流程图包括以下几个主要步骤：原 料气制备、合成、分离、提纯、造粒和包装。
尿素生产工艺流程图解
具体流程如下
1. 原料气制备：将天然气或煤炭裂解产生合成气，经过净化处理后用于后续合成反 应。
高温水制备与运输
高温水制备需使用专门设备，运输需使用专门管道或水桶。
尿素合成塔及反
03
机理
尿素合成塔的构造与工作原理
要点一
尿素合成塔的构造
要点二
尿素合成塔的工作原理
尿素合成塔通常由反应室、冷却器、分离器、循环泵和输 送泵等组成。反应室是核心部分，用于完成尿素的合成反 应。冷却器用于降低反应温度，分离器则用于分离反应产 物。循环泵用于将未反应的氨和二氧化碳循环至反应室， 输送泵则将合成的尿素输送到下游工序。
品质量的影响。
03
发展趋势
尿素生产过程的智能化与自动化水平的提升将成为未来发展的趋势，将
有助于提高尿素的产量和品质，降低生产成本，提高企业的经济效益和
市场竞争力。
THANKS.
尿素分子式中含有一个氨基和 一个羰基，因此它是一种二元 碱，能与酸反应生成盐。
尿素是一种中性肥料，适用于 各种土壤和作物，广泛应用于 农业生产。
尿素的生产方法与技术
01
02
03
04
尿素的生产方法主要有两种： 天然气合成法和煤炭合成法。
天然气合成法是利用天然气高 温裂解产生合成气，然后通过
氨合成反应生成尿素。
尿素合成塔的工作原理是高压、高温条件下，将氨和二氧 化碳反应生成尿素。首先，将氨和二氧化碳的混合气体送 入反应室，在高温高压下进行反应。反应生成的尿素和未 反应的氨、二氧化碳以及水蒸气经过冷却器降温后进入分 离器。在分离器中，水和尿素分离，水通过循环泵返回反 应室继续参与反应，而尿素则通过输送泵送至下游工序。
尿素生产安全技术
尿素生产安全技术前言尿素是一种重要的化学品，广泛应用于化肥、塑料、医药等多个领域。
然而，尿素生产过程中存在着很多的安全风险，例如：化学反应中的火灾爆炸、气体泄漏、跑冒滴漏、粉尘爆炸等。
因此，尿素生产企业应当不断提升自身安全生产能力，以确保生产过程中的安全和稳定。
尿素生产的流程和原理尿素的制备流程一般包括以下几个步骤：1.合成氨生产2.氨气与二氧化碳反应生成尿素3.尿素脱水4.晶体化其中，合成氨生产主要是通过气体反应，使空气中的氮气与天然气中的氢气反应生成氨气。
氨气与二氧化碳反应生成尿素的反应式如下：N2 + 3H2 -> 2NH3NH3 + CO2 -> NH2COONH4尿素脱水一般采用真空蒸发或压力脱水的方法，将尿素水溶液中多余的水分去除。
晶体化是将脱水后的尿素蒸发结晶而成。
尿素生产中的安全隐患和对策火灾爆炸尿素生产过程中，常常涉及到高温高压条件下的各种化学反应。
因此，火灾爆炸是一个常见的安全隐患。
此时，企业应当采取以下的措施：1.设计合理的防火防爆措施：如安装消防设施，建立消防管道系统等。
2.采取必要的安全措施：对于含有易燃、易爆等物质的设备采用特殊的防爆设施，确保操作人员的人身安全。
3.加强员工培训：提高员工的安全意识和应急处理能力，切实做好安全防范工作。
气体泄漏尿素生产中，各种气体的泄漏是另一个值得关注的问题。
如氨气、二氧化碳等气体都具有毒性和易燃爆的特性。
以下是针对气体泄漏的安全措施：1.设置气体检测器：安装气体检测器可以及时发现气体泄漏的存在，避免大规模的事故发生。
