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1、I碳酸氨盐水全循环法年产10万吨尿素工厂设计摘 要本设计通过把合成氨取得的液氨和在制氨过程中得到的二氧化碳在高温高压下分：NH3与CO2的原料供应及净化,NH3与CO2合成尿素,尿素熔融液与未反应成尿素物质分离和回收,尿素溶液的加工四个步骤进行合成尿素。主要完成的任务是工艺设计、工艺计算和工程图设计。通过本设计的的训练，使得毕业生对化工生产工艺工程，化工工程图设计和生产管理有一个全面、初步的了解。设计包括尿素生产设计说明书、全厂工艺流程图、全厂平面布置图、生产车间平面图（两张）、生产车间立面图。 关键词：尿素，水溶液全循环法，工艺The carbonic ammonia salt watery
2、 solution complete alternation law yealy ptoduces 100,000 tons urea chemical plants designABSTRACTThis design through the liuquuid ammonia and the carbon dioxide which obtains the synthetic ammonia which obtains in the system ammonia process under the high temperature high pressure divides:NH3 and t
3、he CO2 raw material supplies and purifies, NH3 and the CO2 synthesis urea ,urda fuses the fluid with not to respond the urea matter the separation and recycles ,urea solution the processing four steps to carry on response synthesis urea.Mainly completes the duty si the process design, process calcul
4、ation and engineering graphics design.Through this curriculum training ,causes the graduate to the chemical production technological process,the chemical engineering plat design and the production management has a quite comprehensive understanding and preliminary understanding.The design including t
5、he urea production design specification,entire factory flow chart,entire factory floor-plan, workshop plan(2), workshop elevation.KEY WORDS:Urea,watery solution complete alternation law,craftIII目 录摘 要IABSTRACTII1. 总 论11.1 设计背景与工艺工程发展状况11.1.1 设计意义11.1.2 培养目标11.1.3 市场现状11.1.4 市场需求及预测21.2 工程设计条件与总平面布置2
6、1.2.1 尿素的概括21.2.2 原料规格及来源21.2.3 尿素出厂产品规格31.2.4 动力供应31.2.5 厂址的选择32. 碳酸铵盐水溶液全循环法工艺的意义42.1 选择碳酸铵盐水溶液全循环法工艺的意义42.2 碳酸铵盐水全循环法生产尿素方案概述42.2.1 NH3与CO2的原料供应及净化42.2.2 NH3与CO2合成尿素42.2.3 尿素熔融液与未反应成尿素物质的分离合成52.2.4 尿素溶液的加工53. 物料、热料衡算和设备选型73.1 物料衡算（一下所有计算均按小时量记）73.1.1 合成塔物料衡算73.1.2 一段分解系统物料衡算83.1.3 二段分解系统物料衡算103.1
7、.4 一段吸收系统物料衡算103.2 能量衡算（以下计算均按小时量记）123.2.1 合成塔能量衡算123.2.2 一段分解系统能量衡算163.2.3 一段蒸发器能量衡算193.2.4 一段吸收系统能量衡算253.3 设备的计算293.3.1尿素合成塔293.3.2 二段蒸发器303.3.3 一段分解加热器334 辅助设施设计384.1 辅助车间384.2 辅助设备384.3 生产制、人员编制与管理385. 设计图绘制395.1 工艺流程图绘制395.2 全厂平面布置图说明395.2.1 设计原则395.2.2 生产区395.2.3 厂区道路395.2.4 生活区395.2.5 绿化布置405
8、.3 车间平面布置说明405.3.1 车间平面布置的意义405.3.2 车间平面设计原则405.4 车间立面布置说明405.4.1 车间布置概述405.4.2 车间辅助措施41致 谢42参考文献43附录44 43碳酸铵盐水溶液全循环法年产10万吨尿素化工厂设计1. 总 论1.1 设计背景与工艺工程发展状况1.1.1 设计意义尿素是是氮肥中的一个重要品种，它不仅含氮量高而且有很好的物理化学性质。尿素是一种中性速性肥料，不含对土壤有害的酸根，长期使用不会恶化土壤，在土壤中分解后，除氮素以外还有二氧化碳供植物吸收。尿素作为氮肥始于20世纪初。20世纪50年代以后，用途广泛个工业流成的不断改进，世界各
