年產(chǎn)15萬(wàn)噸尿素化工廠設(shè)計(jì).doc

V畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)題目：年產(chǎn)15萬(wàn)噸尿素化工廠設(shè)計(jì)學(xué) 生： 學(xué) 號(hào)： 院 （系）： 化學(xué)與化工學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 化學(xué)工程與工藝 指導(dǎo)教師： 年產(chǎn)15萬(wàn)噸尿素化工廠設(shè)計(jì)摘 要本設(shè)計(jì)采用水溶液全循環(huán)法用氨和二氧化碳直接合成尿素。采取的是連續(xù)生產(chǎn)的方法，主要包括合成、分離及結(jié)晶造粒三個(gè)主要工序。本設(shè)計(jì)主要包括整個(gè)尿素生產(chǎn)過(guò)程的工藝設(shè)計(jì)，合成工段和造粒工段的物料衡算、熱量衡算及設(shè)備選型，工廠布置設(shè)計(jì)。主要設(shè)計(jì)圖包括尿素生產(chǎn)工藝流程圖、車(chē)間剖面圖、車(chē)間平面圖及全廠布置圖。關(guān)鍵詞：尿素，工藝設(shè)計(jì)With an Annual Output of 150,000 Tons of Urea Chemical Plant Design ABSTRACTThe solution was designed with the whole cycle Act, ammonia and carbon dioxide direct synthesis of urea. Adopting a continuous production methods, including synthesis, separation and crystallization of the three main granulation processes. The design mainly includes the entire process of urea production process design, synthesis and granulation Section Section of the material balance and heat balance and selection of equipment, factory layout design.Design plans include major urea production process maps, profiles workshop, workshop floor plan and plant layout.KEY WORDS: Urea, Process Design 目 錄摘要ABSTRACT1 緒論11.1 課題背景11.1.1尿素的概況11.1.2尿素的市場(chǎng)狀況11.1.3尿素生產(chǎn)工藝的比較21.2 設(shè)計(jì)原則31.3 課題的主要任務(wù)31.4 廠制概況41.4.1 工廠組織41.4.2 工作制度41.4.3 人員配備41.5 廠址選擇51.5.1 建廠依據(jù)51.5.2 指導(dǎo)方針61.6 氣象地質(zhì)資料61.6.1 氣象資料61.6.2 地質(zhì)資料71.7 環(huán)境保護(hù)及廢物處理72工藝設(shè)計(jì) 82.1 尿素的生產(chǎn)方法82.1.1 生產(chǎn)尿素的普遍方法82.1.2 水溶液全循環(huán)法的流程82.1.3 原料的凈化與輸送92.1.4 尿素的合成112.1.5 中壓分解與吸收122.1.6 低壓分解與吸收142.1.7 尿素溶液的蒸發(fā)與造粒152.2 物料平衡計(jì)算202.2.1 計(jì)算條件的確定202.2.2 CO2壓縮系統(tǒng) 212.2.3 尿素合成塔232.2.4 一段分解系統(tǒng)242.2.5 二段分解系統(tǒng)252.2.6 閃蒸槽262.3 熱量平衡計(jì)算272.3.1 尿素合成塔272.3.2 一段分解系統(tǒng)322.3.3 二段分解系統(tǒng)362.4 設(shè)備的計(jì)算及選型392.4.1尿素合成塔392.4.2二段蒸發(fā)器402.4.3一段分解加熱器432.5設(shè)備一覽表443 全廠總平面設(shè)計(jì)453.1 總平面設(shè)計(jì)任務(wù)和步驟453.1.1總平面設(shè)計(jì)任務(wù)453.1.2 工廠組織 453.2 總平面設(shè)計(jì)原則453.3 總平面布置評(píng)述474 車(chē)間布置設(shè)計(jì)484.1 車(chē)間布置設(shè)計(jì)的意義484.2 車(chē)間布置的原則484.3 車(chē)間布置設(shè)計(jì)與評(píng)述484.3.1 關(guān)于車(chē)間平面布置方案484.3.2 關(guān)于廠房形式 484.3.3 車(chē)間設(shè)計(jì)布置 495 尿素生產(chǎn)中的安全技術(shù)與三廢處理 515.1安全生產(chǎn)原則 515.2 生產(chǎn)物料的安全特性 535.3 必要的安全保護(hù)裝置545.4三廢排放及處理 55致謝56參考文獻(xiàn) 57附錄5915萬(wàn)噸尿素化工廠設(shè)計(jì)1 緒 論1.1 課題背景1.1.1 尿素的概況:尿素外觀為白色晶體或粉末。是動(dòng)物蛋白質(zhì)代謝后的產(chǎn)物，通常用作植物的氮肥。尿素是哺乳類(lèi)動(dòng)物排出體內(nèi)含氮代謝物的形式。它在肝合成，其過(guò)程被稱(chēng)為尿素循環(huán)。別名：碳酰二胺、碳酰胺、脲分子式：CO(NH2)2，因?yàn)樵谌四蛑泻羞@種物質(zhì)，所以取名尿素。尿素含氮46，是固體氮肥中含氮量最高的。 尿素易溶于水，在20時(shí)100毫升水中可溶解105克，水溶液呈中性反應(yīng)。尿素產(chǎn)品有兩種。結(jié)晶尿素呈白色針狀或棱柱狀晶形，吸濕性強(qiáng)。