提高水溶液全循环尿素合成转化率的研究
发布时间：2021-08-05 06:56
河南心连心化学工业集团股份有限公司二分公司尿素生产装置属于水溶液全循环尿素工艺,随着技术的进步,这一工艺呈现出能耗高、转化率低、氨耗高、汽耗高、生产运行成本高等问题。在本论文中,针对该装置开展了水溶液全循环工艺的工艺优化和技术改造工作研究,旨在提高尿素合成转化率,从而提高装置运行经济性。通过对装置进行整体分析得知,尿素合成塔转化率的主要影响因素有:1、合成塔的工艺条件状况;2、尿素合成塔的结构及其内部塔板的结构形式;3、循环系统的工艺状况。本文通过改变合成塔塔板结构形式、优化循环系统工艺条件及合理调配生产资源改善进塔物料,从而来提高水溶液全循环尿素工艺合成塔的转化率,降低装置运行消耗,进而提高该类装置的运行经济性。通过一系列技术改造及装置的优化调整,采取提高入塔原料气纯度和优化循环系统工艺等方法,实现了尿素合成转化率由64%提高至66%以上,蒸汽消耗由1.16吨/吨尿素降低到0.98吨/吨尿素以下,提高了水溶液全循环尿素生产装置的运行经济性。
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２＿１合成塔内返混现象??Ｆｉｇ．?２－１?ｂａｃｋｍｉｘｉｎｇ?ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ?ｉｎ?ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ?ｔｏｗｅｒ??
?北京化工大学专业学位硕士研宄生学位论文???反应的正反应速度常数为ｋｉ，逆反应速度常数为ｋ２，从尿素的生产反应式??可知，该反应的化学反应速度可用下式表示：??＾?＝?ｋｊ（ａ－ｘ）－ｋ２ｘ２??式（２－２）??式中，＃为化学反应速度，单位为ｍ〇ｌ／Ｌ＊ｍｉｎ；?ｈ、１（２分别为正逆反应??ｄｔ??速度常数；ａ设定为氨基甲酸铵的初始浓度，单位为ｇｍｏｌ／Ｌ；?ｘ设定为ｔ时间??后的生成物的浓度，单位为ｇｍｏｌ／Ｌ；对上式进行简化，可以得到：??ｄｘ??—ｐ￣?＝?ａ—ｘ??式（２－３）??ｄｔ??上式中，可以设定反应时间ｔ是１０个等分，生成物的浓度从０到０．７，假设??返混率为１００％，返混液随温度变化而变化，假定温度从１７３°Ｃ到１８８°Ｃ，人??０．?６９？０．?７３０５?ｇｍｏｌ／Ｌ；?ａ＝ｌ?ｇｍｏｌ／Ｌ，那么无返混ａ－ｘ和有返混的ａ－ｘｐ的数据可??以绘制如图２－２所示：??〇，３??Ｑ?２??！?ｉ?｜?｜?｜?｜?｜?｜?｜?ＩＰ１０??３４５６７８９?１０?——?＂ｔ??１７３?１７４．５?１７６?１７７，５?１７９?１８０．５?１８２?１８３．５?１８５?１８６．５?１８８?ｔｅｎ?°Ｃ??图２－２反应速度示意图??Ｆｉｇ．?２－２?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｒａｔｅ??对上述式（２－３）积分，可以得到尿素合成转化率％％：??７７ｃ°２＝ｌ＾ｔ??式（２－４）??２０??
