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1、單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,文檔來源于網(wǎng)絡，文檔所提供的信息僅供參考之用，不能作為科學依據(jù)，請勿模仿。文檔如有不當之處，請聯(lián)系本人或網(wǎng)站刪除。,尿液首先進入分解器 (或稱分解塔)。,由于壓力降低而立即有大量的氣體閃蒸出來,。為提高NH,3,和CO,2,轉(zhuǎn)入氣相的分率(工業(yè)上亦稱之為總氨蒸出率和甲銨分解率)，,需要加熱提高溫度,。,中低壓分解循環(huán),中低壓循環(huán)，均包括合成,尿素溶液的減壓加熱分解,、,分解氣的冷凝吸收,兩部分。,分解氣的冷凝吸收條件，應力求在,壓力、溫度和加水量之間取得最佳配合,，以使加水量少，而吸收和冷凝要完全、而且不要
2、析出固體結(jié)晶。,1尿素合成液分離的原理是什么？工業(yè)上是如何對分離物進行回收的？,2氣提原理是什么？常用的氣提劑有哪些？氣提法的優(yōu)點是什么？,3尿素高壓合成圈是如何構(gòu)成的（過程、設(shè)備）？其主要任務是什么？,4中壓循環(huán)的壓力的是如何選擇確定的？中壓段的任務是什么？,未反應物的分離與回收作業(yè)題二,尿素生產(chǎn)的工藝流程,80%尿液去,蒸發(fā)冷結(jié)系統(tǒng),液NH,3,CO,2,氨冷器,合成塔,甲銨,氣提塔,中壓合成塔,低壓合成塔,真空合成塔,氨冷器2,氨冷器1,中壓吸收塔,低壓吸收塔,真空冷凝器,l,g,1.8MPa,155,0.45MPa,140,0.08MPa,110,2.3 尿素溶液的蒸發(fā),2、理解尿素溶
3、液加工的工藝流程。,教學目標,1、掌握尿素溶液蒸發(fā)的基本原理和,工藝條件的選擇。,1、尿素蒸發(fā)的基本原理,尿素溶液蒸發(fā)：將溶液加熱到沸騰，,使其中的水汽化而與尿素分離的過程,。,蒸發(fā)濃縮的必要性：經(jīng)減壓、加熱分解循環(huán)后，,得到尿素含量為70%-75%，NH,3,和CO,2,含量之和在1%左右的尿素水溶液,；若將其加工成固體產(chǎn)品，還需經(jīng)過蒸發(fā)工序，,濃縮成含水量較少（1%）的熔融物,方可造粒。,2、尿素溶液蒸發(fā)過程的副反應及防止,水解反應,：,在沸騰的尿素溶液中，水解更為劇烈。,縮合反應,：,縮二脲的生成率隨溫度的增加而增加；而在一定溫度下，隨著尿素溶液濃度的增高。,在尿素生產(chǎn)各工序中副反應都有
4、可能發(fā)生，但在尿素加工過程中尤為顯著。,要防止水解與縮合反應，蒸發(fā)過程應在盡可能低的溫度下進行，并在很短的時間內(nèi)完成。,3、蒸發(fā)工藝條件的選擇,蒸發(fā)工藝條件的選擇，除了應滿足,沸騰蒸發(fā),的一般要求外，更要,盡量減少副反應,的發(fā)生，以保證尿素的產(chǎn)量和質(zhì)量。,尿素溶液的蒸發(fā)涉及到尿素和水的二元體系相圖,8,壓力線（氣液平衡線）：,溶液在該壓力下的沸點,相圖性質(zhì)：,線：液固平衡線,尿素的溶解度線,冰的飽和線,高壓力時，無固相出現(xiàn),0.10MPa,130,0.05MPa,112,結(jié)論：尿素溶液的沸點與其濃度和蒸發(fā)操作壓力有關(guān)。,3、小于0.0263 MPa時，沸點壓力線和結(jié)晶線相交，就可能產(chǎn)生尿素結(jié)晶