粒狀尿素為粒徑12毫米的半透明粒子，外觀光潔，吸濕性有明顯改善。20時(shí)臨界吸濕點(diǎn)為相對(duì)濕度80，但30時(shí)，臨界吸濕點(diǎn)降至72.5，故尿素要避免在盛夏潮濕氣候下敞開(kāi)存放。目前在尿素生產(chǎn)中加入石蠟等疏水物質(zhì)，其吸濕性大大下降。 尿素是生理中性肥料，在土壤中不殘留任何有害物質(zhì)，長(zhǎng)期施用沒(méi)有不良影響。但在造粒中溫度過(guò)高會(huì)產(chǎn)生少量縮二脲，又稱(chēng)雙縮脲，對(duì)作物有抑制作用。我國(guó)規(guī)定肥料用尿素縮二脲含量應(yīng)小于0.5。縮二脲含量超過(guò)1時(shí)，不能做種肥，苗肥和葉面肥，其它施用期的尿素含量也不宜過(guò)多或過(guò)于集中。尿素是有機(jī)態(tài)氮肥，經(jīng)過(guò)土壤中的脲酶作用，水解成碳酸銨或碳酸氫銨后，才能被作物吸收利用。因此，尿素要在作物的需肥期前48天施用。 施用：尿素適用于作基肥和追肥，有時(shí)也用作種肥。尿素在轉(zhuǎn)化前是分子態(tài)的，不能被土壤吸附，應(yīng)防止隨水流失；轉(zhuǎn)化后形成的氨也易揮發(fā)，所以尿素也要深施覆土。1.1.2 尿素的市場(chǎng)狀況目前，在國(guó)際市場(chǎng)上，尿素產(chǎn)品通常以大顆粒形式銷(xiāo)售，國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)的尿素顆粒較小，均勻度差，且有粘連現(xiàn)象，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的外觀質(zhì)量。產(chǎn)品在包裝、運(yùn)輸及儲(chǔ)存過(guò)程中還易吸潮結(jié)塊，直接影響產(chǎn)品的銷(xiāo)售和施用時(shí)肥效的發(fā)揮。因此，生產(chǎn)大顆粒尿素產(chǎn)品是提高產(chǎn)品質(zhì)量的重要途徑，也是今后尿素技術(shù)改造的發(fā)展趨勢(shì)。2004年全球尿素消費(fèi)量約1.12億噸，年均增長(zhǎng)率約2.49%，其中亞洲消費(fèi)量占全球總消費(fèi)量的63%，主要消費(fèi)國(guó)是中國(guó)和印度。我國(guó)的尿素生產(chǎn)增長(zhǎng)很快，從1997年以前的世界最大進(jìn)口國(guó)，發(fā)展成2004年出口近400萬(wàn)噸的出口大國(guó)。影響我國(guó)尿素中長(zhǎng)期需求的主要?jiǎng)恿κ寝r(nóng)業(yè)生產(chǎn)，包括農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)量、糧食及經(jīng)濟(jì)作物產(chǎn)量、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整等因素。預(yù)計(jì)我國(guó)農(nóng)業(yè)增加值增長(zhǎng)仍將保持4%5%之間的水平，這對(duì)于化肥需求增長(zhǎng)將是一個(gè)穩(wěn)定持續(xù)的推動(dòng)力量。按1995年到2004年的化肥年平均增長(zhǎng)率4.31%計(jì)，預(yù)測(cè)我國(guó)未來(lái)幾年，到2015年國(guó)內(nèi)尿素需求量將達(dá)5782萬(wàn)噸。隨著市場(chǎng)需求量的不斷擴(kuò)大，作為化肥龍頭的尿素也面臨著極大的問(wèn)題：生產(chǎn)中未反應(yīng)物回收率低、生產(chǎn)工序不完善、產(chǎn)品產(chǎn)率低、生產(chǎn)力低下等。因此，尿素生產(chǎn)工藝的改造、完善與創(chuàng)新工作，將對(duì)整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)家綜合實(shí)力的提高有著極大的影響。1.1.3 尿素生產(chǎn)工藝的比較合成氨按照未反應(yīng)物的回收利用率的不同可分為：不循環(huán)法、半循環(huán)法（部分循環(huán)法和高效半循環(huán)法）、全循環(huán)法。出于本設(shè)計(jì)的要求為只生產(chǎn)尿素的單獨(dú)工藝流程，無(wú)其它副產(chǎn)品，而不循環(huán)法與半循環(huán)法合成尿素與全循環(huán)法相比，原料浪費(fèi)嚴(yán)重，為降低成本、不增加過(guò)多浪費(fèi)，因此選擇全循環(huán)法生產(chǎn)尿素。全循環(huán)法 全循環(huán)法是將未反應(yīng)的氨和二氧化碳全部返回合成塔循環(huán)使用。全循環(huán)法按照其工藝流程的特點(diǎn)，可歸納為四種類(lèi)型，即熱氣全循環(huán)法；礦物油全循環(huán)法；尾氣分離全循環(huán)法和水溶液全循環(huán)法。1）熱氣全循環(huán)法。熱氣全循環(huán)法是將未反應(yīng)的氨與二氧化碳混合物，在高溫下送入一個(gè)特制的壓縮機(jī)中加壓，再循環(huán)進(jìn)入合成塔中合成尿素。此法投資較高，動(dòng)力消耗大，腐蝕較嚴(yán)重。2）礦物油全循環(huán)法。礦物油全循環(huán)法是將未反應(yīng)的氨與二氧化碳在油中反應(yīng)，生成油-固體氨基甲酸銨懸浮液，再返回合成塔。其主要缺點(diǎn)是油占據(jù)了合成塔的一部分容積，使塔的單位生產(chǎn)能力下降：而且尿素易被油污染。此外，同水溶液全循環(huán)法相比，此法投資與動(dòng)力消耗都較高。3）尾氣分離全循環(huán)法。尾氣分離全循環(huán)法的特點(diǎn)是用某種溶液選擇吸收未反應(yīng)物中的氨或二氧化碳，使氨或二氧化碳分離后再分別循環(huán)返回合成塔中。此法缺點(diǎn)是基建投資大，動(dòng)力消耗大，流程比較復(fù)雜。4）水溶液全循環(huán)法。又稱(chēng)碳酸鹽全循環(huán)法。