尿素合成的化工计算_动力学模型篇

尿素合成塔安全运行管理示范文本

尿素合成塔安全运行管理 示范文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月

尿素合成塔安全运行管理示范文本使用指引：此管理制度资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 20xx年3月21日晚21时，鲁西化工集团第三化肥厂 尿素合成塔又出现恶性事故，虽然事故原因有待调查，但 事故发生之后，各尿素生产企业引起了高度重视，强化了 尿素塔的安全运行管理，以期避免类似事故的再度发生。 笔者结合临泉化工股份有限公司6万t/a尿素合成装置谈一 下尿素合成塔安全运行管理。 一、设备结构与参数 1.水溶液全循环法尿素合成工艺中尿素合成塔是6万 t/a尿素的关键设备，经过改造已突破15万t，该设备内衬 是由公称尺寸8mm厚的316L尿素级不锈钢材料制成，外 壁是一高压筒体保护承压，其内有3块旋流板及多孔板或 球帽型塔盘若干分成反应区，原料液氨、二氧化碳和氨基

甲酸铵从塔底进入，由于它在高温、高压和强腐蚀介质的条件下使用，如使用不当，极易损坏衬里，造成泄漏。 2主要技术参数 设计压力：21.56MPa 工作压力：19.6 MPa 试验压力：26.95 MPa 容器类别：Ⅲ 设计温度：190℃ 工作温度：188±2℃ 容积：23m3 公称尺寸：φ1200mm×21565mm 二、安全运行管理 小氮肥行业尿素装置大都在“七五”前后建设起来的，尿素合成塔运行周期在10年左右，有的已经运行15年，在安全运行管理方面也积累摸索了一些经验（也可以

尿素生产原理、工艺流程及工艺指标

尿素生产原理、工艺流程及工艺指标 1.生产原理 尿素是通过液氨和气体二氧化碳的合成来完成的，在合成塔D201中，氨和二氧化碳反应生成氨基甲酸铵，氨基甲酸铵脱水生成尿素和水，这个过程分两步进行。第一步:2NH3，CO2 NH2COONH4，Q 第二步:NH4COONH2 CO(NH2)2，H2O,Q 第一步是放热的快速反应，第二步是微吸热反应，反应速度较慢，它是合成尿素过程中的控制反应。 1、2工艺流程: 尿素装置工艺主要包括:CO2压缩和脱氢、液氨升压、合成和气提、循环、蒸发、解吸和水解以及大颗粒造粒等工序。 1、2、1 二氧化碳压缩和脱氢 从合成氨装置来的CO2气体，经过CO2液滴分离器与来自空压站的工艺空气混合(空气量为二氧化碳体积4%)，进入二氧化碳压缩机。二氧化碳出压缩机三段进脱硫、脱氢反应器，脱氢反应器内装铂系催化剂，操作温度:入口?150?，出 口?200?。脱氢的目的是防止高压洗涤器可燃气体积聚发生爆炸。在脱氢反应器中H2被氧化为H2O，脱氢后二氧化碳含氢及其它可燃气体小于50ppm，经脱硫、脱氢后，进入压缩机四段、五段压缩，最终压缩到14.7MPa(绝)进入汽提塔。 二氧化碳压缩机设有中间冷凝器和分离器，二氧化碳压缩机压缩气体设有三个回路，以适应尿素生产负荷的变化，多余的二氧化碳由放空管放空。 2 液氨升压 1、2、 液氨来自合成氨装置氨库，压力为2.3 MPa(绝),温度为20?,进入液氨过滤器,经过滤后进入高压氨泵的入口,液氨流量在一定的范围内可以自调,并设有副线以备

开停车及倒泵用.主管上装有流量计.液氨经高压氨泵加压到18.34 MPa(绝)，高压液氨泵是电动往复式柱塞泵，并带变频调速器，可在20—110%的范围内变化，在总控室有流量记录，从这个记录来判断进入系统的氨量，以维持正常生产时的原料N/C(摩尔比)为2.05:1。高压液氨送到高压喷射器，作为喷射物料，将高压洗涤器来的甲铵带入高压冷凝器，高压液氨泵前后管线均设有安全阀，以保证装置设备安全。 1、2、3 合成和汽提 生产原理:合成塔、气提塔、高压甲铵冷凝器和高压洗涤器四个设备组成高压圈，这是本工艺的核心部分，这四个设备的操作条件是统一考虑的，以期达到尿素的最大产率和最大限度的热量回收。 从高压冷凝器底部导出的液体甲铵和少量的未冷凝的氨和二氧化碳，分别用两条管线送入合成塔底，液相加气相物料N/C(摩尔比)为2.9—3.2，温度为165--172?。合成塔内设有11块塔板，形成类似几个串联的反应器，塔板的作用是防止物料在塔内返混。物料从塔底至塔顶，设计停留时间1小时，二氧化碳转化率可达58%，相当于平衡转化率90%以上。 尿素合成反应液从塔内上升到正常液位，温度上升到180--185?，经过溢流管从塔下出口排出，经过合成塔出液阀(HPV2201)汽提塔上部，再经塔内液体分配器均匀地分配到每根气提管中，沿管壁成液膜下降，分配器液位高低，起着自动调节各管内流量的作用，尿液在气提管均匀分配并在内壁形成液膜下降，内壁液膜是非常重要的，否则气提管将遭到腐蚀，由塔下部导入的二氧化碳气体，在管内与合成反应液逆流相遇，气提管外以蒸汽加热，合成反应液中过剩氨及未转化的甲铵将被气提气蒸出和分解，从塔顶排出，尿液及少量未分解的甲铵从塔底排出，气提塔出液温度控制在165--174?之间。塔底液位控制在40--80%左右，以 防止二氧化碳气体随着液体流至低压分解工段造成低压设备超压。

