1、第一章尿素1.1 尿素簡介尿素是人工合成的第一個有機物，是一種高濃度氮肥，屬中性速效肥料，也可用了生產多種復合肥料。在土壤中不殘留任何有害物質，長期施用沒有不良影響。畜牧業可用作反芻動物的飼料。但在造粒中溫度過高會產生少量縮二月尿，又稱雙縮月尿，對作物有抑制作用。我國規定肥料用尿素縮二月尿含量應小于0.5%。縮二月尿含量超過1%時，不能做種肥，苗肥和葉面肥，其他施用期的尿素含量也不宜過多或過于集中。尿素廣泛存在于自然界中，如新鮮人糞中含尿素0.4%。尿素產量約占我國目前氮肥總產量的40%,是僅次于碳錢的主要氮肥品種之一。尿素作為氮肥始于20世紀初。20世紀50年代以后，由于尿素含氮量高（45%

2、46%）,用途廣泛和工業流程的不斷改進，世界各國發展很快。我國從20世紀60年代開始建立中型尿素廠。19861992年，我國尿素產量均在900萬噸以上。目前占氮肥總產量的40%。尿素分子式是CO（NH2,因為在人尿中含有這種物質，所以取名尿素1。尿素含氮（N）46%,是固體氮肥中含氮量最高的。工業上用液氨和二氧化碳為原料，在高溫高壓條件下直接合成尿素，化學反應如下：2NH3+CO2-NH2COONH4-CO（NH2）2+N2O尿素易溶于水，在20c時100毫升水中可溶解105克，水溶液呈中性反應。尿素產品有兩種。結晶尿素呈白色針狀或棱柱狀晶形，吸濕性強。粒狀尿素為粒徑12毫米的半透明粒子，外觀

3、光潔，吸濕性有明顯改善。20c時臨界吸濕點為相對濕度80%,但30c時，臨界吸濕點降至72.5%,故尿素要避免在盛夏潮濕氣候下敞開存放。目前在尿素生產中加入石蠟等疏水物質，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，長期施用沒有不良影響。但在造粒中溫度過高會產生少量縮二月尿，又稱雙縮月尿，對作物有抑制作用。我國規定肥料用尿素縮二月尿含量應小于0.5%。縮二月尿含量超過1%時，不能做種肥，苗肥和葉面肥，其他施用期的尿素含量也不宜過多或過于集中。1.2 尿素的發展尿素最先發現于1773年，1828年科學家佛勒在實驗室用氟酸與氨進行反應，第一次得到尿素。到目前為止，尿素的生產方

4、法很多，但其主要區別在于轉化的分離與回收方法不同。20世紀30年代中期，有了連續不循環法，即原料氨和二氧化碳經尿素合成反應后，未生成尿素的氨和二氧化碳與尿素分離后不返回合成塔，而送去加工其他產品。如第一座以氨和二氧化碳為原料生產尿素的工業裝置是德國法本(I.G.Farben公司于1922年建成投產的，采用熱混合氣壓縮循環。1932年美國杜邦公司(DuPont)用直接合成法制取尿素氨水，并在1935年開始生產固體尿素，未轉化的以氨基甲酸氨水溶液形式返回合成塔，另一部分不返回合成塔，或只回收氨和二氧化碳其中的一種，其氨和二氧化碳利用率比不循環法高2。20世紀60年代初期又在半循環法的基礎上發展了全

5、循環法，使生成尿素的氨和二氧化碳全部返回合成塔循環使用。中國的尿素工業發展始于1985年，首先由南京建成日產10噸尿素的半循環生產裝置，其后又在上海吳涇化工廠建成產15000噸的半循環法裝置。1975年中國第一套二氧化碳氣提法裝置在上海吳涇化工廠建成投產。20世紀70年代以來，中國興建了數十套年產30000噸合成氨，(5260)M0000噸尿素聯合生產裝置的大型化肥生產廠。20世紀70年代初期開始的氣提法生產尿素已成為當今世界尿素生產的主要方法。第二章氨汽提工藝氨汽提尿素生產工藝是世界上尿素生產應用較多的工藝路線之一，是中型以上尿素企業普遍采用的先進技術，也是XX化學工業集團使用的技術，具工藝