它的特點(diǎn)是利用水吸收未反應(yīng)的氨和二氧化碳以形成氨基甲酸銨或碳酸銨溶液，再用循環(huán)泵打回合成塔。由于未反應(yīng)的氨和二氧化碳呈水溶液形態(tài)進(jìn)行循環(huán)，故循環(huán)未反應(yīng)物質(zhì)消耗的動(dòng)力比尾氣分離法低得多，而且不消耗貴重溶劑，流程較簡(jiǎn)單，投資較低，故得到廣泛的采用，是目前生產(chǎn)尿素比較完善的方法。近年來(lái)，在水溶液全循環(huán)法的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同的分離與回收流程和尿液的不同加工方法，又創(chuàng)立了全循環(huán)改良C、D法，二氧化碳汽提法，氨汽提法及聯(lián)尿法等。綜上所述，從經(jīng)濟(jì)效益、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)潔、物料損失小等反面考慮應(yīng)選擇水溶液全循環(huán)法生產(chǎn)尿素。1.2 設(shè)計(jì)原則1)遵守法則，法規(guī)，貫徹黨的基本建設(shè)方針，實(shí)事求是，因地制宜。2)合理利用國(guó)家資源和財(cái)產(chǎn)，最大限度的發(fā)揮硬件設(shè)施的內(nèi)在潛力，節(jié)約土地，減少投資，降低成本。3)充分比較各種已經(jīng)廣泛采用的工藝，對(duì)投資的價(jià)值進(jìn)行廣泛、深入的對(duì)比，特別是在煤氣化塔，甲醇合成塔等設(shè)備的選型上，進(jìn)行充分的對(duì)比論證。采用成熟的、先進(jìn)的工藝流程和設(shè)備，學(xué)習(xí)先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)，優(yōu)先考慮節(jié)能、低損耗的工藝設(shè)備,努力實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、現(xiàn)代化。提高產(chǎn)品生產(chǎn)的科技含量。4)充分考慮市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品的要求, 質(zhì)量為本、力求與下游其它產(chǎn)業(yè)鏈的融合。5）盡可能創(chuàng)造良好的勞動(dòng)條件，以利于勞動(dòng)工人的身心健康。6） 重視環(huán)境的保護(hù)，合理的處理好三廢。1.3 課題的主要任務(wù)（需附有技術(shù)指標(biāo)要求）：1） 工藝流程圖。 2） 車(chē)間平面布置圖（分層表示）。 3） 車(chē)間立面圖（必要時(shí)采用剖面圖表示）。 4） 全廠平面布置圖。 5） 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（約50頁(yè)）。 6） 產(chǎn)品產(chǎn)量：年產(chǎn)尿素15萬(wàn)噸。 1.4 廠制概況1.4.1 工廠組織本廠職工按工作性質(zhì)分為：生產(chǎn)性人員和非生產(chǎn)性人員。生產(chǎn)人員占占全長(zhǎng)職工的65左右，非生產(chǎn)人員占全廠人員的35左右，在非生產(chǎn)性人員中：50為科研人員（兼職行政人員），50為勤雜人員。1.4.2 工作制度本廠采取連續(xù)工作制法定節(jié)假日:五一、十一、春節(jié)放假約15天 由于尿素成品為固體，生產(chǎn)工序需高溫處理，造粒及其它較低溫工段會(huì)出現(xiàn)固結(jié)、堵塞現(xiàn)象，因此需停機(jī)維修頻率較高，本廠采取季度維修制（即3個(gè)月維修一次）維修時(shí)間約為：旺季7天（冬、春兩季），淡季12天（夏、秋兩季）。工作日=365-節(jié)假日-維修日 =365-15-50 約=300天本廠采取三班制（分早7：30-午4：00；午3：30-晚12：00；晚11：30-早8：00），因生產(chǎn)需要采取連續(xù)工作，周末不休息，但本廠提倡員工采取倒班互助，打造良好和諧工作氣氛。1.4.3 人員配備見(jiàn)表1-1人員配制表1.5 廠址選擇1.5.1 建廠依據(jù)根據(jù)化肥行業(yè)發(fā)展的需求，以及國(guó)際市場(chǎng)的方向，抓住西部大開(kāi)發(fā)的歷史機(jī)遇。尿素作為化肥行業(yè)的龍頭將在以后的農(nóng)作物生產(chǎn)中占據(jù)至關(guān)重要的地位。新建廠的主要原料，獲得了上級(jí)主管部門(mén)的批準(zhǔn)，擬用原料：液氨（來(lái)自附近合成氨廠）、二氧化碳（空氣提?。?、工業(yè)用水、工業(yè)用電、生活用水等。 表1-1人員配制表序號(hào)崗位名稱(chēng)每日班次周工作天數(shù)單班人數(shù)在冊(cè)人數(shù)12345678910111213141516門(mén)衛(wèi)勞司食堂成品庫(kù)鍋爐房配電所采購(gòu)員合成工序冷凝回收工序造粒工序銷(xiāo)售員技術(shù)員車(chē)間管理員會(huì)計(jì)員研發(fā)人員總計(jì)2113331333131113077347777777777551014443222333463255084896621010104204261091.5 廠址選擇1.5.1 建廠依據(jù)根據(jù)化肥行業(yè)發(fā)展的需求，以及國(guó)際市場(chǎng)的方向，抓住西部大開(kāi)發(fā)的歷史機(jī)遇。尿素作為化肥行業(yè)的龍頭將在以后的農(nóng)作物生產(chǎn)中占據(jù)至關(guān)重要的地位。新建廠的主要原料，獲得了上級(jí)主管部門(mén)的批準(zhǔn)，擬用原料：液氨（來(lái)自附近合成氨廠）、二氧化碳（空氣提?。?、工業(yè)用水、工業(yè)用電、生活用水等。1.5.2 指導(dǎo)方針 1） 遵守國(guó)家的政策規(guī)定。2） 符合城市規(guī)劃和工業(yè)布局。3） 利于生產(chǎn)，便于生活。4） 節(jié)約投資，留有余地。