尿素工艺

尿素生产原理、工艺流程及工艺指标 字体大小：大- 中- 小xxrtjx发表于09-12-21 11:35 阅读(65) 评论(0) 1.生产原理 尿素是通过液氨和气体二氧化碳的合成来完成的，在合成塔D201中，氨和二氧化碳反应生成氨基甲酸铵，氨基甲酸铵脱水生成尿素和水，这个过程分两步进行。 第一步：2NH3＋CO2 NH2COONH4＋Q 第二步：NH4COONH2 CO（NH2）2＋H2O－Q 第一步是放热的快速反应，第二步是微吸热反应，反应速度较慢，它是合成尿素过程中的控 制反应。 1、2工艺流程： 尿素装置工艺主要包括：CO2压缩和脱氢、液氨升压、合成和气提、循环、蒸发、解吸和 水解以及大颗粒造粒等工序。 1、2、1 二氧化碳压缩和脱氢 从合成氨装置来的CO2气体，经过CO2液滴分离器与来自空压站的工艺空气混合（空气量为二氧化碳体积4%），进入二氧化碳压缩机。二氧化碳出压缩机三段进脱硫、脱氢反应器，脱氢反应器内装铂系[wiki]催化剂[/wiki]，操作温度：入口≥150℃，出口≤200℃。脱氢的目的是防止高压洗涤器可燃气体积聚发生爆炸。在脱氢反应器中H2被氧化为H2O，脱氢后二氧化碳含氢及其它可燃气体小于50ppm，经脱硫、脱氢后，进入压缩机四段、五段压缩，最 终压缩到14.7MPa（绝）进入汽提塔。 二氧化碳压缩机设有中间冷凝器和分离器，二氧化碳压缩机压缩气体设有三个回路，以适应尿素生产负荷的变化，多余的二氧化碳由放空管放空。 1、2、2 液氨升压 液氨来自合成氨装置氨库，压力为2.3 MPa(绝),温度为20℃,进入液氨过滤器,经过滤后进入高压氨泵的入口,液氨流量在一定的范围内可以自调,并设有副线以备开停车及倒泵用.主管上装有流量计.液氨经高压氨泵加压到18.34 MPa(绝)，高压液氨泵是电动往复式柱塞泵，并带变频调速器，可在20—110%的范围内变化，在总控室有流量记录，从这个记录来判断进入系统的氨量，以维持正常生产时的原料N/C（摩尔比）为2.05:1。高压液氨送到高压喷射器，作为喷射物料，将高压洗涤器来的甲铵带入高压冷凝器，高压液氨泵前后管线均设有安 全阀，以保证装置设备安全。 1、2、3 合成和汽提 生产原理：合成塔、气提塔、高压甲铵冷凝器和高压洗涤器四个设备组成高压圈，这是本工艺的核心部分，这四个设备的操作条件是统一考虑的，以期达到尿素的最大产率和最大限度 的热量回收。 从高压冷凝器底部导出的液体甲铵和少量的未冷凝的氨和二氧化碳，分别用两条管线送入合成塔底，液相加气相物料N/C（摩尔比）为2.9—3.2，温度为165--172℃。 合成塔内设有11块塔板，形成类似几个串联的反应器，塔板的作用是防止物料在塔内返混。物料从塔底至塔顶，设计停留时间1小时，二氧化碳转化率可达58%，相当于平衡转化率90% 以上。 尿素合成反应液从塔内上升到正常液位，温度上升到180--185℃，经过溢流管从塔下出口排出，经过合成塔出液阀（HPV2201）汽提塔上部，再经塔内液体分配器均匀地分配到每根

尿素合成塔的主要破坏形式及预防措施示范文本

尿素合成塔的主要破坏形式及预防措施示范文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月

尿素合成塔的主要破坏形式及预防措施 示范文本 使用指引：此解决方案资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 尿素合成塔的爆破事故在国内已经发生了多起，事故 现场触目惊心，给人民生命和国家财产造成的损失，应引 起尿素生产企业的高度重视。 一、尿素合成塔的主要破坏形式 水溶液全循环法尿素合成塔是用不锈钢和低合金钢制 造的多层包扎式高压容器，塔体由多个筒节与上、下封头 焊接而成。多层包扎式厚壁圆筒由内筒、盲层与层板3部 分组成，内筒采用超低碳奥氏不锈钢板材，在高压状态下 要求严密不漏，并具有抵抗介质腐蚀的能力。层板则采用 一定的方法使之很好地贴合在内筒上，且与内筒形成一个 整体筒节，塔体质量的好坏往往取决于层板间的贴合程度

和环焊缝装配及焊接的质量。多层包扎式圆筒在包扎层板时，靠钢丝索拉紧与焊接的收缩作用使各层间存在有预应力，内层受到压紧力，当筒体承受内压时，由于预应力的作用可以抵消部分拉应力，使筒壁内应力较相同条件下的单层筒体分布均匀，可以提高筒体的弹性承载能力。从理论上讲多层包扎厚壁圆筒的壁厚应比相同条件下的单层筒体薄，但因预应力的大小与层板纵焊缝宽度、每层层板上纵焊缝数量、焊接规范、焊接材料、包扎的松紧程度等许多因素有关，在设计时尚无法定量计算。另外，多层包扎式筒体的纵焊缝沿壁厚方向是非连续的，对筒体强度的削弱也较单层筒体小。所以，在设计时仍采用单层厚壁圆筒强度计算公式进行应力计算。 尿素合成塔在使用过程中产生的主要破坏形式有2种，一是内筒泄漏引起的破坏；二是筒节层板和环焊缝发生应力腐蚀断裂而引起的破坏。