2.加强气体管道的维护：保持气体管道的完整性，防止管道老化、腐蚀等导致泄漏的情况发生。
3.做好危险化学品的储存和运输：对危险化学品的储存和运输要求严格，防止针对危险品的严重事故发生。
跑冒滴漏和粉尘爆炸尿素生产过程中，跑冒滴漏和粉尘爆炸也是两个需要特别注意的安全隐患。
以下是对应的预防措施：1.对管道、阀门进行定期检查：在生产运营过程中，检查各管道、阀门、连接件等设备是否完好，做好必要的维修保养，优化设备运作效率，防止跑冒滴漏。
尿素的生产工艺
尿素的生产工艺尿素是一种重要的氮肥和化学原料，其生产工艺主要包括合成氨和尿素合成两个步骤。
合成氨过程一般采用哈贝法或氨气的氧化法。
哈贝法是一种传统的工艺，主要由天然气蒸汽重整和催化转化、高压电解和催化转化等步骤组成。
首先，天然气与水蒸汽在催化剂的存在下进行重整反应，生成合成气体。
然后，合成气体通过催化转化反应生成氨气。
最后，氨气经过高压电解反应，生成纯氨气。
气体中的水分、硫化物和其他杂质则通过各种净化步骤被去除。
另一种常用的合成氨方法是氨气的氧化法。
这种方法主要通过将氨气与氧气反应生成一氧化氮（NO），然后在催化剂的存在下与空气中的氧气反应生成二氧化氮（NO₂），再经过水的吸收去除杂质。
最后，将二氧化氮还原成氨气和水，利用吸收溶液进行洗涤和净化，得到纯度较高的合成氨。
尿素合成主要采用尿素脲法或碳酸氨法。
尿素脲法是目前主流的生产工艺，其原料是合成氨和二氧化碳。
首先，将合成氨和二氧化碳按一定的比例混合，然后经过高温和高压的催化反应生成尿素。
反应过程中需要控制反应温度、压力和催化剂的使用，以提高反应效率和产量。
随后，尿素溶液通过分馏塔进行精馏，得到纯净的尿素。
碳酸氨法是另一种常用的尿素合成方法。
该方法将合成氨与液态二氧化碳反应生成尿素。
在反应过程中，合成氨和液态二氧化碳以一定的比例混合，然后通过高温和高压的催化反应生成尿素。
最后，通过冷却和净化过程，得到纯度较高的尿素。
尿素的生产工艺需要控制反应条件、催化剂的选择和使用，以及合理的工艺流程等因素。
随着技术的发展，尿素生产工艺不断改进和优化，以提高生产效率、降低能耗和环境污染。
同时，通过循环利用废水和废气，实现资源的节约和环境保护。
尿素生产安全技术
尿素生产安全技术尿素是一种广泛用于农业和工业领域的化学品。
由于它的重要性和广泛应用，尿素的生产安全技术也变得越来越重要。
本文将介绍尿素生产安全技术。
1. 原料质量控制尿素的生产需要用到氨气和二氧化碳两种原料。
氨气通常是通过化学反应从天然气、煤气和石油等化石燃料中生产出来的。
二氧化碳通常是从燃煤和石油中提取的。
为了确保尿素生产的安全和质量，必须对原料质量进行严格控制。
氨气和二氧化碳的纯度、湿度、气体压力和温度等参数必须在特定的范围内控制，否则如果存在偏差，就可能导致化学反应中出现危险情况。
2. 设备安全尿素生产过程中需要使用各种设备，包括压力容器、反应器、加热器、冷却器、过滤器、储罐和管道等。
这些设备必须保证其安全性能，以确保尿素生产过程中不发生危险事故。
为了保证设备安全，必须进行以下方面的工作：(1) 设备的材质、制造和安装必须符合相关的法律法规和标准要求，设备的压力容量和温度应该适合工艺要求；(2) 设备使用前应该进行检查，一旦发现设备有问题，必须及时进行维修和更换；(3) 必须对设备进行定期检查和维护，确保设备的安全性能；(4) 在操作过程中，需要采取必要的安全措施，避免设备损坏和人员伤害。