6、設計先進合理，能耗低，設計氨耗57仃克，汽耗80仃克，電耗130千瓦每小時。各項指標均明顯優于溶液全循環尿素生產工藝。高壓氨泵和高壓甲胺泵均采用多級離心泵，運行平穩，檢修方便，設有油污染系統。設備采用平面布置，節省框架材料，安全便于施工安裝，維修和操作。2.1氨汽提工藝特點(1)主控室采用D.C.S集散型控制系統，自動化程度高，省去了常規儀表操作盤，代之以彩色電視屏幕(C.R.T),易操作控制，安全耐用，畫面顯示形象，直觀，閥門開度可以進行0.1%的微小幅度調節，方便查找開停車及正常運行中現在的和歷史的數據及操作變化情況。(2)透平-壓縮機采用西德西門子公司制造的V05調速器怛腦控制，自動化程

7、度高，操作簡單安全，運行平穩可靠控制準確。(3)高壓合成設計較高的NH3/CO2比，腐蝕行小，CO2轉化率高。氨過量，CO2殘留少，結晶溫度低。在開停車和正常生產中堵塞管線和設備的可能性小。(4)汽提塔使用鈦稱里，使設備耐高溫，耐腐蝕，在合理設計汽提塔的情況下，使生產操作彈性更大，可以在40%-100%負荷下運行。停車封塔048小時，也不致造成加劇設備的腐蝕。大大提高了設備開工率。(5)高壓氨泵和高壓甲胺泵均采用多級離心泵，運行平穩，檢修方便，設有油污染系統。(6)設備采用平面布置，節省框架材料，安全便于施工安裝，維修和操作。(7)臥式高壓甲胺冷凝器的采用，不需要使用氣泡，設備開孔少，操作穩定

8、簡單。在冷凝液側，由于液體的沸騰，不斷更換管板和列管之間的冷凝掖，使此處間隙不富集離子。(8)由于高氨碳比和汽提塔使用鈦材，設備結構合理，使進入合成塔的空氣加入量大大減少，相應減少了壓縮機的蒸汽消耗量。這樣有用成分比例加大，提高了生成尿素的轉化率網，同時，尿素氨耗用量大大降低。(9)蒸發系統設計合理。一段蒸發高于二段蒸發，能進行自然循環；一段和二段蒸發分離器頂部設計有沖洗噴頭；一段和二段分別設有吸收空氣調節閥。穩定，有利于皮帶的準確稱量。(10)采用TUTTLE期造粒噴頭，消除了尿液粘塔的不正常現象。(11)刮料機采用斜臂式，靠尿素自身重量連續的匯集下滑汽提塔中心出料口，是出料相對穩定，有利于

9、皮帶的準確稱量，同時也大大減少了電能消耗。由于采用斜臂式，是積存時間較長，平時不需要清理。（12）造粒塔為田悝，空氣由汽提塔頂部中心部分出去，自然通風冷卻，合理通風，冷卻效果好，使塔頂粉塵排放量少，減少了對大氣的污染。（13）廢氣放空和廢水處理。廢氣放空到60米以上的高空，而且氣體中有污染氣體含量少，大部分為惰性氣體。廢水處理徹底，使工藝冷凝液達到鍋爐給水指標，幾乎沒有環境污染。（14）熱量合理回收利用，利用工藝廢熱有五處之多。2.2氨汽提過程的熱力學理論1 .2.1系統熱力學過程分析NH3-CO2-H2Q-Urec#系（簡稱ACWU體系）的熱力學氣液平衡研究是汽提過程模擬的理論基礎，其準確性