尿素合成塔3201-D衬里修复方案

XX公司尿素3201-D衬里检修施工技术方案 编制： 审核： 批准： XX公司 2014年11月25日

目录 1、工程概况——————————————————————————3 2、工程施工内容及技术要求——————————————————3-4 3、工程施工组织措施和步骤——————————————————4-5 4、工程施工进度计划——————————————————————5 5、工程施工组织结构——————————————————————6 6、工程施工所需机器具及消化材料———————————————6-7 7、职业健康安全及环境管理措施————————————————7-8

施工技术方案 1工程概况 1.1概述 尿素合成塔（3201-D）由德国莱茵钢厂设计制造，该设备由上、下封头、筒体和内件构成，设备规格为Φ2800×102，设备高度34100mm。筒体段由6个碳钢筒节组成，筒体总长度为5000×6=30000米，筒体采用层板包扎结构，壁厚为13×6.7+4+11=102mm，层板的材料牌号为BH54M，承压厚度为13×6.7=87.1mm；上、下封头为单层球形封头结构，其材料牌号为BH47W，图纸名义厚度为δmin=75mm。筒体的内表面衬有厚度为11mm的不锈钢衬里，上、下封头和人孔内表面衬有厚度为8mm的不锈钢衬里，筒体段衬里材质均为316L（Mod）。塔内现安装11层Casale塔盘（最下面的一层为一块分布板），塔盘间距约2200~2600mm。设计温度193℃，设计压力16.35MPa。根据股份公司设备部“2015年度尿素3201-D衬里检修内容及技术”编制施工方案。 1.2工程施工执行标准 此工程施工过程中所标准如下： 1.2.1、GB150.1～GB150.4-2011《压力容器》； 1.2.2、TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》； 1.2.3、GB/T9842 -2004《尿素合成塔技术条件》； 1.2.4、JB/T4730-2005《承压设备无损检测》； 1.2.5、1.2.6 HG25718-93《尿素合成塔维护检修规程》 1.3.6、14-A32S-95《尿素厂X2CrNiMo25.2 2.2不锈钢的材料要求》； 上述标准和技术要求等均执行最新版本，如有冲突，按要求严格者执行。 2工程施工内容及技术要求 2.1工程施工内容 吊装机具就位，拆除有关保温层；拆下吊开人孔盖；拆、装存在缺陷焊缝部位的塔盘或其它内件；衬里纵、横焊缝； 1至6段筒节衬里（腐蚀严重部位）的纵横焊缝打磨、盖面焊，长度约35米，具体数量根据实际检查情况现场定；上下瓜皮焊缝，检查、消缺处理。合成塔内件（溢流管、塔盘、塔盘支耳），检查、消缺处理；人孔及人孔大盖检查、消缺处理。 2.2施工技术要求： 2.2.1设置施工组织机构，把此项目作为专项进行检修管理。施工人员应具备相应的合格资质。 2.2.2焊接材料要求：焊接材料采用SANDVIK R25-22-2LMn焊丝，焊材应有合格证。 2.2.3；焊接工艺要求：塔内不锈钢衬里的所有焊接均应采用氩弧焊，焊接电流不益过大，应严格控制焊接电流在（70～80A）。焊接益采用分段焊、快速焊，严格控制焊接的热输入量。焊接应使焊缝及其热影响区圆滑过渡，表面成形好。 2.2.4打磨方式要求：打磨用砂轮片应采用不锈钢钢玉砂轮片，避免对焊缝表面造成污染，铁素体不合格。其次，打磨应以圆滑过渡为原则，消除焊缝表面疏松层或针孔后，如焊缝高于母材可不补焊。 2.2.5禁止铁器、油污等物质对衬里的污染。 2.2.6氨渗漏试验合格 2.3施工质量要求： 2.3.1着色检测所有焊接部位按JB/T4730.5-2005 Ⅰ级验收合格。 2.3.2铁素体所有焊接部位的铁素体含量FT≤0.6%。 2.3.4酸洗钝化所有焊接、打磨部位均应进行酸洗钝化处理。 3.工程施工组织措施和步骤 3.1.施工前准备：a.检修前应制定完善的技术方案；b.参加检修人员必须了解设备图样及有关技术资料，熟悉其技术要求和注意事项；c.进塔施焊修理的焊工，必须持有相应的焊工合格证，并经过专门的技术培训和考试；d.参加检修的人员施工前应对使用机具、备品备件、材料的型号、规格、数量、质量等进行检查、核实，使其符合技术要求；e.交付检修的设备应按照操作规程泄压降温，清洗置换合格，符合有关安