3. 废气治理尿素生产过程中会产生大量废气，其中包括二氧化碳、氨气、一氧化碳、氮氧化物等危险物质。
这些废气必须经过治理，否则就可能造成环境污染和人员健康问题。
废气治理包括以下措施：(1) 在尿素生产过程中，应该采用环保技术，例如膜分离、吸附剂清洗和催化氧化等；(2) 废气排放必须符合相关的法律法规，定期进行检查和监测；(3) 废气治理设备的维护和管理也非常重要，必须定期进行检查和清理，保证其正常运行。
4. 安全管理尿素生产的安全管理是非常重要的，包括以下方面：(1) 制定严格的安全条例和操作规程，保证工人在操作过程中能够遵守相关的安全规定；(2) 培训操作人员的安全意识和安全技能，提高工人自我保护能力；(3) 组织应急演习，为可能发生的危险事故做好准备；(4) 审查和修改安全管理制度，及时修订和完善安全措施。
尿素的生产工艺流程
尿素的生产工艺流程
尿素是一种常用的无机化合物，广泛应用于化肥、化工、医药等领域。
其生产工艺流程通常包括以下几步：
1. 合成气制备：通过天然气、石油或煤炭等燃料的气化反应，产生合成气（一氧化碳和氢气的混合物）。
2. 氨制备：将合成气经过催化转化反应，生成氨气。
常用的氨合成催化剂是铁、镍、铑的合金。
3. 尿素合成：将氨气与二氧化碳反应生成尿素。
尿素合成反应通常采用一种称为“尿素合成反应”的过程，该过程包括高温高压、催化和再循环等步骤。
4. 氨回收：由于尿素合成反应中的氨气未完全转化为尿素，剩余的氨气需要从尿素产物中回收利用。
常用的回收方法是采用蒸汽脱氨或萃取等工艺。
5. 精制和成品制备：通过混合、结晶、干燥等工艺对尿素进行精制和成品制备。
最终得到的尿素产品可以根据需要进行粒度调整、添加剂等工艺。
需要注意的是，尿素的生产工艺流程可能会根据不同的生产厂家和技术路线有所差异，上述流程仅为一般性描述。
另外，为了提高生产效率和产品质量，尿素生产工艺流程中常常采用先进的自动化控制系统和能源回收装置。
尿素的生产工艺流程
尿素的生产工艺流程尿素是一种重要的化学品，广泛应用于农业、化工、医药等领域。
尿素的生产工艺流程有以下几个主要步骤：1. 合成氨的制备：尿素的生产首先需要制备氨气。
通常采用合成氨工艺流程，即将气体混合物（通常为自然气和蒸汽的混合物）通过压缩、解冷、采用催化转化反应等方式，将气体转化为含有高浓度氨气的气体。
2. 尿素合成：尿素的合成一般采用哈伦斯过程，即将合成氨与二氧化碳反应生成尿素。
这一步骤通常在高压和高温下进行，并且需要使用催化剂催化反应。
具体的反应方程式为：2NH3+ CO2 → NH2CONH2 + H2O3. 尿素结晶：尿素合成后是以液体状态存在的，需要通过结晶过程将其转化为固体尿素。
通常采用蒸发结晶法或压滤除溶法进行尿素的结晶。
具体的过程一般包括加热、浓缩、结晶分离、干燥等步骤。
4. 尿素粒化：经过结晶后的尿素通常需要进行粒化处理，以改善其性能和外观。
粒化过程通常采用旋转粒化机，将固体尿素与适量的液体尿素混合后，通过旋转机械的作用使尿素逐渐成为颗粒状。
粒化后的尿素质量更均匀，便于搬运和应用。