10、將直接影響模擬計算的結果。當ACWU體系達到熱力學氣液平衡時，存在氣液兩相間的相平衡和液相各物種間的化學平衡，其平衡關系如下：氣液相間分子態物質的相平衡：NH3(g)=NH3(l)(1)CO2(g)=CO2(l)(2)H2O(g)=H2O(l)(3)液相中電離平衡及化學反應平衡：CO2+2NH3=NH4+COONH2-(4)NH3+CO2+H2O=NH4+COONH2-(5)NH3+CO2=NH2COOH(6)NH4+COONH2-=NH2CONH2+H2O(7)HCO3+2NH3=NH4+CO3-(8)H2O=H+OH-(9)2NH3+CO2=NH2COONH4(10)在實際溫度、壓力和組成

11、范圍內，只有方程（4）、（5）、（6）、（7）必須考慮。其余的方程對平衡影響很小，可以不予考慮。廢氣放空和廢水處理。廢氣放空到60米以上的高空，而且氣體中有污染氣體含量少，大部分為惰性氣體。廢水處理徹底，使工藝冷凝液達到鍋爐給水指標，幾乎沒有環境污染。汽提過程的主要目的是將在合成塔內未轉化為尿素的氨基甲酸錢分解并汽提進入氣相，再將汽提氣回收重新用于合成塔的合成反應4。汽提塔中物料的停留時間很短，按平均流量計還不到1min,從而盡量避免尿素的生成反應或尿素的水解反應，也即認為不發生以下的反NH4+COONH2-=NH2CONH2+H2O當液相不存在化學平衡（7）,也即不存在尿素合成反應的方程時，

12、此時體系的反應方程數目為3個，電荷平衡約束方程1個，總組分數為8個（H2。、NH3、CO2、NH4+、HCO3-、COONH，、NH2COOH、NH2CONH2）,則獨立組分數為4天8-3-1=4）,體系的自由度數為4乂4-2+2=4）,即為一典型的四元體系。2 .2.2系統熱力學計算模型采用擴展UNIQUAC方程（3）計算ACWU體系液相活度系數，該方程可較好地校正液相的非理想性。采用Nakumar瞅供的PHS方程計算逸度系數模型就可對該熱力學體系進行求解。Kr=Kx,rKr；r=4,5,6建立ACWU體系的氣液平衡熱力學(6)：（1）用以下的非線性方程來描述化學平衡（4）、（5）、其中:K

13、x,4=2x2乂3Kr,4=YV462.23Kx,5=x4X5Xi乂2乂3Kr,5=45111123Kx,6=乂7乂2乂3(6)式中：xi表示各物種的摩爾分數；反應（4）、（5）、（6）的化學反應平衡常數Kr,6=Ki=1,2,3,.,8）表示各物種的活度系數；Kr（r=4,5,6）表示以上各關系式表示整個體系達到化學平衡時，液相之間應符合的關系。其中，平衡常數Kr僅為溫度的函數。對于H2O(i=1)和NH3(i=2)組分，用Lewis-Randall定則作為基準態，則相平衡方程為:XiMiexp(尸Pyid;i=1,2(8)RT對于組分CO2(i=3),采用Henry定律為參考的標準態逸度，

14、相平衡方程為:X3率H3,1expv3(PPv,i)/RT=Py3胭(9)式中d組分i的逸度系數；丫組分i的活度系數；vi純組分i的摩爾體積。第三章氨合成系統的物料衡算運用自由度分析的方法，將氛合成系統各單元隔離成合適的模塊，逐步分段進行物料衡算，思路清晰，計算簡捷。氨合成系統是一個典型的循環流程，其基本流程為氣體的合成、反應氣中氣氨的冷凝分離、一定氣體的放空、新鮮氣的補充、氣體的循環等。它的物料衡算的方法是列出系統中各部位的物料衡算式，聯立求解，通常需要全系統迭代求解，這種計算非常麻煩。有的文獻中略去溶解到液氛中的氣體，計算過程雖然簡單，但計算出的結果誤差較大，有的文獻采用氮分衡算方法，過程

