尿素的生产工艺报告.docx
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尿素的生产工艺报告
实习报告
学院:
化工学院
系别:
化学工程与工艺
班级:
工072
姓名:
黄宇
学号:
10073094
实习地点:
河南省晋开化工集团
日期:
2010年8月
1前言..........................................................................................................................4
2实习内容说明..........................................................................................................4
3实习单位简介..........................................................................................................4
4实习准备..................................................................................................................4
5尿素片区岗位安全生产技能..................................................................................5
6实习内容..................................................................................................................5
(一)尿素的合成...................................................................................................23
1尿素的基本性质.......................................................................................23
2尿素合成的基本原理...............................................................................23
3尿素合成的工艺条件的选择...................................................................23
4未反应成尿素物质的分离和回收...........................................................25
5尿素的加工...............................................................................................25
6工艺流程介绍...........................................................................................25
7尿素合成工艺流程图...............................................................................25
8尿素合成基本流程.....................................................................................26
9尿素生产工艺条件.....................................................................................27
10主要设备的说明.......................................................................................29
11主要设备的说明.......................................................................................29
(二)氨合成...............................................................................................................5
1氨合成概述...................................................................................................6
2原料气的制备...............................................................................................7
3脱硫工段.......................................................................................................8
3.1基本原理................................................................................................8
3.2加氢转化................................................................................................8
3.3氧化锌脱硫............................................................................................8
3.4甲烷化处理............................................................................................9
3.5主要设备特点........................................................................................9
4碳化工段.....................................................................................................10
4.1碳化工段的基本流程及特点..............................................................10
4.2碳化工段流程图..................................................................................11