9、国发展很快。尿素与其他氮肥相比，不易吸潮结块，不易爆炸，便于贮存，运输等优点。在工业上尿素也是重要的化工原料，具有广阔的发展前途。1.1.2 培养目标本课题要是从工程角度对即将毕业的本科生进行一次全面的综合训练过程。主要完成的任务是工艺设计，工艺计算和工程图的设计和生产管理有一个比较全面的了解，同时促使学生积极的参与技术改造与创新，拓宽思路，以加强对现有工艺的调整，从而生产出更加满足市场需要，消费者不断变化的消费需求和厂家更加减低成本，提高经济效益的多种产品1.1.3 市场现状从2009年12月下旬开始，尿素市场出现了见顶回落迹象，市场开始走软，元旦过后也无大的起色。目前尿素出厂报价大多为17
10、601830元（吨价，下同），高的在1850元左右，山东、河南等地实际成交价在17501770元的水平。近期尿素市场有所走软，主要原因有四点：一是前期价格涨幅过大，涨速过快。自去年10月初尿素市场开始启动以来，在短短的两个多月时间里，尿素价格就普遍上涨了200300元，高的超过了400元。此次的大幅上涨，虽然有成本增加、淡储启动、整体物价上涨等合理成分，但也有一定的非理性因素和炒作成分。二是出口预期落空。去年12月中旬，国家关税税则委员会发布公告，自2010年1月1日起，我国尿素淡季出口关税由10%下调到7%，当时有不少人对1月份的尿素出口预期很乐观。但从目前情况看，实际出口情况却并不理想。在
11、我国出口关税下调后，国际采购商价格也随之下调，采购时间推迟，企业基本没有达成新的出口订单。再加之从2月份开始，我国尿素出口又要按110%的旺季税率征收关税，出口大门将再度被关闭。三是复合肥企业采购积极性下降。现在复合肥企业已采购了相当多的尿素，现在不急于采购。四是前期价格虚涨居多，高端报价基本有价无市。出厂价格涨到1800元以上后，经销商观望情绪明显加剧，生产厂家采用明稳暗降的方式来稳定价格，实际高端价格真正成交的很少。1.1.4 市场需求及预测 2010-2013年全球尿素产能将呈逐渐增加趋势，预计将从2009年的1.74亿吨增长至2013年的2.103亿吨，尿素需求将从2008年的1.46
12、亿吨增长至2013年的1.75亿吨。在2009-2013年期间，预计将有50套新建装置投产，其中20套位于东亚地区。2008-2013年间世界尿素产能将增加4680万吨，在2013年达到2.103亿吨，每年增长900万吨左右。全球尿素需求预计从2008年的1.46亿吨增长至2013年的1.75亿吨，每年净增长2900万吨。届时，肥料用尿素将由2008年的1.3亿吨增长至2013年的1.535亿吨。虽然全球尿素从2009年到2013年将呈盈余状态，但南亚、北美、西欧、东亚(不包括中国)、拉美、西欧和大洋洲地区仍是尿素进口国，而2013年中国将成为世界主要的氮肥供应国。到2008年底，中国合成氨产
13、量5050万吨，尿素产量5104万吨（实物量），分别占世界总产量的33.6和34.6，均居世界首位。中国用占世界9的耕地，养活了占世界21的人口，氮肥工业为此作出了重要贡献。到上世纪七十年代，中国开始引进大型氮肥合成氨装置（规模为年产30万吨），不仅使氮肥产量迅速增加，而且通过消化吸收引进装置的先进技术和设计理念，对原有的中小氮肥装置进行了大规模的技术改造和节能改造。从此，中国氮肥工业发展进入了一个新的阶段，氮肥产量逐年快速增长，从19962000年，5年间增长了 540.0万吨（折纯），平均增速3.9%；20012008年总计增长1238.5万吨（折纯），年均增速达6.5%。进入21世纪，中
14、国氮肥已实现自给有余。1.2 工程设计条件与总平面布置1.2.1 尿素的概括尿素的分子式是CO(NH2)2，因为在人尿中含有这种物质，所以取名为尿素。尿素含氮（N）46%，是固体氮肥中含氮量最高的，工业上用液氨和二氧化碳为原料，在高温高压条件下直接合成尿素，化学反应如下。2NH3+CO2 NH2COONH4 CO(NH2)2+H2O尿素易溶于水，在20时100毫升水中可溶解105克，水溶液呈中性反应。尿素产品有两种。结晶尿素呈白色针状，吸湿性强。粒状尿素为粒径1-2毫米的半透明粒子，外观光洁，吸湿性有明显改善。20时临界稀释点为相对湿度80%，但30时，临界稀释点降至72.5%，故尿素要避免在
15、盛夏潮湿气候自爱避开存放。1.2.2 原料规格及来源本厂主要的原料是液氮和高纯度的二氧化碳，而在整个西北地区，有很多的液氮和二氧化碳生产厂家，因此我们可以就近购买到原料，而且和质量好的厂家签订长期的合作合同，以好证我们的生产有足够的原料做保障。随着三峡水电站的竣工和南水北调工程的不断完善，西北地区缺水缺电的状况将不复存在，加之本厂有专门的水电供应和紧急水贮备，完全可以保障安全正常的生产。原料的来源：液氮及CO2的来源均有指定的厂家长期供应，以保证生产的正常运行。液氮的规格：水含量0.02%，惰气（杂质，主要有O2,N2等组成）二氧化碳气的规格:CO297%,惰气含量2.8%。水含量0.2%1.2.3 尿素出厂产品规格 年产量为7万吨，产品符合GB2440-81标准，含氮量0.46,水分1.0,碱度以NH3表示），粒度（=0.8-2.5mm）0.91。1.2.4 动力供应 本厂有专门的水电供应线路，且专门建有工业用水和配电室，并建有相当规模的蓄水塔，足以满足24小时停水时的供应。所有生产所需的蒸汽均由本厂专门的锅炉房供应。1.2.5 厂址的选择考虑到销售和运输的方便。厂址初选在西