1.5.3 廠址及建廠條件 根據(jù)一般的建廠原則，廠址位置必須符合國(guó)家工業(yè)布局,城市或地區(qū)的規(guī)劃要求。我廠擬建于西安西郊（靠南方向），一則盡可能靠近城鎮(zhèn)方便了生產(chǎn)上的協(xié)作,生活上的方便；二則,廠址選在西北，更符合國(guó)家發(fā)展落后地區(qū)的總體布局。本廠位于渭河流域，地下水源豐富，為廠區(qū)可以常年提供用水;擬建廠址比鄰公路，鐵道干線，交通十分的方便。在動(dòng)力能源方面，本廠采用外來(lái)電網(wǎng)供電,避免了在設(shè)動(dòng)力電站而增加的投資費(fèi)用。西北地區(qū)相對(duì)落后，但卻有強(qiáng)大的勞動(dòng)力支持，所以建廠區(qū)域能源豐富，可確保生產(chǎn)的穩(wěn)定，連續(xù)。 1.6 氣象地質(zhì)資料 1.6.1 氣象資料（1） 氣溫年最高溫度為41.5，年最低氣溫為-14.5，以月份平均溫度為5，七月份平均溫度為32，室內(nèi)溫度在18以下的時(shí)間不到兩個(gè)月。（2） 相對(duì)溫度全年七月份平均為60，月平均為45。（3） 降水量年降雨量平均威1000毫米左右，最少為750毫米，最多為1400毫米，雨量集中在夏末初秋。最大降雪量88cm（4） 風(fēng)主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng)，夏季為東南風(fēng)或東風(fēng)，平均風(fēng)速為2.5米/秒 。 1.6.2 地質(zhì)資料（1）工程地質(zhì)數(shù)據(jù)：地勢(shì)平坦、坡度小、土質(zhì)良好，為沖擊性粘土，地耐力均為28噸/平方米。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)、鉆探確定地下沒(méi)有文物，古墓葬，古文化。據(jù)鉆探資料該地區(qū)屬于地震區(qū)，但不在斷層裂帶交匯區(qū)，海拔高度380420米。（2）水文資料：廠址標(biāo)高45米，該地區(qū)在解放后政府修繕渭河，歷史最高水位41.78米，故無(wú)洪水淹沒(méi)的危險(xiǎn)，地下水位5米以下，并且水位標(biāo)高多年不變。1.7 環(huán)境保護(hù)及廢物處理隨著世界特別是我國(guó)環(huán)境的明顯惡化，國(guó)民的環(huán)境保護(hù)意識(shí)逐步提高，為了我們生存環(huán)境，為了我們自己，為了我們的子孫后代，必須保護(hù)環(huán)境。對(duì)污染源、廢水、廢氣、廢渣、噪音粉塵煙等的具體防止和處理方法主要依據(jù)環(huán)境保護(hù)法及相應(yīng)的可行性研究、環(huán)保報(bào)告和初審意見(jiàn)來(lái)確定。 2工藝設(shè)計(jì)2.1 尿素的生產(chǎn)方法2.1.1 生產(chǎn)尿素的普遍方法氨與二氧化碳直接合成尿素，系目前世界各國(guó)普遍采用的生產(chǎn)尿素的方法。該方法的反應(yīng)可分兩步進(jìn)行，首先是氨與二氧化碳作用生成氨基甲酸銨，然后是氨基甲銨酸被加熱分解為尿素和水。其反應(yīng)式為：2NH3+CO2 =NH2COONH4+Q NH2COONH4 =CO(NH2)2+H2O-Q工業(yè)上氨與二氧化碳合成尿素,均包括下列四個(gè)生產(chǎn)過(guò)程:1)氨與二氧化碳原料的供應(yīng)及凈化；2)氨與二氧化碳合成尿素；3)尿液與未反應(yīng)物質(zhì)的分離回收；4)尿素溶液的加工。二氧化碳凈化壓縮預(yù)熱加熱液氨合成氨和二氧化碳的回收未反應(yīng)物的分解蒸發(fā)結(jié)晶造粒尿素成品 圖2-1工藝流程示意圖具體的方法本設(shè)計(jì)采用水溶液全循環(huán)法生產(chǎn)尿素。2.1.2 水溶液全循環(huán)法的流程水溶液全循環(huán)法流程。水溶液全循環(huán)法流程圖見(jiàn)附圖-2。經(jīng)過(guò)加壓預(yù)熱的原料液返與經(jīng)壓縮后的原料二氧化碳循環(huán)回收來(lái)的氨基甲酸銨液一并進(jìn)入預(yù)反應(yīng)器R101。在預(yù)反應(yīng)器內(nèi)氨與二氧化碳反應(yīng)生成氨基甲酸銨，再進(jìn)入尿素合成塔T102，在塔內(nèi)氨基甲酸銨脫水生成尿素。尿素熔融物從塔頂出來(lái)進(jìn)入預(yù)分離器D103，將氨基甲酸銨和氨進(jìn)行分離。氨基甲酸銨從預(yù)分離器底部出來(lái)進(jìn)入中壓循環(huán)加熱器E104，用蒸汽間接加熱使氨基甲酸銨分解，然后進(jìn)入中壓分離器D105，分離出的尿液再減壓進(jìn)入低壓循環(huán)加熱器E106，用蒸汽加熱進(jìn)一步提高溫度，促使殘余氨基甲酸銨分解。氣、液在低壓循環(huán)分離器D107內(nèi)分離。分離出的尿液經(jīng)減壓至常壓后，進(jìn)入閃蒸槽V108，經(jīng)減壓后尿液中的氨基甲酸銨幾乎全部清除。自閃蒸槽出來(lái)的尿液進(jìn)入尿液貯槽V201，用尿素溶液泵B202打入中壓蒸發(fā)加熱器E203及低壓蒸發(fā)加熱器E205，在不同真空度下加熱蒸汽，氣、液分別在中壓蒸發(fā)分離器D204及低壓蒸發(fā)分離器D206內(nèi)分離。低壓分離器出口尿液濃度達(dá)99.7%（質(zhì)量）以上，用熔融尿素泵B207打入造粒塔T208，經(jīng)造粒噴頭灑成尿粒，在塔底得到成品尿素。2.1.3 原料的凈化與輸送(1)二氧化碳脫硫原理及工藝條件的選擇原料二氧化碳是合成氨裝置生產(chǎn)的副產(chǎn)物,其中含有極少量的硫化物(主要是硫化氫)。為了減少硫化氫對(duì)尿素設(shè)備及管道的腐蝕,首先必須對(duì)原料二氧化碳進(jìn)行脫硫。1)二氧化碳脫硫原理如下：脫硫劑的選擇。脫硫的方法可分為干法和濕法兩種。干法脫硫是使用已久的一種方法，這種方法可以達(dá)到很高的凈化度，但是只有當(dāng)氣體中的硫化氫含量較低時(shí)才能應(yīng)用（1g/m3）,若含量較高，因固體脫硫劑硫容量很小，使用此法很難滿足要求，即使能滿足工藝要求也非常不經(jīng)濟(jì)，必須與濕法串聯(lián)，而將干法放在濕法之后，作為精脫手段。