尿素合成的水溶液全循环法工艺设计综述
1.1尿素的合成
尿素在工业生产中是由二氧化碳和液氨合成而来的，总的反应式是：
（2-1）
液氨和二氧化碳合成尿素又可以分为两步反应：首先是第一步反应：
2NH3
第一步反应在一定条件下先合成氨基甲酸氨，从反应本身来看，它是个放热反应，该反应合成效率很高，二氧化碳的利用率基本可以达到最大，最大程度降低生产成本。
（2-3）
第二步反应主要是氨基甲酸氨转化为尿素和水的反应，液相的氨基甲酸氨脱去水分子生成固态尿素，氨基甲酸氨的脱水反应速率比较慢，是尿素合成反应中的决速步[9]，其氨基甲酸氨的转化率在50%左右。
图2-1水溶液全循环法尿素工艺流程图
1.2尿素的工艺流程
1.1.1水溶液全循环法合成尿素工艺流程简图
全循环法合成尿素工艺流程简图见图2-2。
图2-2全循环法合成尿素工艺流程简图
1.1.2工艺流程
（1）二氧化碳压缩
该流程中二氧化碳的压缩是将二氧化碳气体经过五段压缩机压缩，压缩后的气体温度可达到125℃，然后将气体送往尿素合成工段。
（2）氨的输送和尿素合成
液氨在进入合成塔前必须要经过除杂，使其流过液氨过滤器，然后会分为两部分，一部分进入原料车间，原料车间的液氨和其他刚刚过滤出的液氨混合，经过泵加压和原料的预热，然后送往尿素合成塔。
经过压缩的二氧化碳气体和加压预热的液氨会进入合成塔的底部，合成条件是液氨和二氧化碳的比例是4：1，水和二氧化碳的比例是0.65左右，在合成塔中压力达到21.75MPa以及温度达到190℃，二氧化碳的转化率会达到64%。
（3）循环回收
合成塔中反应的转化率只有60%，因此会有部分原料和副产物留在塔底，如果不进行循环再利用，在资源上和成本上会有很大的浪费。尿素合成过程中剩余的原料有未反应完的二氧化碳和液氨，以及精馏气。
循环利用过程中实施气液分离，液相由塔底往塔顶走，中途会遇到从塔顶向下走的气相，进行热交换。精馏液一部分自塔顶出去后进入分解塔，在分解塔内将剩余的氨基甲酸氨进行分解，另一部分进入二段分离。
精馏气中含大量的二氧化碳，温度大概在88~95℃，精馏气和二甲液混合后进行热量的回收，冷却后吸收合成塔底的过量CO2，反应热由冷却循环水吸收。反应液进入吸收塔底时大部分的氨和二氧化碳被塔底的鼓泡吸收，甚少的一部分由塔底向塔顶移动，在上升的时候这部分气体被从回流塔回流过来的液氨吸收，从而一起到塔底，即控制温度和物料的状态，再由塔底的喷射泵加压，加压之后送往合成塔。
一段吸收塔里吸收的高温高压的氨气和二氧化碳气体，经一段塔减压后送入二段分解塔，二段塔塔顶液氨对这些气体进行喷淋，降低了气体的温度和水蒸气含量，液氨溶液被加热到120℃左右，再经过二段塔加热温度达到150℃使氨基甲酸氨进一步分解，分离出来的溶液再次进入闪蒸槽。
（4）蒸发造粒
蒸发造粒一般运用二段串联蒸发，先用闪蒸槽进行预热蒸发，为后面二段试的蒸发做准备，一般的条件是98℃，0.27kg/cm2。
一段蒸发的蒸汽中主要成分是NH3和CO2，要求一段蒸发要将氨基甲酸氨分解99%以上，在压力达到35kpa,以及温度达到130℃之后尿液进入第二段蒸发，二段蒸发首先将进入的高温蒸汽进行冷却加压，而后在由喷射泵带入下一冷凝器进行二次冷凝，冷凝液作为吸收剂被二段的冷凝器所用，另一部分送到一段蒸发器。
经蒸发浓缩后的得到熔融态的尿素，后经离心泵送至造粒塔喷淋造粒，在造粒塔中得到成品尿素[13]，再由造粒塔运送至成品库进行最后的包装工段[14]。
图2-3水溶液全循环法和成尿素示意图
（1-预反应器；2-尿素合成塔；3-预分离器；4-中压循环加热器；5-中压循环分离器；6-精馏塔；7-低压循环加热器；8-低压循环分离器；9-闪蒸槽；10-尿素贮槽；11-尿素溶液泵；12-—段蒸发加热器；13-—段蒸发分离器；14-二段蒸发加热器；15-二段蒸发分离器；16-熔融尿素泵；17-造粒塔预分离器)
1.4尾气吸收与解吸
合成尾气主要包括氨气以及二氧化碳，尾气最后排进尾气吸收塔，吸收塔底的循环泵将一段的冷凝液和合成系统排放的废液冷却之后送达一段去作为吸收剂，流下来的废液流到碳铵储罐里，惰性气体从塔顶放出。
碳铵储罐中的碳铵液体送到解吸塔后被分成两部分，一部分从解析塔的中部进入，通过解吸塔换热器进行传热，另一部分作为冷却循环的液体被送到解吸塔的顶部，同时要注意控制塔顶的温度，由解析塔所产生的废液经处理后作为废热锅炉造气循环水。
1.5主要工艺条件
1.5.1主要的工艺参数
二氧化碳压缩机
操作压力：一段入口1.94kpa；五段出口21.57Mpa
操作温度：一段入口40℃；五段出口125℃
CO2气体中含氧量0.5%（体积