年产万吨尿素合成工艺设计

年产万吨尿素合成 工艺设计 1

年产8000吨尿素合成工艺设计 2

目录 摘要 .................................................................... 错误!未定义书签。ABSTRACT ......................................................... 错误!未定义书签。 第一章总论................................................ 错误!未定义书签。 1.1 概述 ................................................................ 错误!未定义书签。 1.1.1 尿素的性质及用途 ..................................... 错误!未定义书签。 1.1.2 市场需求 ..................................................... 错误!未定义书签。 1.2 文献综述 ........................................................ 错误!未定义书签。 1.3 设计任务来源 ................................................ 错误!未定义书签。 第二章尿素生产工艺流程........................ 错误!未定义书签。 2.1 生产方法的确定 ............................................ 错误!未定义书签。 2.2 工艺流程叙述 ................................................ 错误!未定义书签。 2.3 工艺流程简图 ................................................ 错误!未定义书签。 第三章工艺计算........................................ 错误!未定义书签。 3.1物料衡算......................................................... 错误!未定义书签。 3.1.1产量及产品质量与消耗定额 ..................... 错误!未定义书签。 3.1.2 计算条件的确定 ........................................ 错误!未定义书签。 3.1.3 CO2压缩系统............................................. 错误!未定义书签。 3.1.4 尿素合成塔 ................................................. 错误!未定义书签。 3.1.5 预分离器 ..................................................... 错误!未定义书签。 3

尿素合成塔安全生产使用要点(通用版)

( 安全管理 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 尿素合成塔安全生产使用要点 (通用版) Safety management is an important part of production management. Safety and production are in the implementation process

尿素合成塔安全生产使用要点(通用版) 3月21日，山东省济南市平阴鲁西化工第三化肥厂有限公司一台尿素合成塔发生爆炸，造成4人死亡，1人重伤和重大财产损失。为了防止类似事故再次发生，保障人民生命财产安全，经研究，现就进一步加强尿素合成塔生产使用检验工作通知如下： 一、关于尿素合成塔的制造 (一)结构方面。 1.目前生产的尿素合成塔普遍采用单个筒节多层包扎后再焊接环焊缝的深环焊缝结构，因结构所致不能进行焊后热处理，环焊缝部位存在较大的应力集中，且焊接缺陷不易检测。鉴此原因，尿素合成塔应当尽可能避免采用深环焊缝结构，而宜选用其他结构形式。对直径小于等于1800mm的尿素合成塔，逐步采用整体多层包扎结构，具体要求可参照化工行业标准《整体多层夹紧式高压容器》(HG3129)，其层板间的环焊缝和纵焊缝应分别相互错开，相邻层板

两条环焊缝间轴向距离不得小于100mm(封头与筒体的环焊缝除外)。 2.检漏孔与盲层(板)或内筒的连接方式应当采用焊接结构，且焊接部分深度不得小于筒体承压壁厚部分的三分之一，以防止介质进入包扎层。结构详见下图。 检漏孔与盲层(板)的连接方式(示意图)(略) 3.尿素合成塔顶部合成物料出口插入管的管端应与塔顶内壁齐平，避免形成气相空间死区。 (二)材料方面。 采用多层包扎结构的尿素合成塔，其层板不得选用15MnVR钢板，应当选用强度等级相对较低的16MnR、20R等材料，且每层层板厚度不得小于8mm。 (三)检验方面。 尿素合成塔制造单位进行泄漏检验时，应当采用不具有腐蚀性的介质作为检漏介质，不得采用氨渗漏法进行检漏。 二、关于在用尿素合成塔的安全管理 (一)定期检验。

常见的几种尿素生产工艺介绍.

常见的几种尿素生产工艺介绍 第一节斯塔米卡邦二氧化碳汽提法尿素工艺 斯塔米卡公司((Stamicarbon.B.V是荷兰国营矿业公司(DSM的子公司,在40年代后期开始研究尿素生产工艺。早期尿素生产由于存在着合成塔等设备的晋严重腐蚀问题,影响生产的正常进行和生产技术的推广。直至1953年,斯塔米卡邦提出在二氧碳原料气中加少量氧气的办法,解决了尿素设备的腐蚀问题,为后来尿素生产的大规模发展开辟了道路。由该公司设计的第一个工业规模尿素厂于1956年投产。在60年代初,斯塔米卡邦与国营矿业公司研究中心一起,开发了新的尿素工艺,即二氧碳化碳汽提法。从工作1964年建设投产日产20吨尿素的实验厂开始,到1967年二氧化碳汽提法尿素工厂正式投产。随后在很多国家建设二氧化碳汽提法尿素工厂。 工艺流程 二氧化碳汽提法尿素生产工艺主要包括:二氧化碳压缩和脱氢、液氨升压、合成和汽提、循环、蒸发造粒、产品贮存和包装、解吸和水解等工序。 (一二氧化碳压缩和脱氢 从合成氨厂来的二氧化碳气体,经过CO2分离罐101——F与工艺空气压缩机101-J供给的一定量的空气混合,空气量为二氧化碳体积的4%,进入二氧化碳压缩机102-J。在二氧化碳压缩机二段进口对二氧化碳气中的氧含量自动栓测。二氧化碳最终压缩到14。1MPa(A进入脱氢反应器101-D,内装铂系催化剂,操作温度:入口 ≥150℃,出口<300℃。脱氢的目的是防止高压洗涤器排出气发生爆炸。在脱氢反应器中H2被选择氧化为H2O。脱氢后二氧化碳含氢及其它可燃气体小于50*10-6。 二氧化碳压缩机102-J是单例蒸汽透平驱动的双缸四段离心式压缩机,带有中间冷凝器和分离器。蒸汽透平机转速,由速度控制器控制并自动调节转速,以适应尿素的生产负荷。多余的二氧化碳由放空管放空,进入二氧化碳压缩机的气量,应超过压缩机的喘振点。为使进口气量小于喘振气量时也不发生故态障,设有自动防喘振系统。