?北京化工大学专业学位硕士研宄生学位论文???２．?３．?２旋流塔盘??旋流塔盘就是将塔板做成旋流叶片式，叶片之间即为物料流道，并采用左旋??和右旋两种旋流塔盘，间隔安装，使进合成塔的气体二氧化碳、液氨和甲铵流体??充分混合，达到强化传质效果的目的［４１］。这种旋流塔盘经常用于水溶液全循环法??的尿素合成塔底部，在进料处装３￣５层旋流塔盘，有一定的强化作用，并且通常??与其他塔盘组合来使用，如图２－４所示。??图２－４旋流塔盘结构??Ｆｉｇ．?２－４?ｓｗｉｒｌ?ｔｒａｙ?ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ??不足：由于塔进料段气含较量大，现有结构旋流板之间有较大的开口，会导??致气液不分道，此外，大气泡也无法打散，影响传质效果。??２．?３．?３凹凸型塔盘??常见的凹凸型塔盘结构主要包括三种结构形式，结构见图２－５?（ａ）?（ｂ）?（ｃ）??所示。??气相?气相?气相?气相?气相?气相?气相??＾?＾?ｗ??ｎ?ｒｉ－ｒ?ｎ?｜；?－Ｍｔ；?Ｊｊｉ?Ａ－｜??液液Ｉｓ?液ｔｉ?液ｔｓ?液』相液ｔａ?』相??（ａ）旋流泡罩型塔盘??▲气相▲??ｔ?ｔ??ＩＩ??气相室??（ＩＩ?Ｉ?Ｉ?１１?＼??液ｔｅ?麵??２４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Q-900水溶液全循环尿素新工艺介绍及装置技改与操作提示[J]. 钱镜清. 中氮肥. 2016(01)
[2]基于熵权法的装备修理单位选择[J]. 于承洋. 科技创新与应用. 2015(23)
[3]JX节能型尿素生产技术开发应用与前景展望[J]. 汪家铭. 石油和化工节能. 2014(03)
[4]尿素合成塔塔盘改造总结[J]. 孙晓明,刘金星. 石油化工应用. 2014(04)
[5]尿素合成工艺及转化率提升研究[J]. 郭建明. 广东化工. 2013(15)
[6]节能新技术在氮肥行业中的应用[J]. 汪家铭. 甘肃石油和化工. 2013(01)
[7]国内尿素合成工艺研究[J]. 崔保命. 科技与企业. 2012(01)
[8]径流式尿素合成塔与轴流式尿素合成塔的性能分析和比较[J]. 程忠振,余志文,孙喜,刘金亮,徐霖. 化肥设计. 2011(06)
[9]提高全循环法尿素CO2转化率的技术探讨[J]. 尚俊法,王国耀. 氮肥技术. 2011(04)
[10]3种尿素合成塔塔盘应用总结[J]. 石洪强. 小氮肥. 2011(06)
硕士论文
[1]尿素合成系统运行分析[D]. 胡平松.华东理工大学 2011
本文编号：3323294
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２＿１合成塔内返混现象??Ｆｉｇ．?２－１?ｂａｃｋｍｉｘｉｎｇ?ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ?ｉｎ?ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ?ｔｏｗｅｒ??
?北京化工大学专业学位硕士研宄生学位论文???反应的正反应速度常数为ｋｉ，逆反应速度常数为ｋ２，从尿素的生产反应式??可知，该反应的化学反应速度可用下式表示：??＾?＝?ｋｊ（ａ－ｘ）－ｋ２ｘ２??式（２－２）??式中，＃为化学反应速度，单位为ｍ〇ｌ／Ｌ＊ｍｉｎ；?ｈ、１（２分别为正逆反应??ｄｔ??速度常数；ａ设定为氨基甲酸铵的初始浓度，单位为ｇｍｏｌ／Ｌ；?ｘ设定为ｔ时间??后的生成物的浓度，单位为ｇｍｏｌ／Ｌ；对上式进行简化，可以得到：??ｄｘ??—ｐ￣?＝?ａ—ｘ??式（２－３）??ｄｔ??上式中，可以设定反应时间ｔ是１０个等分，生成物的浓度从０到０．７，假设??返混率为１００％，返混液随温度变化而变化，假定温度从１７３°Ｃ到１８８°Ｃ，人??０．?６９？０．?７３０５?ｇｍｏｌ／Ｌ；?ａ＝ｌ?ｇｍｏｌ／Ｌ，那么无返混ａ－ｘ和有返混的ａ－ｘｐ的数据可??以绘制如图２－２所示：??〇，３??Ｑ?２??！?ｉ?｜?｜?｜?｜?｜?｜?｜?ＩＰ１０??３４５６７８９?１０?——?＂ｔ??１７３?１７４．５?１７６?１７７，５?１７９?１８０．５?１８２?１８３．５?１８５?１８６．５?１８８?ｔｅｎ?°Ｃ??图２－２反应速度示意图??Ｆｉｇ．?２－２?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｒａｔｅ??对上述式（２－３）积分，可以得到尿素合成转化率％％：??７７ｃ°２＝ｌ＾ｔ??式（２－４）??２０??