15、相對簡單一些，但由于氫氮氣、甲烷、虹氣在液氮中的溶解度不同，計算的結果也不盡準確。筆者運用自由度分析將氮合成系統各操作單元隔離成合適的模塊，分段逐步來進行物料計算，其方法思路清晰、計算簡捷準確。3.1 原理根據化工設計的基本原理，設計某設備時，設計者須規定若干變的數值，這些變稱為設計變如組分數、流數和取定基數。對于一個系統而言，如果，是描述系統的獨立變數，是這些變之間的約束關系即描述約束關系的獨立方程式數目，那么設計變數Ni=Nt+Nc。其中，系統的獨立變數可由出人系統各物流的組分數、流數以及系統與環境進行能變換情況來決定約束關系式包括物料平衡式、能平衡式、相平衡式、化學平衡式和內在關系，組分

16、數為化學物質的數目減去獨立的化學平衡反應數目減去獨立的限制條件。設自由度了f=Nt-Nc-Ni,若f<0,則說明此系統可以單獨進行物料衡算5；若f=0,則說明此系統可以物料衡算熱衡算進行聯解來進行物料計算，當f>0時，說明此系統為變系統，可以在循環流程中取一合適的塊來滿足f<0,來單獨進行物料計算。3.2 方法與計算3.2.1 方法以我公司的20萬噸氨合成系統見圖為例，介紹氮合成系統運用自由度分析，將操作單元隔離成合適模塊的方法，分段進行物料衡算。根據化工設計的基本原理，設計某設備時，設計者須規定若干變的數值，這些變稱為設計變如組分數、流數和取定基數。系統的獨立變數可由出人系

17、統各物流的組分數和內在關系,組分數為化學物質的數目減去獨立的化學平衡反應數目減去獨立的限制條件。第一分離器氨冷器新鮮氣圖3-1我公司20萬噸氨合成系統流程示意Figure3-1Mycompany200,000tonsofammoniasynthesisprocess當對圖3-1中流程進行到底物料衡算時，可將其隔離簡化為模塊（見圖3-2）o規定人塔氣和新鮮氣中各物料組成、出塔氣中氮含量、水冷后與氮冷后的溫度壓力為設計變量，其中循環氣中甲烷、氮氣含為控制參數，取氫氮比為3。模塊A：合成塔模塊B：水冷器，一級分離器模塊C：氨冷器，二級分離器圖3-2我公司氨合成系統模塊示意圖Figure3-2Myco

18、mpanyammoniasynthesissystemmodulediagram對圖3-2進行自由度分析時，先取已知條件最多的A塊分析，計算出來的結果作為下一模塊的已知條件。圖3-2各模塊的自由度分析見表3-1。表3-1圖3-2各模塊的自由度分析結果ABC獨立變量數NT132126約束關系Nc71313(其中能量平均約束數)111設計變量N7914自由度-1-1-1Table3-1Figure3-2ofthefreedomofeachmoduleresults由表3-1可見，流程中各模塊的自由度均為-1。因此，各模塊的物料衡算可單獨進行，不需物熱聯解或全系統迭代計算。3.2.2計算由圖3-2確

19、立計算順序為(1)模塊A(2)模塊B(3)模塊C(4)去膜分離，其計算如下:模塊ANz1,y2,8)=Ni(1,丫2力)y2,12My1,1、丫1,2-N2y2,2-2IN22N22,8=2Ni，,i3Ni，,2-3N2y2,32N22N2y2,8N1y1,5模塊By3,1y2,11(k-1)N3k1y2,1y31二3,11(k-1)模塊CN6y6,1N1y6,1=N1y1,4N。?y6,1=y2,1yyi,iX7,1=k(4)去膜分離N4=N3-N5y4,i=y2,i上述各式中，表示摩爾流，x、y分別表示物料中各組成氣相液相的摩爾分率，k表示氣液平衡常數，下標第一個數字表示物流號，下標第二個