尿素合成塔结构及技术要求

图6-27尿素合成塔的结构示意图 6.3.1结构及技术要求 尿素(Urea)的分子式为CO(NH 2)2，分子量为60.06。尿素为最主要的氮肥。尿素是一种中性速效肥料，含氮量在46﹪（质量）以上，综合肥效高，易贮藏，运输，正因为尿素作为肥料具有诸多优点，目前全世界尿素产量占氮肥总产量的1/3以上，跃居首位，且具有继续上升的趋势。尿素在工业上的用途也很广泛，尿素产量10﹪的以上用作工业原料，主要工业用途是作为高聚物合成原料。尿素合成塔是尿素生产装置中的关键设备之一，它在尿素生产流程中占有重要的地位。可以说尿素工业的发展与尿素合成塔的设计制造技术的发展是紧密相连的。 由于尿素反应介质的强腐蚀性，虽然1870年就提出了氨基甲酸胺脱水法合成尿素的工艺，但一直到二十世纪五十多年以后才实现工业化。直到廿十世纪五十年代，荷兰斯太米卡邦研究出在尿素合成反应器中加入氧气的办法，使不锈钢得到连续钝化，才使尿素合成塔内筒采用比较廉价的奥氏体CrNiMo 不锈钢。目前，尿素合成塔内筒所用的材料越来越多，其中有316L 型不锈钢，铬-钼-氮双相不锈钢等，但目前大量使用的还是以316L 和25-22-2铬镍钼氮型为主的奥氏体不锈钢为主。 一九七五年以后，我国从国外开始引进13套年产48~52万吨的大型尿素生产装置，尿素合成塔的内径为φ2100mm~φ2800mm 不等，从一九八三年开始，我国也开始自行设计和制造大型尿素合成塔，并对原有的中小型尿素合成塔进行改造，目前我国制造的尿素合成塔规格十分繁多，而且操作压力不同工艺也不尽相同，在工作压力上主要有21Mpa 和16Mpa 两种系列，操作温度均小于200℃。 目前，我国生产的尿素合成塔的最大直径已达φ2800mm ，高度36000mm ，容积达200m 3，生产能力达到1740吨/天。 本节简要介绍φ1850mm 尿素合成塔的制造过程。 该设备工作压力15.5Mpa ，设计压力：16.7Mpa ；操作温度188℃，设计温度：210℃，水压试验压力21.71Mpa 。 6.3.1.1总体结构 尿素合成塔的如图6-27所示， 主要包括：人孔、上封头、筒体、 下封头、物料接管等。 ⑴封头结构 高压容器封头常采用的结构有：半球形封头、球曲封头或半椭圆形封头。

产万吨尿素工艺设计方案

摘要 尿素工业化生产以来的百余年间，一直是肥料工业生产的主要品种。本设计是年产10万年吨尿素二氧化碳气提法化工工艺的设计；也介绍了尿素的性质、用途、生产方法和市场的发展状况；尿素生产以煤为原料，采用改进型CO2汽提法工艺。尿素合成中有二氧化碳压缩，液氨升压，合成和气提，蒸发、解读和水解以及造粒等工序。主要进行了尿素的工艺计算、降温设备的设计、设备选型，并绘制工艺流程图。 关键词：尿素，二氧化碳气提法，设计计算

、八 前言 用于尿素生产的C02中都含有一定量的CO、H2、CH4、N2及硫化物等。这是因为C02来源于脱碳后的解读气，无论采用什么方法脱碳，在脱碳液吸收C02的同时，还溶解了一定量的CO、H2、CH4、N2及硫化物等，当脱碳溶液再生时这些气体随同C02 一同被解读出来，另外，通过加空气到C02中以对设备进行防腐保护。上述气体在整个工艺过程中极少或完全不冷凝，并随未反应的NH3及C02由合成塔 顶排放出来，经过高压洗涤塔吸收大部分氨及C02，气体混合物中出、C0、CH4 和02浓度急剧上升，这些可爆气体的存在是尿素生产的最大安全隐患。 尿素主要产品为合成氨、尿素、纯碱、氯化铵、精甲醇、复合肥、精细化工产品和热电产品。尿素生产以煤为原料，采用改进型C02汽提法工艺。C02中带有一 定量的C0、H2、CH4、N2及硫化物等，既存在可燃气体爆炸的安全隐患，又有硫对设备腐蚀的担忧。国内已有尿素系统发生爆炸的先例。