5、。,1、大于0.0263MPa，沸點壓力線位于結(jié)晶線之上，不會有結(jié)晶析出。,2、若采用一段蒸發(fā)將尿液從75%濃縮至99.7%，雖無結(jié)晶析出，但勢必將溫度提得太高，結(jié)果加劇副反應發(fā)生。,蒸發(fā)操作壓力的選擇,據(jù)以上分析,，采用減壓蒸發(fā)可以降低尿素溶液的沸點，防止副反應的發(fā)生。,實際生產(chǎn)過程中，蒸發(fā)過程不能在一個壓力段進行，常分為兩段。,壓力的選擇必須考慮蒸發(fā)出大部分水和尿素不致結(jié)晶為宜，否則將堵塞蒸發(fā)設(shè)備的加熱管道，影響操作。,尿液蒸發(fā)過程的設(shè)計,11,典型的兩段蒸發(fā)的工藝條件,真空減壓蒸發(fā),一段：壓力,0.033MPa,，溫度,130,，尿液從75%濃縮到95%；蒸出大量水分，隨著濃度的提高，溫
6、度也不斷上升，副反應明顯，所以一段蒸發(fā)只能到一定的濃度。,二段：壓力,0.0033-0.0067MPa,，溫度,140,（使尿素熔融物保持流動性，防結(jié)晶），可使尿液濃縮到99.7%，且不會有結(jié)晶出現(xiàn)。,4、尿素溶液加工的工藝流程,閃蒸：低壓分解后來的尿液，經(jīng)自動減壓閥減為,常壓,，進入,閃蒸槽1,，閃蒸槽內(nèi)壓力為0.06MPa。它的出口氣管與一段蒸發(fā)分離器6出口管連接在一起，其真空度由蒸汽噴射泵17產(chǎn)生。,由于減壓，部分水分和氨、二氧化碳氣化,吸熱,，使尿素溫度下降到,105110,。出閃蒸槽,尿液質(zhì)量分數(shù)約74%,左右進入尿液緩沖槽2，槽內(nèi)有蒸汽,加熱保溫管線,。然后，尿液由尿液泵3打入尿液
7、過濾器4除去雜質(zhì)，送入一段蒸發(fā)加熱器5。,尿液的閃蒸、過濾,作用：可減少加熱蒸汽的耗量。,一段蒸發(fā)加熱、分離,在,一段蒸發(fā)加熱器,5內(nèi)，用蒸汽管外加熱，使尿液溫升至,130,左右。由于減壓加熱，部分水分氣化后進入一段蒸發(fā)分離器6，一般蒸發(fā)分離器內(nèi)部壓力約為,0.02630.0333 MPa,，該壓力由蒸汽噴射泵17產(chǎn)生，氣液分離后，尿液質(zhì)量分數(shù)約為,95%96%,，進二段蒸發(fā)加熱器7。,二段蒸發(fā)加熱、分離,在二段蒸發(fā)加熱器7內(nèi)，用蒸汽加熱至,140,左右，其壓力維持在,0.0033 MPa,。由于減壓加熱，殘余水分氣化后進入二段蒸發(fā)分離器8進行氣液分離。,二段蒸發(fā)加熱器的真空度,靠蒸汽噴射泵,
8、18、20、22產(chǎn)生。,二段蒸發(fā)分離器出來的尿液質(zhì)量分數(shù)為99.7%,，進入熔融尿素泵9，打入造粒塔。,16,長管升膜式蒸發(fā)器：溶液停留時間短，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)大。,預蒸發(fā)器：將尿液預先濃縮，減少加熱蒸汽的耗量。,蒸汽噴射器：實現(xiàn)減壓操作。,5、蒸發(fā)過程主要設(shè)備,尿液濃縮過程,合成塔：40%,汽提塔：45%,中壓甲銨分解器：60%,低壓甲銨分解器：70%,真空預濃縮器：85%,一段蒸發(fā)加熱器：95%,二段蒸發(fā)加熱器：99.7%,造粒,18,概念：,利用尿素的溶解度隨溫度的降低而降低的關(guān)系，將較高溫度下的尿素溶液冷卻而析出。,2.4 尿素的結(jié)晶和造粒,缺點：,結(jié)晶尿素呈粉末或細晶，不便于施用，易結(jié)塊
9、。,優(yōu)點：,結(jié)晶尿素的加工過程中,溫度較低，副反應少,，可作,低縮二脲含量,的化肥使用，也用于工業(yè)。,2.4.1 尿素的結(jié)晶,19,常壓法：,在常壓下將尿素溶液,濃縮至接近飽和,，即送入結(jié)晶器，,液體冷卻至50-65,，即有尿素結(jié)晶析出。結(jié)晶長大，與母液進行分離，再經(jīng)干燥器干燥，獲得水含量小于1%的結(jié)晶尿素產(chǎn)品。,真空法：,來自低壓回收循環(huán)的尿液（75%）直接進入真空結(jié)晶器內(nèi)，同時蒸發(fā)與結(jié)晶，,在0.01MPa和60下，水分蒸發(fā)而進入過飽和區(qū)，進而有結(jié)晶析出。,水分蒸發(fā)的熱量由溶液的顯熱和尿素結(jié)晶熱提供。,2、結(jié)晶尿素的生產(chǎn)方法,20,常壓法：設(shè)備少，流程簡單，但,結(jié)晶熱未得利用,，蒸汽和冷卻