4.3碳化设备的主要特点..........................................................................12
5净化合成气的压缩与氨的合成.................................................................13
6碳化工艺.....................................................................................................13
6.1基本原理..............................................................................................14
6.2工艺流程图..........................................................................................14
6.3工艺流程..............................................................................................14
6.4干法脱碳简介......................................................................................15
6.5主要设备特点......................................................................................16
7合成氨工艺.................................................................................................16
7.1氨的主要特点......................................................................................17
7.2合成氨的工艺流程..............................................................................17
7.3合成氨的工艺流程图..........................................................................17
7.4合成氨的工艺条件..............................................................................18
7.5氨的净化与输送.................................................................................19
7.6主要设备特点......................................................................................20
七我国化工行业对环境的影响..................................................................................30
八我国化工行业的发展现状.......................................................................................30
九实习心得体会.....................................................................................................30
1前言
我们化学工程与工艺专业的学生的毕业实习是理论联系实际、培养高级工程技术人才、更好的去学习专业理论知识的非常重要的实践环节。
在工厂的“身临其境”让我们褪去了书本的束缚,真正的把理论联系到实际,在机械的轰鸣声中,在空气中弥漫的尿素味道里,在看到工厂的工人师傅认真生产,一丝不苟的表情时,我们对化学工程与工艺有了更多的理解和体会,对化工行业有了自己更进一步的认识。
对于我们这些即将走出校门踏进生产车间的学生来说,这样一个实习能够让我们提前认识我们即将工作的环境,提前去适应它,这样让我们更好的去面对以后的工作。
这次实习我选择的是家乡的晋开化工集团的尿素生产车间,虽然只有短暂的两周时间,但在企业导师的细心介绍和耐心指导下,我感觉受益匪浅。
2实习内容说明
这次实习,主要是在开封晋开化工集团。
在转化,脱碳,碳化,合成氨,尿素合成等五个车间共进行认知实习,主要在尿素合成车间进行详细的学习和实践,在车间师傅和导师的详细讲解和悉心指导下,我了解了各个工段的设备和操控系统,初步了解了工厂各个工段的工艺指标,对工厂的管理制度也进行了简单的了解。
了解化工生产的方法和工艺流程,弄清主要工艺参数确定的理论依据,了解生产中的技术革新措施,并注意新技术发展趋势,接受安全与劳动纪律教育,增强安全生产集体观念;学习工人和工程技术人员对生产的高度责任感以及理论联系实际、解决实际问题的经验。
重点了解主要机器和设备的类型、结构、作用原理,以及它们在生产流程的作用地位。
3实习单位介绍
本次实习所在的单位为河南晋开化工投资控股集团有限责任公司(以下简称“晋开集团”),是山西晋煤集团在山西省境外设立的第一家煤化工子公司。
总公司山西晋城煤业集团是由山西省国资委控股,国家开行、中国信达和中国建行三方股东持股的有限责任公司,是我国优质无烟煤重要的生产基地、全国最大的煤化工企业集团和全国最大的煤层气抽采利用基地。
截至2010年5月底,企业总资产919.15亿元,在岗员工69020人(山西省内)。
晋煤集团确立了“亿吨基地、千亿规模、百年企业、能源旗舰”的战略愿景,着力推动煤炭、煤层气、煤化工、电力、煤机、多经等六大产业板块加快发展。
现有55个控股子公司、12个分公司。
其中,煤炭板块16家子公司,原煤生产能力5000万吨/年,另外整合规划包43个、120座煤矿、规划产能3030万吨/年。
现有煤炭资源储量146.88亿吨;煤化工板块17家控股子公司,1200万吨/年总氨产能、1000万吨/年尿素产能;煤层气板块5家子公司,现有地面煤层气抽采井2161口,15亿立方米/年煤层气抽采能力;电力板块4家子公司,现有24万千瓦发电装机容量;煤机板块3家子公司;多种经营板块10家子公司。
晋煤集团位列2009中国企业500强第132名、中国最大500家企业集团第116名、中国大企业集团竞争力500强第103名、全国煤炭企业100强第9名。
2009年,完成生产经营总额554.35亿元,实现利润43.70亿元。
目前,晋煤集团正以科学发展观为指导,加快打造“亿吨基地、千亿规模、百年企业、能源旗舰”,力争到“十二五”末,形成1亿吨煤炭生产和建设能力框架、50亿立方米煤层气抽采能力、1500万吨总氨生产能力、100万千瓦总装机容量,营业收入1000亿元以上,努力把企业建设成为主业规模大、体制机制活、创新能力强、经济效益好、生态环境美、跨区域、跨行业、跨所有制、跨国界、极具竞争能力的现代化能源旗舰型集团。
我实地实习所在的河南晋开集团是山西晋煤集团的一家子公司,其前身是开封晋开化工有限责任公司,成立于2004年5月28日,是中国500强企业山西晋煤集团在山西省境外设立的第一家煤化工子公司。