—、总论 < 一）概述 尿素原料主要是二氧化碳和氨。尿素产品用途广泛，其主要用作化肥。工业上还用作制造脲醛树酯、聚氨酯、三聚氰胺-甲醛树脂的原料，在医药、炸药、制革、浮选剂、颜料和石油产品脱蜡等方面也有广泛的作途。据统计，我国现有尿素生产企业200多个，规模分为大型<引进48万吨/年以上）、中型<13—30万吨/年以上）、小型<4—13万吨/年），我国中小氮肥企业中90%采用煤为原料，近年来产能发展较快。 据统计，2005—2007年尿素新建装置增加产能累计987万吨，加上现有装置产能的自然增长，2005—2007年我国累计增加尿素产能1340万吨，到2007年底尿素产能达到5300万吨以上。预计2008—2009年新建装置产能为715万吨，至U 2009年底全国尿素产能将达到6000万吨。 1?产品用途 尿素主要用作化肥。工业上还用作制造脲醛树酯、聚氨酯、三聚氰胺-甲醛树脂的原料，在医药、炸药、制革、浮选剂、颜料和石油产品脱蜡等方面也有广泛的作途。 尿素加热至200C时生成固态的三聚氯酸<即氰尿酸）。三聚氰酸的衍生物三氯异氰尿酸、二氯异氰酸钠、异氰尿酸三<2-羟乙酯）、异氰尿酸三<烯丙基）酯、三<3, 5-二叔丁基-4-羟基苄基）异氰酸酯、异三聚氰酸三缩水甘油醚、氰尿酸三聚氰胺络合物等有许多重要应用。前两者是新型高档消毒、漂白剂，三氯异氰尿酸全世界总所产能力超过8万吨⑷。 2?尿素的基本信息 <1）尿素分子式：CH4N2O;相对分子质量：60. 06。 <2 ）外观：无色或白色针状，或棒状结晶体，工业品为白色略带微红固体颗 粒，无臭无味。 <3）密度：1. 335g/mm。 <4）熔点：132. 7° Co <5）溶解性：溶于水、醇，不溶于乙醚、氯仿，呈微碱性。

尿素合成塔主要零部件的制造工艺流程设计-

主要零部件的制造 ㈠筒体的制造 如前所述，筒体是整个尿素合成塔的主要部分。筒体由许多筒节组焊成，就拿φ2.8m×36m尿素合成塔（多层包扎式）为例，筒体共分11节，其中10节长2980mm，1个筒节1800mm，总长度31600mm。每一个筒节都是由外层层板、盲层和衬里内筒组成，它们的制造工艺过程简要叙述如下： 1）内筒 内筒的制造工艺过程是： ⑴原料检验（包括腐蚀试验和机械性能试验）→⑵按内筒展开周长划线、留有切割量和卷圆带头直边量→⑶标志移植。将材料牌号、炉批号、板号或其本厂代号，用不含氯离子或金属养料的记号笔（可防水而不褪色）抄写到将要下料的板面上→⑷剪切下料→⑸在卷板机上卷圆，当两头弯曲圆度达到要求后取下。注意：卷板机应专用，上辊不能有焊渣、焊瘤，最好在上辊套一不锈钢套筒。避免衬里内筒卷制过程中压出麻点或划伤以及铁离子污染。→⑹在专用的夹具上切除两端直边余料并刨出纵焊缝坡口→⑺纵向焊缝坡口表面着色探伤。不得有裂纹或夹层现象。→⑻重新放在卷板机上进一步卷圆，使纵缝合拢→⑼在卷板机上将纵缝点焊固定。应采用评定合格的焊条，注意不能将焊渣掉到上辊表面。→⑽从卷板机上取下，由于筒体直径较大，厚度（一般6~8mm）较薄，刚度不足，容易变形，因此内筒必须用支撑件撑圆固定。→⑾将筒体放在专用的夹具上进行纵焊缝焊接（带焊接试板）→⑿焊缝铁素体测定。要求每一根焊条焊接长度上测一点（铁素体≤0.6%）以防止用错了焊条或偏离焊接规范。→⒀焊缝表面着色探伤，不得有夹渣、裂纹和气孔→⒁纵焊缝X光探伤检查。由于衬里的内筒主要是起耐腐蚀作用，焊缝是薄弱环节，微小的孔洞将造成严重的危害。因此X光探伤的验收标准不同于一般受压容器的标准。除按JB4730的I级片外，还不允许有柱状小气孔出现。→⒂焊接试

尿素合成、制造工艺

2.4.3尿素合成工艺 2.4. 3.1主要反应方程式 2NH 3（液）+ CO2（气）= NH 4COO NH 2（液） NH 4COO NH 2= CO（ NH 2）2（液）+ H2O 2.4. 3.2工艺流程简述 由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。 尿素制造工艺 尿素, 工艺, 制造 - （1）全循环法 将氨与二氧化碳作用生成氨基甲酸铵，然后脱水生成尿素。未反应的氨和二氧化碳用水吸收生成甲铵或碳酸铵水溶液返回合成系统循环利用。合成压力约19．61 MPa，温度185～190 oc，约62％co，转化为尿素。反应液经两段分解及真空蒸发浓缩至造粒。其反应式如下： 2NH3+COz—NHzCOONH。 NHzCOONH4——CO(NH2)2+H20 （2）二氧化碳气提法 合成压力13．73 MPa，温度180～185℃，转化率57～58％，用二氧化碳作为气提剂，使未转化的甲铵分解成二氧化碳及氨蒸出。气提效率80~83％，气提塔出气在高压冷凝器内冷凝生成甲铵溶液回合成塔。气提塔出液经进一步分解，蒸发，送造粒。 （3）氨气提法 合成压力14．71 MPa，温度185～190℃，转化率60％左右。未转化甲铵在气提塔中用氨气提而分解，出气提塔尿液经两段分解使残余甲铵进一步分解，游离氨馏出，以水溶液形式回收，过剩氨经冷凝成液氨返回系统。 4、等压双气提法 合成压力17．65～19．61 MPa。温度185～190。C，氨／二氧化碳4～5，转化率70～75％。出塔尿液依次经过两个串联的气提塔，分别以氨气、二氧化碳气提分解未转化的甲铵并蒸出部分过量氨。 由于循环法生产尿素存在动力消耗大，一次通过的尿素合成率低等诸多缺点，目前大多厂家采用汽提法生产尿素。汽提法是水溶液全循环法的一项重要改进类型。其实质是在与合成反应相等压力的条件下，利用一种气体通过反应物系(同时伴有加热)，使未反应的氨和二氧化碳通过气提法合成。二种气提法简易流程如下：