干法脫硫的種類(lèi)很多，此設(shè)計(jì)選用氫氧化鐵脫硫法。脫硫反應(yīng)。用氫氧化鐵脫硫時(shí)，其反應(yīng)為 Fe2O33H2O+3H2S=Fe2S3+6H2O (2-1) Fe2O33H2O+3H2S=2Fe2S+6H2O+S (2-2)在中性和堿性氣體中，以反應(yīng)式（2-1）為主，在酸性氣體中，易發(fā)生（2-2）反應(yīng)。由于FeS易氧化為FeS2,而降低了脫硫劑脫硫效率，因此應(yīng)盡量避免發(fā)生（2-2）反應(yīng)。氫氧化鐵的脫硫反應(yīng)是不可逆的，故不受平衡分壓的限制。2)工藝條件的選擇。脫硫劑的活性與溫度和水分含量有關(guān)。常壓下脫硫，脫硫塔內(nèi)溫度以30左右最合適。溫度低時(shí)反應(yīng)緩慢，溫度高時(shí)會(huì)伴隨發(fā)生亞硫酸鹽和硫酸鹽反應(yīng)，加水分解就變成酸性。水分在10%以下時(shí),活性降低,影響脫硫效果,因?yàn)樗质侨芙饬蚧瘹洳⑴c氫氧化鐵發(fā)生反應(yīng)的媒介，因此，水分應(yīng)保持在30%左右，氣體速度以0.4m/min為適宜。只要選擇合理的操作條件，常壓脫硫后氣體中硫化氫含量可以降至12mg/m3。加壓氫氧化鐵法脫硫的原理與常壓相同，但加壓后的優(yōu)點(diǎn)是處理氣量大，可以節(jié)省金屬材料，縮短操作周期，在我國(guó)一般選擇表壓2.0MPa，國(guó)外選擇0.71.4MPa。（2）二氧化碳?jí)嚎s過(guò)程工藝流程由合成氨系統(tǒng)送來(lái)的二氧化碳?xì)怏w，進(jìn)入壓縮機(jī)之前，在總管內(nèi)與氧氣混合。加氧是為了防止合成，循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)備腐蝕。氧氣需要量約為二氧化碳總量的0.5%（體積）。二氧化碳通過(guò)一個(gè)帶有水封的液滴分離器，用來(lái)出去二氧化碳?xì)怏w中的水滴以保護(hù)二氧化碳?jí)嚎s機(jī)。在液滴分離器之前設(shè)有放空閥，當(dāng)系統(tǒng)停車(chē)或生產(chǎn)能力劇減時(shí)，由此放出一部分二氧化碳。二氧化碳?xì)怏w由總管進(jìn)入壓縮機(jī)，壓縮機(jī)為臥式五段對(duì)稱(chēng)平衡式，直接與電動(dòng)機(jī)相連。二氧化碳經(jīng)五段壓縮至表壓約20MPa，氣體溫度約為120,經(jīng)流量計(jì)進(jìn)入高壓混合器內(nèi)。（3）液氨的凈化與輸送工藝流程從氨球罐（合成氨裝置內(nèi)）送來(lái)的2.0MPa表壓下的液氨，通過(guò)氨過(guò)濾器（其中一臺(tái)備用）除去雜質(zhì)進(jìn)入系統(tǒng)。過(guò)濾后的液氨送入液氨緩沖槽的原料室中。液氨緩沖槽液位由控制閥自控調(diào)節(jié)，并在控制盤(pán)上設(shè)有液氨緩沖槽的高低液位報(bào)警器。由中壓循環(huán)系統(tǒng)來(lái)的液氨進(jìn)入氨緩沖槽的回流室，一部分作為中壓吸收塔的回流氨，多余的氨流過(guò)溢流隔板進(jìn)入原料室，與新鮮原料氨混合。溢流氨與新鮮液氨混合是為了使作為原料的液氨進(jìn)入高壓泵時(shí)，盡可能保持低的溫度，以防止液氨汽化。氨緩沖槽壓力（表壓）維持在1.7MPa左右，此壓力也是中壓循環(huán)系統(tǒng)的壓力，由中壓循環(huán)的惰性氣體出口管在線的壓力控制閥自動(dòng)調(diào)節(jié)。氨緩沖槽，設(shè)置在25m高的平臺(tái)上，這是為了使進(jìn)入中壓吸收塔的回流氨具有足夠的壓頭和保證高壓氨泵所需要的吸入壓頭。原料氨與溢流氨匯合后從氨緩沖槽原料室進(jìn)入高壓氨泵。高壓氨泵是臥式三聯(lián)柱塞泵。將液氨加壓到表壓20MPa。當(dāng)較長(zhǎng)時(shí)間停車(chē)時(shí)，可從高壓氨泵吸入管在線的支管，將氨緩沖槽中的液氨排回球罐。高壓液氨進(jìn)入合成塔以前，先經(jīng)過(guò)預(yù)熱器預(yù)熱到4555。預(yù)熱器所用的蒸汽，是蒸汽冷凝槽產(chǎn)生的閃蒸蒸汽。氨預(yù)熱器設(shè)有一附加段，當(dāng)閃蒸蒸汽不足時(shí)，可使用表壓1.2MPa蒸汽。高壓液氨經(jīng)預(yù)熱后送入高壓混合器，然后入尿素合成塔。2.1.4 尿素的合成(1)合成尿素的反應(yīng)原理液氨和氣體二氧化碳直接合成尿素的總反應(yīng)式為:2NH3(液)+CO2(氣)CO(NH2)2(液)+H2O(液)+Q實(shí)際上反應(yīng)是分兩步進(jìn)行的,首先是氨與二氧化碳反應(yīng)生成氨基甲酸銨: 2NH3(液)+CO2(氣)NH2COONH4(液)+Q1在一定條件下,此反應(yīng)速度很快,幾乎是一瞬間可以完成,而且是一個(gè)可逆的強(qiáng)烈放熱反應(yīng),然后液態(tài)氨基甲酸銨脫水生成尿素。 NH2COONH4(液) CO(NH2)2(液)+H2O(液)-Q2這是一個(gè)可逆的微吸熱反應(yīng)，反應(yīng)速度很慢，要很長(zhǎng)時(shí)間才能達(dá)到平衡。所以它是合成尿素過(guò)程中的控制反應(yīng)。氨基甲酸銨脫水生成尿素的反應(yīng)，只能在液相中（熔融狀態(tài)下）進(jìn)行。（2）合成尿素工藝條件及流程合成尿素工藝條件的選擇，不僅要滿足液相反應(yīng)和自熱平衡，而且要求在較短的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)達(dá)到較高的轉(zhuǎn)化率。根據(jù)氨基甲酸銨及尿素的性質(zhì)和氨基甲酸銨脫水生成尿素的化學(xué)平衡及反應(yīng)速度可知，影響尿素合成的主要因素有溫度、原料配比、壓力、反應(yīng)時(shí)間及惰性氣體等。在工業(yè)生產(chǎn)上，合成塔材料選用不銹鋼，操作溫度為180190，氨碳比為3.54.5,水碳比為0.60.7,一般合成操作壓力控制在1820MPa，一般控制反應(yīng)時(shí)間在1h左右。