2008年5月28日,以开封晋开公司为母公司组建河南晋开投资控股集团,公司变更为现名。
晋开集团总部位于七朝古都开封,地理位置优越。
注册资本24881万元,其中晋煤集团控股占注册资本的78.34%,河南日昇投资有限责任公司占注册资本的11.66%,开封赛普空分集团有限公司占注册资本的10%。
公司主要产品有合成氨、尿素、硝酸铵、多孔硝铵、硝酸磷肥、甲醇、稀硝酸、浓硝酸、硝酸钠、亚硝酸钠、液氨、液体二氧化碳等,产品注册商标为“三中”及“晋开”,知名度高,在全国化肥化工行业享有良好的声誉。
晋开集团成立六年来,全体干部员工秉承“发展是解决一切问题的金钥匙”的企业宗旨,精心谋划企业发展,不断推进管理创新,连续进行了四期大规模的技术改造,并通过战略并购,使企业规模和核心竞争力大幅提升,总氨生产能力由成立之初的12万吨/年增长至目前的130万吨/年,具备了年生产经营总额30亿元的规模;总资产由成立之初的2.3亿元增至目前的近50亿元。
2009年,晋开集团合成氨产量、尿素产量、主营业务收入、企业利润均跻身全国氮肥行业前50名,被授予“2009年全国氮肥行业50强”称号。
晋开集团现已拥有3家分公司,8家子公司,形成了一个以化肥化工为主,在贸易、机械加工、建筑、劳务、包装等领域多元发展的大型现代煤化工企业集团,实现了企业的跨越式发展。
面对国家中部崛起战略深入推进带来的崭新机遇,晋开集团立足长远,放眼未来,提出了“十年百亿,百年晋开,河南第一,中部最强”的宏伟发展蓝图。
2010年5月,集团本部合成氨系统填平补齐四期技改全部建成投产,总氨生产能力达到了65万吨/年。
目前,公司正在积极推进百万吨总氨项目建设。
至十二五初,晋开集团将拥有总氨能力180万吨/年,生产经营总额50--60亿元/年的企业规模,以更加崭新的姿态书写企业发展的华美篇章。
4实习准备
我这次进入河南晋开化工集团进行了两周共十四天的实习工作,主要学习和了解的是该公司的主要产品尿素的生产工艺和操作规程,为了能够更快的融入生产工作当中去,在实习之前我对尿素的背景知识做了详细的查阅和学习。
4.1尿素-发现
1773年,伊莱尔·罗埃尔(HilaireRouelle)发现尿素。
1828年,弗里德里希·维勒首次使用无机物质氰酸钾与硫酸铵人工合成了尿素。
本来他打算合成氰酸铵,却得到了尿素。
从此,活力论的错误证明了,有机化学实际上开辟了。
活力论认为无机物与有机物有根本性差异,无机物所以无法变成有机物。
哺乳动物、两栖动物和一些鱼的尿中含有尿素;鸟和爬行动物排放的是尿酸,因为其氮代谢过程使用的水量比较少。
4.2尿素-简介
别名:
碳酰二胺、碳酰胺、脲
分子式:
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。
尿素在人的蛋白质分解最终产物中占有相当大的比例。
在普通膳食的情况下,每日尿中可排出25—30克,接近尿中总氮量的87%。
一般来说,两栖类的成体、软骨鱼类和哺乳类具有相同的倾向。
因在这些生物体中,尿素是在鸟氨酸循环中形成的,所以排出尿素的动物具有所必需的整个酶系统,在动物中欠缺其中任何一种酶就会排出尿酸(鸟类)或氨(硬骨鱼类)。
尿素外观为白色晶体或粉末。
是动物蛋白质代谢后的产物,通常用作植物的氮肥。
尿素是哺乳类动物排出体内含氮代谢物的形式。
它在肝合成,其过程被称为尿素循环。
刀豆和大豆植物的种子中存在很多的脲酶,它可使尿素水解为二氧化碳和氨。
尿素也是很重要的肥料。
4.3尿素-物化性质
分子式:
CO(NH2)2,分子量60.06,无色或白色针状或棒状结晶体,工业或农业品为白色略带微红色固体颗粒无臭无味。
密度1.335g/cm3。
熔点132.7℃。
溶于水、醇,不溶于乙醚、氯仿。
呈微碱性。
可与酸作用生成盐。
有水解作用。
在高温下可进行缩合反应,生成缩二脲、缩三脲和三聚氰酸。
加热至160℃分解,产生氨气同时变为氰酸。
尿素在酸、碱、酶作用下(酸、碱需加热)能水解生成氨和二氧化碳。
对热不稳定,加热至150~160℃将脱氨成缩二脲。
若迅速加热将脱氨而三聚成六元环化合物三聚氰酸。
(机理:
先脱氨生成异氰酸(HN=C=O),再三聚。
)与乙酰氯或乙酸酐作用可生成乙酰脲与二乙酰脲。
在乙醇钠作用下与丙二酸二乙酯反应生成丙二酰脲(又称巴比妥酸,因其有一定酸性)。
在氨水等碱性催化剂作用下能与甲醛反应,缩聚成脲醛树脂。
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。
目前在尿素生产中加入石蜡等疏水物质,其吸湿性大大下降。
尿素是生理中性肥料,在土壤中不残留任何有害物质,长期施用没有不良影响。
但在造粒中温度过高会产生少量缩二脲,又称双缩脲,对作物有抑制作用。
我国规定肥料用尿素缩二脲含量应小于0.5%。
缩二脲含量超过1%时,不能做种肥,苗肥和叶面肥,其他施用期的尿素含量也不宜过多或过于集中。
尿素是有机态氮肥,经过土壤中的脲酶作用,水解成碳酸铵或碳酸氢铵后,才能被作物吸收利用。
因此,尿素要在作物的需肥期前4~8天施用。
尿素在施用方面,适用于作基肥和追肥,有时也用作种肥。
尿素在转化前是分子态的,不能被土壤吸附,应防止随水流失;转化后形成的氨也易挥发,所以尿素也要深施覆土。
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。
尿素作为氮肥始于20世纪初。
20世纪50年代以后,由于尿素含氮量高(45%~46%),用途广泛和工业流程的不断改进,世界各国发展很快。
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%。
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
4.4尿素-生理
尿素在肝脏产生后融入血液(人体内的浓度在每升2.5至7.5微摩尔之间),最后通过肾脏由尿排出,少量尿素由汗排出。
生物以二氧化碳、水、天冬氨酸和氨等化学物质合成尿素。
促使尿素合成的代谢途径是一种合成代谢,叫做尿素循环。
此过程耗费能量,却很必要。
因为氨有毒,且是常见的新陈代谢产物,必须被消除。
肝脏在合成尿素时,需要N-乙酰谷氨酸作为调节。
含氮废物具有毒性,产生自蛋白质和氨基酸的分解代谢过程。
大多数生物必须再处理之。
海生生物通常直接以氨的形式排入海水。
陆地生物则转化氨为尿素或尿酸再排出。
鸟和爬行动物通常排泄尿酸,其它动物(如哺乳动物)则是尿素。
例外如,水生的蝌蚪排泄氨,但在其蜕变过程转为排泄尿素;大麦町狗主要排泄尿酸,不是尿素,因为其尿素循环中的一个转换酶的基因坏了。
尿素分子
哺乳动物以肝脏中的一个循环反应产生尿素。
这循环最早在1932年被提出,其反应起点是氨的分解。
1940年代澄清瓜氨酸和精氨基琥珀酸的作用后,它已完全被理解。
在这循环中,来自氨和L-天冬氨酸的氨基被转换为尿素,起中介作用的是L-鸟氨酸、瓜氨酸、L-精氨酸-琥珀酸和L-精氨酸。
尿素循环是哺乳动物和两栖动物排泄含氮代谢废物的主要途径。
但别种生物亦然,如鸟类、无脊椎动物、昆虫、植物、酵母、真菌和微生物。
尿素对生物基本是废物,但仍有正面价值。
比如,肾小管里的尿素被引入肾皮质以提高其渗透浓度,促使水份从肾小管渗透回身体再利用。
4.5尿素-生产
全世界每年工业的尿素产量约为十亿吨。
中国目前尿素产能在6400万吨,年产量约5700万吨。
商业尿素是通过氨与二氧化碳的反应生产的,成品尿素可以为药片状、颗粒状、片状、晶体或者溶液。
90%以上的生产的尿素被用作肥料。
在所有的一般使用的估计氮肥料中尿素的含氮量最高(46.4%),因此相对而言其
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