尿素生产工艺设计

第一章 尿素生产概述 1.1尿素生产的原理 尿素的合成原料是氨和二氧化碳，这两种原料均来自合成氨装置。尿素合成的条件为：188℃，15.6MPa ，进料氨与二氧化碳的物质的量比是3.6，水与二氧化碳的物质的量比是0.67[2]。 一般认为在合成塔尿素的反应分以下两部进行 第一步，氨基甲酸铵的生成。反应式为： 324212()()()NH l CO g NH COONH l Q ++ 第二步，氨基甲酸铵脱水。反应式为： 422222()()()()NH COONH l CO NH l H O l Q +- 1.2尿素生产的方法 由于这两个反应都是可逆反应，因此氨与二氧化碳不可能全部转化为尿素。在工业生产条件下，二氧化碳转化率仅在50%-70%之间[3]。为了分离和回收未反应的氨和二氧化碳，可将合成熔融物加热分解，使气体逸出。但要将逸出的氨与二氧化碳全部或部分返回合成塔重新合成尿素，这就出现了各种不同的流程。有循环法，半循环法和全循环法。 全循环法又可以分为热气全循环法、矿物油全循环法、气体分离全循环法、水溶液全循环法及汽提全循环法。 气提全循环法又可以分为二氧化碳汽提法、氨汽提法和双汽提法。

第二章 斯那姆氨汽提工艺 2.1工艺基本原理 汽提是使尿液中的甲铵按下述反应分解为3NH 和2CO 的过程： 4232()2()()NH COONH l NH g CO g Q +- 这是一个可逆体积增大的反应[4]。我们只要能够供给热量，降低压力或降低气相中3NH 和 2CO 某一组分的分压都可使反应向右方进行，以达到分解甲铵的目的。汽提法是在保持压力与合成塔相同的条件下，在给热量的同时采用降低气相中3NH 和2CO 某一组分的过程。当温度为T ℃时，纯态甲铵的离解压力与各组分（3NH 和2CO ）的分压的关系按以上化学方程式可作如下表示：设总压力为P s 则从反应式中可以看到氨分压为2/3P s 二氧化碳分压为1/3P s 如反应式在温度为t ℃时的平衡常数为K t ，则: 23 (2/3)(1/3)4/27t s s s K P P P == 假如氨和二氧化碳之比不是按2：1状态存在，在温度仍为t ℃时，它的总压力为P ，其各组分的分压为：3NH 的分压 33NH NH P X =??总压氨的分子数=P 2CO 的分压 232 CO NH P X =??总压二氧化碳的分子数P 3NH X 和2CO X 分别为气体中氨，二氧化碳的分子分数这样反应式在温度为t ℃时平衡常数应为： 323 2232()()NH CO NH CO Kt P X P X P X X =???=?? 温度相同，平衡常数应相等，所以当温度为t ℃ 3 23334/27NH CO Ps P X X =?? ?23 s P = 但纯甲胺在某一固定温度下离解力为不变的常数C ，所以

尿素合成塔安全生产使用要点(正式)

编订：__________________ 单位：__________________ 时间：__________________ 尿素合成塔安全生产使用 要点(正式) Standardize The Management Mechanism To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑

文件编号：KG-AO-9806-29 尿素合成塔安全生产使用要点(正 式) 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对管理机制、管理原则、管理方法以及管理机构进行设置固定的规范，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 3月21日，山东省济南市平阴鲁西化工第三化肥厂有限公司一台尿素合成塔发生爆炸，造成4人死亡，1人重伤和重大财产损失。为了防止类似事故再次发生，保障人民生命财产安全，经研究，现就进一步加强尿素合成塔生产使用检验工作通知如下： 一、关于尿素合成塔的制造 (一)结构方面。 1.目前生产的尿素合成塔普遍采用单个筒节多层包扎后再焊接环焊缝的深环焊缝结构，因结构所致不能进行焊后热处理，环焊缝部位存在较大的应力集中，且焊接缺陷不易检测。鉴此原因，尿素合成塔应当尽可能避免采用深环焊缝结构，而宜选用其他结构形式。对直径小于等于1800mm的尿素合成塔，逐步采用整体

多层包扎结构，具体要求可参照化工行业标准《整体多层夹紧式高压容器》(HG3129)，其层板间的环焊缝和纵焊缝应分别相互错开，相邻层板两条环焊缝间轴向距离不得小于100mm(封头与筒体的环焊缝除外)。 2.检漏孔与盲层(板)或内筒的连接方式应当采用焊接结构，且焊接部分深度不得小于筒体承压壁厚部分的三分之一，以防止介质进入包扎层。结构详见下图。 检漏孔与盲层(板)的连接方式(示意图)(略) 3.尿素合成塔顶部合成物料出口插入管的管端应与塔顶内壁齐平，避免形成气相空间死区。 (二)材料方面。 采用多层包扎结构的尿素合成塔，其层板不得选用15MnVR钢板，应当选用强度等级相对较低的16MnR、20R等材料，且每层层板厚度不得小于8mm。 (三)检验方面。 尿素合成塔制造单位进行泄漏检验时，应当采用不具有腐蚀性的介质作为检漏介质，不得采用氨渗漏