合成塔工藝流程。壓力為20MPa，溫度約125的二氧化碳與從氨預(yù)熱器出來(lái)的壓力為20MPa，溫度約為4555左右的液氨一起進(jìn)入高壓混合器。從中壓循環(huán)來(lái)的氨基甲酸銨溶液溫度約9095左右，用高壓氨基甲酸銨泵加到20MPa左右，也送入到高壓混合器（預(yù)反應(yīng)器）。高壓混合器是一個(gè)小型高壓容器，內(nèi)部裝有擋板，物料由底部進(jìn)入，在其中充分混合。在高壓混合器中約有90%左右的二氧化碳生成氨基甲酸銨，反應(yīng)放熱使物料升溫到170175。在高壓混合器的各進(jìn)料管在線，均裝有止逆閥，防止合成反應(yīng)液倒流。在止逆閥前裝有截止閥，為了防止在停車(chē)時(shí)進(jìn)料管在線截止閥后的管道堵塞，設(shè)置沖洗水泵。將蒸汽冷凝液升壓到20MPa，自截止閥后進(jìn)行沖洗。在合成塔頂出口和減壓閥之間也裝有沖洗管線。從高壓混合器出來(lái)的溶液進(jìn)入合成塔，合成塔是一個(gè)空的超低碳不銹鋼襯里的高壓容器。在合成塔內(nèi)，氨基甲酸銨脫水生成尿素。物料在合成塔內(nèi)停留時(shí)間1h左右，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率約為62%64%。含有尿素、過(guò)量氨、未轉(zhuǎn)化的氨基甲酸銨、水及少量游離二氧化碳的尿素熔融物從塔頂出來(lái)，溫度約為190195，經(jīng)自動(dòng)減壓閥降壓至1.7MPa，再進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)。2.1.5 中壓分解與吸收尿素合成過(guò)程中，進(jìn)入合成塔的原料不可能全部轉(zhuǎn)化為尿素。一般來(lái)說(shuō)，約有67%左右的二氧化碳和34%的氨轉(zhuǎn)變?yōu)槟蛩?，其余的氨和二氧化碳則以氨基甲酸銨、游離二氧化碳和游離氨的形式存在于尿素合成塔中。這部分物質(zhì)必須和尿素分離后，作為原料重新循環(huán)使用，使原料氨和二氧化碳利用率分別達(dá)到9899%及9495%。氨基甲酸銨、游離二氧化碳、游離氨與尿素分離，要采用減壓加熱法（包括降低氨或二氧化碳分壓而不降低其總壓力）。其原則是降低合成反應(yīng)液平衡壓使未轉(zhuǎn)化的氨基甲酸銨、游離氨和游離二氧化碳在分解設(shè)備內(nèi)被分離成液相，然后進(jìn)入吸收設(shè)備。在一定工藝條件下，氣相氨、二氧化碳重新冷凝或者被吸收生成液態(tài)氨基甲酸銨，送會(huì)合成塔。(1)減壓加熱分離原理1)減壓加熱分離基本原理在尿素合成反應(yīng)液中未反應(yīng)的氨和二氧化碳可看成是由兩部分組成：一部分是在高溫高壓條件下，溶解在合成反應(yīng)液中的氣態(tài)氨和氣態(tài)二氧化碳，另一部分是沒(méi)有轉(zhuǎn)化生成尿素的氨基甲酸銨。二氧化碳和氨的溶解是放熱和體積縮小的過(guò)程，所以當(dāng)溫度一定，隨著壓力下降，溶解度減??；當(dāng)壓力一定，隨著溫度上升，溶解度減小。因此，對(duì)合成反應(yīng)液采用減壓加熱的處理方法，有利于把溶解的游離氨和游離二氧化碳從液體中分離出來(lái)。此外減壓加熱也有利于氨基甲酸銨的分解。所以工業(yè)上都采用減壓加熱的方法來(lái)回收未反應(yīng)的氨和二氧化碳，為了保證未反應(yīng)物全部分離和回收，一般均采用多段減壓加熱分離，多段冷凝吸收的方法。2)確定多段減壓分離的原則多段減壓分離是建立在技術(shù)上可能和經(jīng)濟(jì)上合理的基礎(chǔ)之上。倘使用一次高壓分離，完全分離將很困難，而且增加了副反應(yīng)。若采用一次低壓分離，盡管分離效率高，但吸收效率低，同時(shí)吸收濃度變稀，導(dǎo)致尿素產(chǎn)率下降，吸收設(shè)備又不能進(jìn)行熱利用。因此工業(yè)上采用了多段減壓分離的辦法。所謂經(jīng)濟(jì)合理是指采用多少段，每段壓力多少，進(jìn)行分離和吸收的經(jīng)濟(jì)效果最好。權(quán)衡以上兩方面的利弊，就可以找出合適的分離段數(shù)。在工藝條件允許條件下，各段壓力選擇也和段數(shù)一樣，也有一個(gè)合理的壓力選擇范圍。不同生產(chǎn)流程有不同段數(shù)和壓力，一般水溶液全循環(huán)流程中，大部分采用三段分解、三段吸收的方法，分解段為中壓、低壓和真空。吸收段為中壓、低壓及常壓。(2)中壓分解與吸收工藝條件的選擇1)中壓分解工藝條件的選擇工業(yè)生產(chǎn)上中壓分解系統(tǒng)組合形式一般有兩種。第一種是采用預(yù)分離器加熱器分離器的組合形式。第二種是采用精餾塔再沸器的組合形式。由于組合形式不同，在中壓分解工藝條件上也略有差別。如果把由分解系統(tǒng)與吸收系統(tǒng)組合的未反應(yīng)物回收系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一考慮，第二種分解形式要比第一種分解形式好。但綜合考慮由于精餾塔從經(jīng)濟(jì)合理方面考慮不如第一種分解形式好。因此，此設(shè)計(jì)選用第一種分解組合形式。2)中壓吸收工藝條件的選擇未反應(yīng)物回收過(guò)程的主要矛盾是控制循環(huán)水量，因此，溶液組成水碳比必須嚴(yán)格控制。這樣就明確了吸收塔的工藝條件選擇，包括三方面，即溶液的溫度、系統(tǒng)壓力、及溶液中的水碳比。當(dāng)平衡壓固定時(shí)，對(duì)于水碳比一定的溶液，當(dāng)增加溶液中的氨量（即增加氨碳比）時(shí)，溶液的熔點(diǎn)變化不大，但沸點(diǎn)下降，此時(shí)間隔溫差減小。如果回流氨以液態(tài)方式大量進(jìn)入鼓泡段溶液內(nèi)，使溶液氨碳比上升，沸點(diǎn)驟降至熔點(diǎn)，可能產(chǎn)生局部結(jié)晶，而后進(jìn)吸收塔氣相中的二氧化碳和氨又反應(yīng)放出熱量，促使溶液中液氨蒸發(fā)，氨碳比下降沸點(diǎn)上升，結(jié)晶被熔化，所以鼓泡段溫度也就變得忽高忽低，很不好控制，因此在設(shè)計(jì)中強(qiáng)調(diào)了回流氨的分配率，使吸收塔內(nèi)有一部分熱負(fù)荷能在精洗段中移走。