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开题报告
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碳酸氨盐水溶液全循环法年产2万吨尿素化工厂设计
开题报告
题目：碳酸氨盐水溶液全循环法年产2万吨尿素化工厂设计
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碳酸氨盐水溶液全循环法年产2万吨尿素化工厂设计
摘要：
尿素于其他氮肥相比，具有肥效高，不易吸潮结块，不易爆炸，便于储存，运输等优点，它是以合成氨取得的液氨和在制氨过程中得到的二氧化碳为原料，在高温高压下合成的产物。由于我国尿素生产主要采用水溶液全循环法，所以这里采用是碳酸氨盐水溶液全循环法。
关键词：
尿素碳酸氨盐水溶液全循环法闪蒸净化工艺冷凝处理真空蒸发浓缩
一．课题的意义以及国内外发展状况：
尿素于其他氮肥相比，具有肥效高，不易吸潮结块，不易爆炸，便于储存，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。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。
尿素是人工合成的第一个有机物，广泛存在于自然界中，如新鲜人粪中含尿素0.4％。尿素产量约占我国目前氮肥总产量的40％，是仅次于碳铵的主要氮肥品种之一。我国从20世纪60年代开始建立中型尿素厂。1986～1992年，我国尿素产量均在900万吨以上。目前占氮肥总产量的40％。尿素分子式是CO(NH2)2，因为在人尿中含有这种物质，所以取名尿素。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+N2O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或棱柱状晶形，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℃时临界吸湿点为相对湿度80％，但30℃时，临界吸湿点降至72.5％，故尿素要避免在盛夏潮湿气候下敞开存放。目前由于受惠于国家继续支持农业生产发展的政策，农民种粮的积极性不断高涨，购买尿素的需要也不断高涨，使尿素价格（出厂价）从2003年底起，由1100元/吨上升到1650元/吨。据农业部的统计，1980年至今，农业中化肥的消费量一直在增长，且已保持了二十五年，递增率为7.3%。1980年，尿素的总消费量为1176万吨，到了2004年，尿素的总消费量上升为2689万吨。而2004年尿素的总产量才为1925.3万吨。据农业部预测，今后化肥需求还会继续增长。到2010年，尿素的需求将增长339万吨。而且据权威部门预计，到2030年，我国人口将达到16亿，人均粮食按400公斤计算，粮食的产量就应为6.4亿吨。要达此目标，化肥尤其是尿素的需求是巨大的，也就使我们必须依靠提高尿素的产量来达到此目标，因此可以预测尿素有良好的市场前景。因此，尿素的生产不仅良好的市场前景，也有良好的社会意义。
二．本课题的研究内容、手段及预期成果：
(1)生产方法，工艺及流程:尿素是以合成氨取得的液氨和在制氨过程中得到的二氧化碳为原料，在高温高压下合成的产物(流程见图1)。除作为农业肥料外，还可以用作医药、石油、纺织、有机合成等工业的原料。原料氨及二氧化碳在一次合成反应后，因未反应物质的处理形式不同，而采取了许多方法，例如不循环法、半循环法、全循环法等，后者又有热气循环法、气体分离循环法、水溶液循环法和气提法等，由于我国尿素生产主要采用水溶液全循环法，所以这里采用是碳酸氨盐水溶液全循环法。
目前，工业上由NH3与CO2直接合成尿素分下列四个步骤进行：（一）NH3与CO2的原料供应及净化（二）NH3与CO2合成尿素（三）尿素熔融液与未反应成尿素物质的分离和回收（四）尿素溶液的加工
液氨
液氨
二氧化碳
尿素合成
低压循环
碳酸氨循环
未反应的氨
蒸发
99.7%的尿素
造粒塔造粒
尿素成品
废水废液的处理
净化工艺冷凝液
经过净化等处理，压缩后的气态CO2和加压预热后的液氨以及从一段吸收塔来的碳酸氨液一起经混合器进入合成塔．合成压力为19.62-21.58MPa温度185-190℃，NH3/CO2物质的量之比4-4.5，H2O/CO2物质的量之比0