10、水消耗大。,真空法：,有效利用結(jié)晶熱，防止縮二脲積累,。,不同結(jié)晶方法的優(yōu)缺點,21,2.4.2 尿素的造粒,農(nóng)業(yè)使用的尿素產(chǎn)品絕大多數(shù)均加工成具有一定粒度的顆粒。,1、粒狀尿素產(chǎn)品的優(yōu)點：,流動性能好，不易吸潮和結(jié)塊，便于儲存和運輸,。,造粒方法：造粒塔造粒和造粒機造粒,22,原理：,將溫度約,140,的尿素質(zhì)量分數(shù)達,99.7%,的高濃度溶液送往幾十米的高空，通過噴頭的小孔噴灑出來，形成液滴自高空滴落，與自下而上的空氣逆流接觸而凝固冷卻，且將少量水分蒸發(fā)而得到產(chǎn)品，粒度為,1-2mm,。,2、造粒塔造粒,23,造粒塔降低高度的方法,A.,強制通風,：延長顆粒的下落時間，強化冷卻。,B.,塔
11、底設(shè)置流態(tài)化床,：使床中空氣與顆粒間的傳熱得到強化，使顆粒繼續(xù)冷卻。,造粒塔的構(gòu)造,圓筒形混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)部有防腐涂層。塔直徑18-20m，生產(chǎn)能力1500-1700t/d。,自然通風,利用煙囪效應使空氣自然流動，簡單，被廣泛采用。,24,B.,在尿液中加入少量甲醛,（不大于0.2%）：提高產(chǎn)品抗沖擊強度和抗壓強度。,提高顆粒機械強度的方法,A.,晶種造粒,：在造粒塔底部送入磨碎的尿素粉末（,尿素99%，硬脂酸鈣1%，小于2,m），粉末在塔內(nèi)上升的過程中與下降的尿素熔融體接觸，成為晶種，再長大成粒。,25,A.排出的尿素粉塵和氨氣難于處理，,污染環(huán)境,。,B.,強度不高,，不適于長途散裝運輸。,
12、C.,粒度不均勻,，不能造出大于2.5mm又有足夠強度的顆粒。,D.固化時間短，,難以形成致密堅實,的顆粒。,造粒塔造粒的缺點,26,原理：尿素熔融物在,稍高于其固化溫度下,被噴灑在已有的顆粒之上，使顆粒長大，直到達到所要求的粒度。,造粒機的種類：盤式造粒、轉(zhuǎn)鼓造粒、,流化造粒,3、造粒機造粒,流化床造粒機,轉(zhuǎn)鼓造粒機,盤式造粒機,28,流化床造粒機的生產(chǎn)原理,霧化空氣：,進入霧化噴嘴使尿液霧化。進入噴嘴之前需預熱到高于尿素的結(jié)晶溫度以防堵塞噴嘴。,流化空氣：,使床層保持流化狀態(tài),晶種：,使霧化的尿素熔融液包覆在其表面而凝固，放出的結(jié)晶熱用于進一步蒸發(fā)。,29,顆粒長大的機理,A.,團塊：,粒
13、子利用,溶液作為粘結(jié)劑,而互相附著在一起，這種作用產(chǎn)生的,顆粒不夠均勻，機械性能差,；,B.,層化：,顆粒的成長是,在粒子表面進行一層一層的涂覆,，得到類似“洋蔥”的結(jié)構(gòu)；,C.,累積：,即大量的,微小溶液液滴連續(xù)地噴灑在顆粒表面并不斷蒸發(fā)固化,。是連續(xù)長大和干燥的過程。,30,流化床造粒工藝流程圖,累積機理：提供了,致密均勻,的結(jié)構(gòu)，并促進了水分的蒸發(fā)和顆粒的干燥，而且顆粒流化態(tài),避免,顆粒長時間接觸，不至于,團塊,。,篩分機與粉碎機,可控制顆粒粒度在2-8mm范圍內(nèi)變化,尿素熔融液加入少量的,甲醛（0.5%左右）,，可,提高,產(chǎn)品,強度,，減少粉塵。與造粒塔中作用一樣。,洗滌塔：,將造粒機