一方面使出塔氣體中水分減少，另一方面也控制了進(jìn)入鼓泡段的液氨量。實(shí)際生產(chǎn)也證明了系統(tǒng)在低負(fù)荷時(shí)，控制塔底回流氨量幾乎等于零，高負(fù)荷時(shí)為10%時(shí)操作較為平穩(wěn)。2.1.6 低壓分解與吸收(1)低壓分解的影響因素中壓分解后的尿素溶液中未轉(zhuǎn)化的氨基甲酸銨需再一次減壓后進(jìn)入低壓系統(tǒng)進(jìn)行再分離,試驗(yàn)測(cè)得數(shù)據(jù)表明,在0.49MPa表壓以及120以上時(shí),分解后的液相組成僅與壓力、溫度有關(guān)，而與原始溶液組成無(wú)關(guān)。1)溫度影響溫度越高，氨基甲酸銨分解率、總氨蒸出率越高，液相中殘余二氧化碳和氨越少。當(dāng)然與中壓分解相比較，在較高壓力下溫度對(duì)分解影響要大一些，而在低壓下溫度的影響相對(duì)較小。在相同壓力下，溫度上升，氣相中二氧化碳濃度下降，氨濃度也下降，水蒸氣濃度卻大幅度上升。當(dāng)然氣相中水分隨液相中水分濃度升高而升高。所以工業(yè)上對(duì)低壓分解溫度的選擇，應(yīng)考慮液相分解和氣相含水這兩個(gè)方面。當(dāng)然溫度對(duì)縮二尿素的生成和尿素水解的影響也是應(yīng)當(dāng)考慮的。2)壓力影響壓力越低，氨基甲酸銨分解率、總氨蒸出率越高，液相中殘余氨和二氧化碳越少。在相同溫度下，隨分解壓力的降低，氣相中二氧化碳濃度變化不大，氨濃度下降，水濃度大幅度上升。它們之間成直線關(guān)系。3)加二氧化碳進(jìn)行氣提對(duì)低壓分解的影響。 當(dāng)外部加入二氧化碳?xì)怏w后，降低了氨分壓，促進(jìn)氨基甲酸銨的分解，在相同的條件下使總氨的蒸出綠升高。測(cè)定表明，當(dāng)溫度、壓力一定，進(jìn)行低壓分解器的二氧化碳量大于0.2kmol/kmol尿素時(shí)，分解氣帶水量將劇增。（2）閃蒸與解吸過(guò)程的影響因素1)用閃蒸的目的使尿液中殘余的氨和二氧化碳獲得徹底分離，經(jīng)冷凝吸收后，再解吸回收。尿液被初步蒸濃和降低溫度后進(jìn)入尿液儲(chǔ)槽，以防止尿液中縮二脲含量急劇增大。防止尿液中殘留過(guò)多游離氨，使蒸發(fā)過(guò)程產(chǎn)生帶液現(xiàn)象，及在尿液泵入口處產(chǎn)生汽化現(xiàn)象，以保證尿液泵的正常運(yùn)行。工業(yè)生產(chǎn)中為了防止堵塞，尿液溫度通常維持在95100左右，在此溫度下，殘余氨基甲酸銨分解和游離氨驅(qū)出是可以得到滿足的。實(shí)際生產(chǎn)中壓力一般選擇在59.99573.327kPa。2)解吸解吸是吸收的反過(guò)程，根據(jù)氨水在不同條件下（溫度和壓力）具有不同的溶解度原理，利用解吸塔把氨從氨水中解吸出來(lái)，返回吸收系統(tǒng)，以達(dá)到氨的全部利用。解吸過(guò)程應(yīng)滿足以下要求：解吸后塔底排出液（解吸液）應(yīng)不含氨，以減少氨耗。從塔頂排出的氣體（解吸氣），含水應(yīng)盡可能減少，以降低系統(tǒng)含水，有利于尿素合成的水平衡，有利于轉(zhuǎn)化率的提高。2.1.7 尿素溶液的蒸發(fā)與造粒尿素合成反應(yīng)液經(jīng)二次減壓加熱和閃蒸，將未反應(yīng)物分離之后，得到溫度為95、濃度為73%75%的尿素溶液，貯存于尿液貯槽。此尿液必須進(jìn)一步濃縮，將含水量降到0.3%，然后造粒，才便于貯存和運(yùn)輸。尿液濃縮可以采用蒸發(fā)法，也可以采用結(jié)晶法。從蒸發(fā)法得到熔融狀尿素直接可以造粒，而結(jié)晶法得到固體結(jié)晶尿素，仍須加熱再熔融后進(jìn)行造粒。這是由于結(jié)晶尿素易于吸潮結(jié)塊。蒸發(fā)法制的粒狀尿素含縮二脲在0.9%左右，而結(jié)晶法制的粒狀尿素中縮二脲的含量可以降到0.3%。前者設(shè)備較少，基建投資較少，后者投資稍有增加。采取哪一方法，應(yīng)根據(jù)具體情況而定。本設(shè)計(jì)從經(jīng)濟(jì)方面考慮選用蒸發(fā)法。（1）溶液蒸發(fā)特性尿素溶液經(jīng)過(guò)加熱使溶液中的水分汽化排出，得到較濃的溶液尿素水溶液在加熱過(guò)程中有下列特性。 1)尿素的熱穩(wěn)定性較差，在溶液加熱時(shí)達(dá)到一定溫度以上，就可能產(chǎn)生以下的副反應(yīng)： 2NH2CONH2NH2CONHCONH2+NH3 尿素 縮二脲 氨 NH2CONH2+2H2O（NH4）2CO3+2NH3+H2O 尿素 碳酸銨式為縮二脲生成反應(yīng)，式為水解反應(yīng)，這兩個(gè)反應(yīng)既損失了尿素，又增加了有害物質(zhì)縮二尿素，影響了產(chǎn)品的質(zhì)量。這兩個(gè)副反應(yīng)受到很多因素的影響：a)溫度的影響 溫度在100以下，縮二脲生成很少，水解很慢。但當(dāng)溫度上升到130以上，這兩個(gè)副反應(yīng)的反應(yīng)速度將迅速增加；b)受加熱時(shí)間的影響 在高溫下停留時(shí)間愈長(zhǎng)，副反應(yīng)的生成物也愈多：c)受到液面上氣氨分壓的影響 從式可以看出，如生成物一側(cè)的氨分壓增加，縮二脲的生成將受抑制，這說(shuō)明了在尿素合成循環(huán)工序中均有大量氣體氨存在，縮二脲生成較少。而在蒸發(fā)工序，氨分壓是很小的，故是生成縮二脲的主要環(huán)節(jié)。2)尿素溶液在加熱蒸發(fā)過(guò)程中，若操作壓力不變，其沸點(diǎn)將隨溶液濃度的增加而升高；在一定溫度下，溶液達(dá)到飽和后就固定不變，即使加熱時(shí)間再長(zhǎng)，濃度也不可能增加。在同一溫度下，尿液蒸發(fā)過(guò)程的操作壓力越低，相應(yīng)飽和尿液濃度就越高，如果達(dá)到相同濃度，蒸發(fā)壓力高，相應(yīng)所需溫度也高。