20、數字或字母表示組分，i=1,2,3,4,5分別表示：H2,N2,NH3,CH4,Ar。計算時，模塊可采用迭代法編程計算。第四章尿素產品中的縮二月尿生成縮二月尿是尿素生產過程中一個必然生成的副產物，它的存在會直接影響尿素產品的肥效，尿素產品中縮二月尿含量越高對農作物的生長越不利，甚至殺死農作物。所以，尿素生產過程中，縮二月尿含量必須進行嚴格的控制，應盡可能減少縮二月尿的生成。目前，我國大部分的尿素生產廠家采用的是塔式造粒技術，需要二段蒸發產生99%以上的尿素溶液，而由此產生的副產物縮二月尿一般都高達0.9%以上；流化床造粒工藝所需尿液濃度一般在96%左右，縮二月尿含量可控制在0.87%以下。XX

21、化學工業集團造粒裝置采用挪威海德魯流化床造粒技術，尿素產品中縮二月尿含量設計為0.69%。4.1縮二月尿生成的反應機理和理論分析在尿素生產過程中，縮二月尿既在水溶液中生成，也在最后蒸發階段的無水熔融物和造粒階段中生成。其反應機理是由于尿素的異構化作用，由酮式尿素生成烯醇式尿素，進一步由烯醇式尿素脫氨生成氟酸，再由氟酸與尿素反應生成縮二月尿6。其生成反應方程式為：2NH2CONH2=NH2CONHCONH2+NH3-Q該反應為吸熱的可逆反應。根據此化學反應的平衡常數分析，影響縮二月尿生成的因素有以下五個方面。(1)氨濃度的影響氨分壓的增加，提高了生成物NH3的濃度，可以降低縮二月尿的生成速率。因

22、此，在實際生產中，為了降低蒸發過程中的縮二月尿生成速率，人為地將低壓分解過程中殘留的少量未分解的甲錢，隨尿素溶液一起帶入蒸發系統，加熱分解為氨和二氧化碳，提高蒸發過程中的氨分壓，起到抑制縮二月尿生成的作用。(2)溫度的影響其他條件不變的情況下，縮二月尿的生成隨溫度的增加而增加。在實際生產過程中，主要控制汽提塔和蒸發溫度，因此，該處溫度應盡可能控制低一點，尤其是蒸發溫度保持比熔點溫度圖5c左右即可。(3)蒸發速度的影響縮二月尿的生成速率隨蒸發速度的增加而增加，蒸發速度主要取決于真空度、蒸發溫度、進出口濃度。在蒸發器出口尿液濃度一定的情況下，進蒸發器的尿液濃度越低，蒸發的速度就越高，縮二月尿的生成

23、率也就越高。所以，在實際生產過程中，就要求高壓系統有較高的轉化率，低壓系統的分解效果要好(影響高壓系統轉化率)，蒸發器的真空度和溫度要盡量控制低一點。(4)停留時間的影響由于縮二月尿生成反應是一個可逆的慢速反應，所以尿素產品中縮二月尿含量，隨停留時間增加而增加。(5)酸、堿物質的影響在熔融物中，含有酸性組分將會降低縮二月尿的生成速度，而堿性組分將會提高縮二月尿的生成速度。4.2實際生產中影響縮二月尿生成的因素分析根據本裝置的實際生產情況，下面對縮二月尿的生成進行一些簡要分析，提供一些個人對操作的看法(在分析影響因素時，均假設其他條件不變)o其中，PIC3203為本裝置汽提塔殼側加熱蒸汽壓力；F

24、I3780為造粒系統返回預蒸發系統尿液量，濃度為46%。(1)系統負荷的影響(表4-1)表4-1負荷對縮二月尿含量的影響Table4-1Biuretloadonthecontentof負荷(%)N/CPIC3203(MPa)FI378(t/h)縮二月尿(%)882.981.9814.20.80912.981.9816.60.78952.981.9818.30.751002.981.9820.20.74由表4-1可以看出，隨著負荷的增加造粒系統返回前系統的量也隨之增加，在其他條件不變的情況下，系統負荷的增加，使尿液在各段的停留時間減少，縮二月尿含量也相應降低。(2)N/C的影響(表4-2)表4-