5. 产品包装和储运：尿素粒化后，需要进行适当的包装和储运以保证产品质量和安全性。
一般采用塑料袋或编织袋等包装尿素，并以集装箱或散装的形式进行储运。
同时，根据不同的应用需求，也可以对尿素进行进一步的混合、掺杂等处理，以调整其化学成分和性能。
尿素的生产工艺流程需要采用先进的设备和控制技术，以确保产品质量和生产效率。
同时，对废气、废水等产生的副产品也需要进行适当的处理和回收，以避免对环境造成污染。
因此，尿素的生产需要综合考虑技术、环保和经济等多个方面因素的综合优化。
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主要设备--预分离器6
为解决高负荷生产下出现的中压分解负荷重，一吸 塔热负荷高等“瓶颈”问题，使装置高产，低耗和 平稳运行，增设了预分离器6，进一步提高了装置 的生产能力。
典型操作条件
合成塔：原料液氨、CO2及循环甲铵液自下而上进 入合成塔。压力：20-22MPa，温度：185-190℃， 氨碳比：4-4.5，水碳比：0.6-0.7，氧含量：0.50.8%，停留时间：1h，出口CO2转化率为：6264%。
分解塔：出口液通过三级分解：中压（1.82.5MPa，160 ℃ ）、低压（0.2-0.5MPa,150 ℃ ）、闪蒸（0.05MPa，75%）
第三章 尿素生产技术
(1)不循环法；
(2)半循环法(部分循环法、高效半循环) ；
(3)全循环法
热气全循环法
全循环法
矿物油全循环法 尾气分离全循环法
水溶液全循环法 发展：改良C、D法，二氧化碳汽提法，氨汽提法及联尿法等。
水溶液全循环法的流程图
惰气洗涤
放空
尿素 合成塔
CO2
过剩氨 冷凝器
氨回 流 液
尿素合成塔内， NH 3/CO2的摩尔比和H2O/ CO2的摩尔比控制在一定的范围内进行反应。
合成后的气液混合物进入预分离器，一段分解， 进行气液分离，将分离气相后的尿液送入二段 分解，进一步将混合物中的气相除去。
净化后的尿液依次进入闪蒸器、一段蒸发、二 段蒸发浓缩，最后得到尿素熔融物，用泵输送 到尿素造粒塔喷洒器，经在空气中沉降冷却固 化成粒状尿素，并通过尿素塔底刮料机用运输 皮带送往储存包装车间。
Ls
一
二
段
段
蒸
蒸
发
发
加
加
热
热
器
器
A2
分 离 器 140℃
○
99.7%
造
电振筛
粒
塔 斗○
提 升
成品去包装
机
粗料返回系统
○
○
水溶液全循环法的工艺流程图
主要设备-- 合成塔5
20世纪50年代以前：双套筒式。外壳碳钢承受压力，内有 两个不锈钢套筒，内筒不受压力。液氨从外壳与外筒及外 筒与内筒之间的两个环隙，再进入内筒，与CO2反应，这 样外筒不与腐蚀介质接触。
改良C法（日本）
改良C法，是传统水溶液全循环法的改进，生产低缩二 脲含量尿素产品，也生产常规尿素产品。
改良C法--操作条件
合成塔： 温度：190-200℃，压力：23-25MPa，氨碳比：4，水碳 比：0.37，转化率：72%。 合成塔为高径比18的空塔，用钛衬里，耐高温腐蚀。
分解塔：
高压分解（1.7-1.9MPa，165℃：其热量由塔外的热虹吸
中压 吸收塔
分中 解压 气
中压 分解塔
尾气 吸收塔
吸 收 液
低压 吸收塔
分低 解压 气
低压 分解塔
解吸塔 水排放
冷 凝 液
尿液 蒸发器
尿素 造粒塔