?北京化工大学专业学位硕士研宄生学位论文???２．?３．?２旋流塔盘??旋流塔盘就是将塔板做成旋流叶片式，叶片之间即为物料流道，并采用左旋??和右旋两种旋流塔盘，间隔安装，使进合成塔的气体二氧化碳、液氨和甲铵流体??充分混合，达到强化传质效果的目的［４１］。这种旋流塔盘经常用于水溶液全循环法??的尿素合成塔底部，在进料处装３￣５层旋流塔盘，有一定的强化作用，并且通常??与其他塔盘组合来使用，如图２－４所示。??图２－４旋流塔盘结构??Ｆｉｇ．?２－４?ｓｗｉｒｌ?ｔｒａｙ?ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ??不足：由于塔进料段气含较量大，现有结构旋流板之间有较大的开口，会导??致气液不分道，此外，大气泡也无法打散，影响传质效果。??２．?３．?３凹凸型塔盘??常见的凹凸型塔盘结构主要包括三种结构形式，结构见图２－５?（ａ）?（ｂ）?（ｃ）??所示。??气相?气相?气相?气相?气相?气相?气相??＾?＾?ｗ??ｎ?ｒｉ－ｒ?ｎ?｜；?－Ｍｔ；?Ｊｊｉ?Ａ－｜??液液Ｉｓ?液ｔｉ?液ｔｓ?液』相液ｔａ?』相??（ａ）旋流泡罩型塔盘??▲气相▲??ｔ?ｔ??ＩＩ??气相室??（ＩＩ?Ｉ?Ｉ?１１?＼??液ｔｅ?麵??２４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Q-900水溶液全循环尿素新工艺介绍及装置技改与操作提示[J]. 钱镜清. 中氮肥. 2016(01)
[2]基于熵权法的装备修理单位选择[J]. 于承洋. 科技创新与应用. 2015(23)
[3]JX节能型尿素生产技术开发应用与前景展望[J]. 汪家铭. 石油和化工节能. 2014(03)
[4]尿素合成塔塔盘改造总结[J]. 孙晓明,刘金星. 石油化工应用. 2014(04)
[5]尿素合成工艺及转化率提升研究[J]. 郭建明. 广东化工. 2013(15)
[6]节能新技术在氮肥行业中的应用[J]. 汪家铭. 甘肃石油和化工. 2013(01)
[7]国内尿素合成工艺研究[J]. 崔保命. 科技与企业. 2012(01)
[8]径流式尿素合成塔与轴流式尿素合成塔的性能分析和比较[J]. 程忠振,余志文,孙喜,刘金亮,徐霖. 化肥设计. 2011(06)
[9]提高全循环法尿素CO2转化率的技术探讨[J]. 尚俊法,王国耀. 氮肥技术. 2011(04)
[10]3种尿素合成塔塔盘应用总结[J]. 石洪强. 小氮肥. 2011(06)
硕士论文
[1]尿素合成系统运行分析[D]. 胡平松.华东理工大学 2011
本文编号：3323294
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/nykj/3323294.html