25、2N/C對縮二月尿含量的影響Table4-2N/Conbiuretcontentof負荷(%)N/CPIC3203(MPa)FI378(t/h)縮二月尿(%)1002.901.9818.30.761002.901.9818.30.731002.901.9818.30.71由表4-2可以看出，在其他條件不變的情況下，N/C對縮二腑生成量的影響是比較大的。高壓系統N/C提高，整個系統的游離氨含量也會相應提高(其他條件不變)，其實就是提高了縮二月尿生成反應中的生成物NH3的含量，對縮二月尿的生成反應有明顯的抑制作用7o但是，N/C對尿素合成系統的平衡影響很大，過高或過低的N/C都是不經濟的，所以，本

26、系統選擇N/C控制在3.0左右。(3)汽提塔殼側蒸汽壓力的影響(表4-3)表4-3汽提塔殼側蒸汽壓力對縮二月尿含量的影響Table4-3Thegranulationsystemtoreturntothebiureturinecontent負荷(%)N/CPIC3203(MPa)FI378(t/h)縮二月尿(%)1003.001.9018.30.701003.001.9518.30.731003.002.0018.30.771003.002.0318.30.81由表4-3可以看出，提高汽提塔殼側蒸汽壓力，有利于縮二月尿的生成。在本裝置的實際生產過程中，縮二月尿的主要生成點之一在汽提塔(0.14%

27、)和預蒸發(0.34%),提高汽提塔殼側蒸汽壓力實際上是提高了汽提塔底部及出液的溫度，肯定有利于向生成縮二月尿反應方向進行；同時，汽提塔殼側蒸汽壓力提高有利于汽提效率的提高，后系統游離NH3含量也相應減少，也是有利于縮二月尿的生成；而且，汽提塔殼側蒸汽壓力提高對汽提塔的腐蝕加劇，對其材質要求提高，也是不利因素。所以，在實際操作過程中，汽提塔殼側蒸汽壓力應盡可能降低。(4)造粒系統返回尿液的影響(表4-4)表4-4造粒系統返回尿液對縮二月尿含量的影響Table4-4Thegranulationsystemtoreturntothebiureturinecontent負荷(%)N/CPIC3203

28、(MPa)FI378(t/h)縮二月尿(%)1003.001.9813.00.721003.001.9816.80.741003.001.9818.20.761003.001.9819.40.79由表4-4可以看出，在其他條件不變的情況下，造粒系統返回尿液越多，尿素成品中的縮二月尿含量就越高。因為，造粒系統返回尿液濃度相對較低(46%),要保持蒸發系統出口尿液濃度不變，蒸發系統的蒸發速度肯定要相應提高，有利于縮二月尿的生成；同時，由于造粒系統返回尿液中含有較高的縮二月尿，重復蒸發必然造成成品尿素中縮二月尿含量的增高。所以，在實際生產過程中，應盡量優化造粒系統工況，減少造粒系統返回的尿液量第五章

29、尿素生產過程中降低縮二月尿含量的研究XX化學工業集團尿素裝置采用意大利斯那姆工藝，一段時間以來尿素成品縮二月尿含量居高不下，分析生產過程中各工段(高壓合成氨汽提中壓分解回收低壓分解回收蒸發濃縮造粒)縮二月尿的含量以便工藝調整參數使縮二月尿降下來。5.1 應用成品縮二月尿分析方法進行分析同一樣點作出的分析結果波動太大，形不成有指導工藝的一組數據。顯然這樣的分析數據不可信。5.2 改進思路5. 2.1原因分析(1)成品縮二月尿分析方法取樣量為5克，高壓合成氨汽提中壓分解回收低壓分解回工段縮二月尿的含量小，造成比色時吸光度小，分析結果波動太大8。(2)樣品中含氨(并且有的樣品氨含量高，高壓合成工段氨