根據(jù)以上兩個(gè)特性可以得出結(jié)論：尿素溶液在減壓真空下進(jìn)行蒸發(fā)是有利的。（2）尿素造粒過(guò)程的工藝要求1)造粒的一般過(guò)程一般尿素造粒在造粒塔中進(jìn)行，為了方便于說(shuō)明，可以簡(jiǎn)單地認(rèn)為熔融尿素經(jīng)噴灑后，與冷卻介質(zhì)空氣逆流相遇，經(jīng)過(guò)凝固和冷卻兩個(gè)過(guò)程落于塔底，其過(guò)程可表示為：熔融尿素 尿素粒子尿素粒子 140 140 60熔融尿素（140）的結(jié)晶熱，一般采用Hfu=14.49kJ/mol=242.00kJ/kg。固體尿素比熱容隨其溫度不同而改變，可按下述經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算：cp=22.26+5.8510-2(t-25)4.1868 cp=0.3437+0.001037t4.1868式中 cp固體尿素的比熱容，J/(g)； t固體尿素溫度，。而一般設(shè)計(jì)則往往采用平均值為：2.0934kJ/(kg)。與上述經(jīng)驗(yàn)公式相比，稍有偏高。根據(jù)這些常數(shù)，1t尿素從塔頂?shù)脚懦鏊夥艧崃繎?yīng)為242.01000+2.0934（140-60）1000=409469kJ/t以空氣作為冷卻介質(zhì)。假設(shè)空氣溫度從進(jìn)塔t1升到出塔t2,則空氣用量（以質(zhì)量計(jì)）按下式計(jì)算： G=式中 G空氣質(zhì)量，kg（干基）； Q須移走熱量，即409469kJ/kg。則每噸尿素成品所需送進(jìn)造粒塔之空氣體積為： V=Gc式中 V所需風(fēng)量，m3； m3(濕空氣)/kg（干空氣）； c塔內(nèi)空氣流動(dòng)不均勻系數(shù)，一般c=1.1。一般每噸尿素用風(fēng)量800010000 m3(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))，也有采用空氣為14000 m3(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))。當(dāng)然風(fēng)量的大小與進(jìn)、出造粒塔的空氣溫度不同而變化。如果知道塔內(nèi)通過(guò)的空氣量，又知道空氣在塔內(nèi)流速，則可算出塔徑。一般塔內(nèi)流速不僅影響粒子的沉降速度，也影響空氣帶出尿素粉塵量。2)造粒塔內(nèi)的空氣流動(dòng)空氣在塔內(nèi)運(yùn)動(dòng)將產(chǎn)生阻力，例如進(jìn)風(fēng)口的局部阻力、空氣與塔壁摩擦阻力、尿素粒子對(duì)空氣流動(dòng)的阻力、排風(fēng)口的局部阻力等，這些阻力必須采取措施加以克服，否則空氣在塔內(nèi)將不可能流動(dòng)。一般情況下，如果不回收空氣帶出的尿素粉塵，則總壓力降只有及格毫米水柱。為了克服總壓力降，可以采用兩種排風(fēng)方式：機(jī)械排風(fēng)與自然排風(fēng)。本設(shè)計(jì)由于生產(chǎn)量較大，因此選擇機(jī)械排風(fēng)。3)塔內(nèi)尿素粒子粒子的沉降尿素粒子的沉降既受到從噴頭噴出的角度及初速度的影響，也受到由于溫差造成的流動(dòng)空氣的浮力的影響，粒子下降速度與粒度有關(guān)。一般可以采用下列數(shù)據(jù)：直徑為1尿素粒子下降速度為：1.28m/s；直徑為1.5尿素粒子下降速度為：2.47m/s；直徑為2.0尿素粒子下降速度為：3.37m/s。也有采用約為7m/s作為計(jì)算依據(jù)的。粒子在塔內(nèi)固化的空間位置粒子在塔內(nèi)由熔融液變?yōu)楣虘B(tài)的空間位置與生產(chǎn)負(fù)荷、入塔空氣溫度有關(guān)。如(表2-1)為某廠（塔徑16m）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。尿素粒子溫度與空氣溫度的關(guān)系尿素粒子能否吸收空氣中水分是取決于尿素粒子表面的蒸汽壓力與空氣分壓之間的差值。如前者大于后者，則尿素粒子將蒸發(fā)出水分，反之如后者大于前者，尿素粒子將吸收水分，水含量增加。 表 2-1測(cè)量數(shù)據(jù)情況一情況二生產(chǎn)負(fù)荷空氣量空氣入塔溫度空氣出塔溫度塔底粒子溫度固化空間高度（從噴頭算起）10.511.7t/h255000m3/h12.5345314m17.418.5t/h490000m3/h163940505217.5m（3）尿液的閃蒸與儲(chǔ)存從低壓循環(huán)系統(tǒng)來(lái)的尿素溶液，還仍然含有一些氨、二氧化碳送入閃蒸槽。閃蒸槽壓力為絕壓59.995kPa（450Hg）。它的出口氣相管與一段蒸發(fā)冷凝器相連接。閃蒸槽內(nèi)的壓力是由手動(dòng)控制器調(diào)節(jié)的。進(jìn)入閃蒸槽中的尿液，經(jīng)減壓后有一定量的水蒸氣和少量的氨、二氧化碳自尿液中汽化，同時(shí)尿液溫度由150下降到105110。出閃蒸槽的尿液濃度大約74%（質(zhì)量）。由閃蒸槽出來(lái)的氣體進(jìn)入一段蒸發(fā)冷凝器內(nèi)冷凝，尿液則進(jìn)入尿液緩沖槽。正常生產(chǎn)中，尿液緩沖槽內(nèi)尿液溫度在95左右，應(yīng)處于低液位操作，以縮短尿液停留時(shí)間，減少縮二脲生成。尿液緩沖槽內(nèi)設(shè)有加熱管束，在停車(chē)時(shí)用以維持尿液的溫度，以防凝固。（4）造粒與固體貯存1)造粒熔融尿素經(jīng)過(guò)濾器后進(jìn)入造粒裝置的噴頭進(jìn)行造粒。造粒裝置有兩個(gè)相同的造粒噴頭支架，每個(gè)支架上有一個(gè)進(jìn)料漏斗，造粒噴頭的升降機(jī)械（用以使造粒噴頭進(jìn)出造粒塔）以及轉(zhuǎn)動(dòng)造粒噴頭的傳動(dòng)機(jī)械及電動(dòng)機(jī)。支架裝置在一個(gè)可在鋼軌上移動(dòng)的小車(chē)上，能在不中斷尿素流動(dòng)的情況下更換噴頭。造粒噴頭是一個(gè)不銹鋼的中空?qǐng)A錐體。噴頭