14、和冷卻器的空氣用工藝冷凝液洗滌，,回收尿素粉末,，得到尿素含量約為45%的洗滌液，,再送回蒸發(fā)系統(tǒng),。,轉(zhuǎn)鼓造粒機后改進為簾幕涂布法,主要設(shè)備：,水平放置的,旋轉(zhuǎn)圓筒,，分為造粒段和冷卻段。,機理：,顆粒尿素在筒內(nèi)轉(zhuǎn)動時呈現(xiàn)簾幕狀跌落，熔融尿素通過噴嘴連續(xù)噴灑在,造粒段,的滾動粒子表面上，粒子被熔融物包涂而長大。長大的顆粒通過內(nèi)堰流進造粒機的,冷卻段,，被逆流導入的空氣所冷卻和固化，同時除去粉塵。,盤式造粒機,主要設(shè)備：,與水平成60-65的,旋轉(zhuǎn)圓盤,，盤上有顆粒滾動。,機理：,有返料從靠近轉(zhuǎn)盤的最高點處加入，在盤上不斷滾動。,尿素含量在98%以上，溫度145的熔融物經(jīng)噴嘴霧化為極細的霧滴，
15、噴灑在滾動著的返料層上，將細粒子層層包覆而逐漸長大。,由于受到重力和離心力，顆粒越大，隨盤轉(zhuǎn)動而上升的高度越降低，最后滾到轉(zhuǎn)盤的下邊緣而落到下面的冷卻器中。,34,造粒機所得產(chǎn)品的優(yōu)點,A.水分和縮二脲低,B.產(chǎn)品顆粒大（2.0-4.0mm）且可調(diào)節(jié),C.顆?？箟簭姸雀撸樵炝Ｋa(chǎn)品的5-6倍）且不易吸濕、結(jié)塊。,D.對環(huán)境污染少（空氣用量少，且含塵量低）,通過造粒裝置,解決尿素粒徑問題的途徑,：,選用大顆粒造粒噴頭，使80%的尿素顆粒直徑大于2mm；,采用流化床冷卻裝置，降低入袋溫度，解決超產(chǎn)后易結(jié)塊問題，將顆粒與粉塵分開；,采用北京達立科公司開發(fā)的雙轉(zhuǎn)鼓流化床大顆粒尿素技術(shù)，尿素顆粒直徑可
16、達46mm，國內(nèi)已有2家采用此技術(shù)；,原有的造粒系統(tǒng)不動，將增產(chǎn)的尿素在造粒之前取出，用尿素熔融液來生產(chǎn)氮磷鉀復合肥，目前上?；ぱ芯吭赫趲准倚∧蛩貜S中實施該技術(shù)。,縮二脲的生成與防止,1危害：,縮二脲對作物種子發(fā)芽不利，使桔柑變色；,生產(chǎn)脲醛塑料時縮二脲 0.3%，易使塑料變黃。,2減少其生成的措施：,1）合成：因游離,較多，故縮二脲較少，且提高縮二脲降低,2）分解：游離,較少，中壓較高，故生成縮二脲增加。所以應確定合適,分,；提高傳熱效率，使t降低；,3）蒸發(fā)：游離,很少，,蒸,高，生成縮二脲較多。,4）造粒：尿熔液140，于管線中易生成縮二脲，故應盡量縮短管之長度。,3回收利用：,1）
17、分離出來作為化工產(chǎn)品.,2）將高濃度縮二脲母液送回合成塔，抑制其生成.,小結(jié)：尿素的結(jié)晶與造粒,1三種方法：,）蒸發(fā)造粒法：將99.7溶液造粒成型，縮二脲0.8-0.9%；,）結(jié)晶造粒法：將尿液蒸至80送結(jié)晶器，快速熔融成型，縮二脲0.3%,）結(jié)晶法：將尿液蒸至80%送結(jié)晶機在小于40下結(jié)晶。,2兩種尿素：,）造粒尿素：球狀均勻顆粒，強度、耐濕性好；,）結(jié)晶尿素：純度高，縮二脲低，用于工及制復肥。,3熔融液造粒：將140尿溶液滴與冷空氣逆流接觸，降至60-70，經(jīng)凝固冷卻成顆粒落于料斗。,簡述尿液蒸發(fā)過程設(shè)計時，應主要注意的問題？為什么采用兩段蒸發(fā)工藝，典型兩段蒸發(fā)工藝條件是什么？,結(jié)晶尿素的優(yōu)點是什么？它主要的生產(chǎn)方法有哪兩種？具體過程是怎樣的？,粒度尿素的優(yōu)點是什么？常用的造粒方法有哪兩種？各自的原理什么？,畫出流化床造粒機原理圖，結(jié)合此圖闡述流化床造粒機的生產(chǎn)原理。,尿素蒸發(fā)、結(jié)晶、造粒作業(yè)題三,
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