30、含量32%),氨與分析縮二月尿的顯色劑硫酸銅反應生成銅氨絡離子干擾縮二月尿的測定。(3)除氨時溫度控制不好，尿素易生成縮二月尿造成分析結果偏高。6. 2.2解決辦法(1)增加并控制取樣量在一定范圍內，適當加大縮二月尿含量低樣品的取樣量，以比色時吸光度在0.2£.8之間為宜。(2)以氨含量高的高壓合成工段樣品為例做一下除氨實驗。用濕球膽法取樣用蒸儲水稀釋定容至500毫升容量瓶中，用移液管移取100毫升稀釋液于200毫升燒杯中，(加入10毫升甲醇)。將燒杯放入溫度控制在75攝氏度的超級恒溫水浴中加熱。待溶液蒸發，用納氏試劑法測溶液中氨含量。氨含量高的高壓合成工段樣品溶液蒸發至20毫升后氨

31、已除盡，就將除氨規定為溶液蒸發至20毫升。加入甲醇后，樣品處理時間明顯縮短。(3)除氨時嚴格控制溫度在75攝氏度，在燒杯中除氨比表面積大，除氨速度加快。用移液管移取100毫升稀釋液于200毫升燒杯中，(加入10毫升甲醇)。將燒杯放入溫度控制在75攝氏度的超級恒溫水浴中加熱。待溶液蒸發，用納氏試劑法測溶液中氨含量。氨含量高的高壓合成工段樣品溶液蒸發至20毫升后氨已除盡，就將除氨規定為溶液蒸發至20毫升。加入甲醇后，樣品處理時間明顯縮短。5.3 尿素生產過程縮二月尿含量的控制5 .3.1各工序縮二月尿生成量分析XX化學工業集團尿素裝置生產工序主要分為尿素高壓合成、高壓分解回收、中壓分解回收、低壓分

32、解回收、蒸發提濃、造粒等工序，各工序產生縮二月尿情況如表5-1。表5-1各工序縮二月尿生成量Table5-1Theprocessesofgeneratingbiuret工序塔出液汽提塔出液汽提塔出液中壓分解器出液低壓分解器出液真空預濃縮器出液二段蒸發出液Bi含量%0.30.390.430.450.460.780.86Bi含量0.30.090.040.020.010.320.08增值注:滿負荷狀態下，以尿素總量計。從表5-1可以得知，尿素產品中縮二月尿生成主要集中在高壓合成工序和蒸發造粒工序，生成量分別約占產品中35%和46%,高壓、中低壓分解工序縮二腑生成量分別約占產品中10%?口9%。尿素生

33、產過程中縮二月尿的形成主要受氨濃度、溫度、停留時間的影響。高壓合成工序物料中游離氨很多，但合成反應溫度高，停留時間長（約40min）,縮二月尿生成接近平衡狀態，因此縮二月尿生成量較大。蒸發造粒工序是縮二月尿生成最多的場所，由于尿液濃度高，游離氨含量很低，極有利縮二月尿生成9。裝置設計分兩段真空蒸發，采用膜式蒸發設備，目的就是降低蒸發溫度和減少物料停留時間以達到減少縮二月尿生成量。分解工序分解溫度在工藝設計中已考慮對縮二月尿生成影響，隨尿液中游離氨含量減少，工藝上確定逐級降壓降溫分解過程，在加熱設備方面采用傳熱效率高，液體停留時間短的降膜分解器，這些使分解工序縮二月尿生成量較小。在高壓汽提分解塔

34、中，由于加熱溫度最高，縮二月尿生成量相對中低壓分解工序要晨）o6 .3.2生產過程中縮二月尿控制尿素裝置生產過程中,產品縮二月尿含量超標基本發生在低負荷運行（低于70%負荷）、尿液回收、蒸發系統縮二月尿塊剝落等情形下。下面針對這3種情形進行分析。（1）生成增量分析從表5-1數據來看，低負荷下合成、蒸發、造粒工序生成縮二月尿百分含量增長值分別為0.03%、0.04%、0.06%,分解工序縮二月尿增長量變化不大。合成、造粒工序縮二月尿增長主要因為停留時間增加引起的，70%負荷下合成塔內物料停留時間增加17min,上塔融熔尿液停留時問由20s±曾加到30s。此外上塔尿液由于負荷降低，受夾套