尿素合成塔的腐蚀与防护

尿素合成塔的腐蚀与防护 [摘要]：根据尿素合成塔的使用和维护情况，系统的介绍尿素合成塔不同状况下的腐蚀特点和引起腐蚀的原因，并针对不同状况下如何减缓尿素合成塔的腐蚀问题，提出相应的预防措施和注意事项。 [关键词]：尿素合成塔；腐蚀；保护；预防措施 Corrosion and prevention measure of urea reactor [ Abstract ]: according the conditions faced in practical use and maintenance ,the paper systematically discuss the behavious and causes for urea reactor corrosion in different operation conditions ,followed by prevention and control measures during operating and in shutdown and repair period . [ Key words]: urea reactor; corrosion; protection; prevention measures 前言：尿素是人工合成的第一个有机物，广泛存在与自然界中。目前尿素工业生产主要以液氨和二氧化碳为原料，其反应分两步进行。 第一步，液氨与二氧化碳气体作用生成氨基甲酸铵 2NH3+CO2﹦NH4COONH2+Q1 第二步，甲铵脱水转变成尿素 NH4COONH2﹦(NH2)2CO+H2O-Q2 第一步反应为放热反应，速度快，在平衡状态下，CO2转化成甲铵液的程度高。第二步反应是个微吸热的反应，速度较慢，平衡状态下甲铵液也不能全部转化为尿素，一般转化率在60%~70%，未转化的甲酸铵必须从已转化的尿素中分离出来加以回收利用，如果将未转化的甲酸铵全部回收用以制造尿素，其方法成为全循环法，现在工业中采用的基本上都是全循环法流程。除了上述主反应外，尿素合成塔内还存在副反应。在有水存在的条件下，NH3与CO2会形成铵的各种碳酸盐。尿素可以发生水解生成甲铵，甲铵进一步与水反应生成碳酸氢铵，反应如下： （NH2）2CO+H2O=NH4COONH2 NH4COONH2+H2O=(NH4)2CO3 尿素水溶液在150~160℃高温条件下会发生缩合反应，生成缩二脲和氨 2（NH2）2CO=NH2CONHCONH2+NH3 在一定温度下，尿素还可以进行同分异构化反应，生成中间产物氰酸铵和氰酸，氰酸再与尿素缩合可生成缩二脲 （NH2）2CO=NH4CNO=HCNO+NH3

尿素装置及尿素合成塔的安全生产

尿素装置及尿素合成塔的安全生产 ×××股份有限公司 据不完全统计，在尿素运行装置中仅尿素合成塔爆炸事故在世界范围內至今已发生四起：美国路易斯安南州Aradian公司尿素合成塔、1995“10.7”河北迁安化肥厂?1.4米多层承压筒体尿素合成塔、2004“7.30”緬甸?1.3米单层承压筒体尿素合成塔、2005“3.21”山東平阴化肥厂?1.4米多层承压筒体尿素合成塔。由于尿素生产工艺的未知因素对尿塔設計、制造、使用、維护、捡修过程中产生的问题目前还不能完全解决，特别是通过调查发现国内为数不少的氮肥企业对设备本质安全的重视程度比较肤浅，在安全生产的先进技术装备、资金投入和科学管理等方面离防患于未然还相差甚远，所以解决企业管理者认识上的误区 加强尿素合成塔的安全生产管理很有必要。 1.浅谈在役尿素合成塔故障、缺陷与事故 1.1在役尿素合成塔结构特点 目前在役的尿素合成塔承压筒体结构可分为单层和多层板包扎卷制两种型式，都是内衬不锈钢（或钛材）衬里。单层承压筒体结构因各种因素相对较少；而多层承压筒体结构又分为以下几种型式： ⑴ 单个筒节多层包扎再焊接成筒体的深环焊缝结构，内衬8～11mm不锈钢衬里。国内在用尿素合成塔大部份都是这种型式，例如七十年代国家引进的美荷型化肥装置?2800mm尿塔也就是这类结构，此后国产化尿塔制造大都属此例。 ⑵ 多层热套筒体结构。三层40mm厚的筒体热套加工，内衬不锈钢衬里，目前国内约3台均为进口设备。 ⑶ 碳钢内筒导衬包扎结构。12mm厚衬筒包扎焊接6层卷板，借助焊接热收缩力加强包扎强度，例如日本型大化肥装置的尿塔属于这类结构。 ⑷ 整体多层夹紧式包扎结构。不锈钢内衬筒与两端封头连接成型后再夹紧卷板多层包扎，筒体不存在深环焊缝；目前这种结构的?2100mm尿塔是从德国AEX公司购买的二手设备；最大的?2500mm尿塔目前还在制造过程中。 从尿素合成塔结构特点分析： 单层承压筒体结构的尿塔要考虑制造热处理能力、检测检验能力和较高的制造成本；随着化工工艺技术的发展，目前尿素合成塔操作压力和温度已经不是在很高的范围，降低到了多层包扎筒体结构强度的允许范畴，所以选择高成本的单层筒体结构塔就比较少。 多层包扎筒体结构尿素合成塔在国内外应用较为广泛，也有比较成熟的制造工艺和技术。例如在尿塔筒体制造过程中对层板质量的?射线无损探伤检验、消除层板表面损伤缺陷和卷制机械应力工序、筒体检漏孔采用先堆焊后钻孔等加工工艺，逐步解决不锈钢衬里泄漏后生产介质进入多层卷板之间的腐蚀应力问题。 整体多层夹紧式包扎结构尿塔的使用有十多年的历史，要广泛应用可能有许多工作要做，还