水溶液全循环法尿素生产原则流程
尿素成品
尿素蒸发造粒系统工艺流程图
Ls
冷 凝 器
Ls
冷 凝 器
Ls
分解塔底 闪
来﹙7475%尿液）
蒸 槽
○ 105℃
A1
分 离 器
水溶液全循环法的缺点
①能量利用率低； 合成系统总反应是放热的，但因加入大量过剩氨 以调节反应温度，反应热没有加以利用；另外， 一段、二段甲铵冷凝器均需用水冷却，不但冷凝 热得不到利用，反而需要消耗大量的冷却水。 ② 一段甲铵泵腐蚀严重，制造、操作、维修都较 麻烦； ③ 流程过于复杂：三段分解，三段吸收。
缺点：容积利用率低，且不锈钢耗量大。 目前：衬里的高压容器。外筒为多层卷焊受压容器，内部
衬有一层耐腐蚀的不锈钢板，隔离尿素甲铵腐蚀介质，外 壳保温，防止热量外散。 优点：容积利用率高，耐腐蚀材料用量少，操作方便
主要设备-- 合成塔5
衬里式尿素合成塔最初采用空塔，不设内件，塔的高径 比较大。
高径比小的衬里合成塔，通常设混合器或筛板等内件， 以减少返混的影响。
蒸发：一段（0.033MPa，95%），二段 （0.0033MPa，99.7%）
工艺流程简述
造气炉产生的半水煤气脱碳后，其中大部分的二氧化碳 由脱碳液吸收、解吸后，经油水分离器，除去二氧化碳 气体中携带的脱碳液，进入二氧化碳压缩机系统，由压 缩机出来的二氧化碳气体进入尿素合成塔。
从合成氨车间氨库来的液氨进入氨储罐，经过氨升压泵 加压进入高压液氨泵，经过预热后进入甲胺喷射器作为 推动液，将来自甲胺分离器的甲胺溶液增压后混合一起 进入尿素合成塔。
流程：合成塔出口液进预分 离器自然减压进行气液预分 离，它的液相进一段分解塔7。 气体送入一段蒸发器19下部。
主要设备--预分离器6
一段分解塔出口气体也引入预分离器。 预分离器有改造为预精馏塔的，内装填料，气
液逆流接触，可降低出口气体的温度和水分。 气体送入一段蒸发器19下部，充分利用了预
分离器出口气体的冷凝热，部分气体冷凝并放 出热量，供尿液蒸发用。
主要设备--一段吸收塔10
分两段。下段为鼓泡段，上段为精洗段。
在鼓泡段，气液混合物利用低压循环来的稀甲铵液吸收， 在此将气体中绝大多数CO2和几乎全部水蒸气及部分氨 气吸收下来转入液相。
在精洗段，未被吸收的气体在塔内上升，与由液氨缓冲 槽2来的回流液氨和清洗液与其配成的浓氨水逆流接触， 使气体中CO2和水蒸气完全得到吸收，纯的气态氨进入 氨冷凝器12，冷凝下来的液氨流入液氨缓冲槽2
吸收工段：从一段分解、二段分解出来的 气相含有未反应的氨和二氧化碳，分别进 入一段吸收和二段吸收，氨和二氧化碳被 后面闪蒸、一段蒸发、二段蒸发工段冷凝 下来的冷凝水吸收混合形成水溶液，用泵 送入尿素合成塔；
一段吸收后剩余的气体进入惰洗器稀释后， 与二段吸收的残余气体混合进入尾气吸收 塔，与一段蒸发、二段蒸发工段气相冷凝 除去水后残余的气体混合后放空。
一段吸收器起着精馏作用，塔顶得到纯NH3气，塔底是 甲铵液。
主要设备--一段吸收塔10
在一段吸收塔中，若液氨中混有少量的CO2，则 会生成氨基甲酸铵结晶而堵塞设备和管道，因此 一段吸收塔要保证CO2被完全吸收。
在原料返回时，氨以纯氨和甲铵液形式，CO2以 甲铵液形式返回，甲铵液肯定会带一定量的水， 水是反应不希望的。所以应减少CO2返回量---尽 量提高CO2的转化率。