35、蒸汽加熱影響，溫度上漲34C圖1表明不同溫度下停留時間對縮二月尿增長率的關系，從圖中可知上塔管線由于停留時間和溫升上漲，縮二月尿增長量約0.05%,這與實測分析結果基本相符。表5-2各工序縮二月尿生成量Table5-2Theprocessesofgeneratingbiuret合成塔出液真空預濃縮器出液二段蒸發出液Bi含量%0.330.480.840.98Bi含量%0.330.150.360.14注：70%負荷狀態下，以尿素總量計。蒸發工序縮二月尿生成主要集中在蒸發U型管和尿液貯罐內,70%負荷下這2處尿液停留時間比滿負荷下增加36s。低負荷下蒸發兩段加熱器停留時間變化極小，由于兩段加熱器氣速

36、平均達300m/s,滿負荷下一、二段物料停留時間分別只有0.018sffi0.005s,當負荷降到70%下，兩段加熱器物料停留時間分別增加0.008矯口0.002s,這么短時間變化對縮二月尿增生作用可以忽略。蒸發加熱器低負荷下縮二月尿增量主要來自于溫度影響，根據開膜原理，尿液在蒸發加熱器管內從下至上流動，分為預熱段，沸騰成膜段，濕蒸汽段3個區域，在進料組分、真空度不變情況下，負荷減少使每根加熱管分配流量減少，從而引起沸騰區環狀液膜厚度減薄，導致管內液溫度分布更加均勻，促使管內液膜主體溫度更接近管內壁溫度，直接加劇溫度對縮二月尿生成作用，同時由于負荷減少，預熱段長度變短，沸騰成膜段下移，濕蒸汽段

37、加長，在濕蒸汽段單位面積傳熱量較小，靠近管內壁尿液由于長度加長易過熱，從而有利于縮二月尿的生成10。(2)控制提高氨碳比，降低合成工序縮二月尿生成量。尿素合成反應工序縮二月尿生成與氨碳比、溫度、停留時間有關，其中能夠實現操作參數改變的就是氨碳比，游離氨含量增加有利減緩縮二月尿生成。低負荷下高壓氨泵操作彈性增加，容易實現高氨碳比運行，為控制合成塔內縮二月尿含量一般要求氨碳比控制高于3.3,從而盡量抵消因停留時間延長產生增生量。從圖5-2可以看出，氨碳比增加合成塔出液縮二月尿含量明顯減少。圖5-2氨碳比與合成塔出液縮二月尿含量關系Figure5-2Syntheticammoniaandcarbon

38、thanatowerofbiuretinrelations維持一、二段蒸發加熱溫度在低限操作，降低低壓蒸汽壓力，減少蒸發系統縮二月尿生成量。蒸發一、二段加熱溫度分別控制在128c和136C,低壓蒸汽壓力控制在350360kPa,主要是為降低蒸發加熱溫度對管內液膜的影響。降低各工序貯罐液位，縮短尿液停留時間。各貯罐液位控制低限以不產生竄氣為準，其中蒸發二段分離器貯罐物料停留時間對縮二月尿生成影響最大，液位低限控制尤為重要，一般控制在10%20%范圍11。停用上塔夾套蒸汽，降低溫度對縮二月尿影響。低負荷下上塔夾套蒸汽投用時，尿液溫升有4c左右，停用夾套蒸汽之后，尿液溫升可以控制在1C以內12。5.3.3尿液貯槽中的縮二月尿含量分析當蒸發系統和造粒皮帶系統故障時用尿液貯槽（TK01）來貯存循環尿液，TK01設A/B雙罐，總容量352m3。循環尿液由于蒸發回收處理量小，在貯槽內停留時間較長，假設以單罐150m3來計，回收處理平均量2m3/h,全部回收完需3天多時間。貯槽尿液隨停留時