时间：20##-4-21上午
地点：尿素生产
1、工厂概况
川化是全国最大的合成氨生产企业。川化股份有限公司化肥厂现有两套尿素生产装置，其中一尿装置采用传统水溶液全循环法工艺，主要包括合成、两段分解、三段吸收、两段蒸发和自然通风造粒等工序，生产能力为160kt/a；二尿装置原采用日本东洋工程公司水溶液全循环改良C法工艺，20##年采用该公司的ACES21工艺进行增产、节能技术改造，改造后设计生产能力为720kt/a。
根据工程师的介绍，川化的一尿车间在1970年建设，年产量达到11万吨，20##年至今年产量高达16万吨，生产尿素主要以天然气作为原料，成本较高。装置主要有水溶液全循环阀。主要分为：
①物料净化与输送；
②尿素的合成；
③未反应物的分解与回收；
④蒸发皂离。
2、见习过程
生产原理：
工业原理是用氨气和二氧化碳在一定条件下合成尿素。化学反应式为：
2NH3+CO2→NH2CONH4+Q
NH2CONH4→NH2CONH2+H2O+Q
生产过程为：
①原料氨和二氧化碳的压缩
②合成与气提
③中低压分解和回收工序
④尿液的蒸发和皂离
工艺流程：（主要工段作用）
（1）原料氨和二氧化碳的压缩
从一合车间输送CO2，除去水蒸气后冷却、减压再转到气液分离器。
原料液氨由合成氨车间供给，进入尿素车间后，经过氨预热器后进入高压氨泵，为了避免液氨气化需控制液氨的温度比经过氨泵提压后的沸点低10℃。原料气CO2经过二氧化碳压缩机压缩后送入合成塔和气提塔底部。
压缩机主要是通过润滑油（由泵加压，压力小于1.5左右，通过连锁装置自动停止，达到保护装置的目的）带走热量→五段钢合成压缩网→水冷器→回到油箱→升温到125℃→降到14℃以下→送入反应装置
（循环水中输入的冷却水，经冷却后回到原储水装置中，抽风后高处喷洒，喷洒过程中达到温度降低的效果，并流下储存，循环使用。）
使用的设备是往复式压缩机，由6000V电压带动，电机带动曲轴，储油器加入钢中起到润滑作用。分为五段逐级加压，每提高一个压力等级，压力增加20兆帕，压缩机的阀门地方最容易泄露气体，因此设置了保护装置，当水压<11.5公斤时，压缩机停止，起到保护、连锁的作用。压力要适当高于合成塔才能输送到合成塔中去。
注意压缩机只能加压气体，液体不被压缩，液体会损坏仪器，所以油水要排干净，要求准时排水。
冷却过程中用到的是缓冲器、冷却器，经过一段油水分离器（2小时一次排油水），再进入分离器，三段缓冲器，水把CO2冷却，再进行四段五段冷却。
（2）合成与气提
尿素合成塔净高30cm，容积为50m3 ，内径为1.5m，由钢板卷曲焊接，有多层塔板，塔板上有小孔来使物料层层输送。
原料有甲铵液NH2CONH4、二氧化碳、液氨。
合成氨装置来的原料液氨经过升压和预热后进尿素合成塔，原料CO2经脱氢反应器脱除H2后，再经过压缩，大部分的CO2送汽提塔作汽提介质，其余部分则送尿素塔合成尿素。在达到高的转化率后，尿素进入汽提塔，通过CO2汽提，将尿素溶液中的未反应的甲铵分解以及过量的氨汽提出来之后进入甲铵冷凝器，经过汽提后的尿素溶液送至提纯工序。 甲铵冷凝器出来的气体则进一步进入高压吸收塔冷却器进一步回收NH3和CO2，甲铵冷凝器底部出来的甲铵溶液通过高压甲铵喷射器进入尿素合成塔。
反应过程是放热的，要控制底部温度在173-178℃，中部温度在183-188℃。
合成过程中要加入适量的空气，空气中的氧在塔内壁形成氧化膜，能起到防腐的作用，含量控制在0.4-0.8%。
使用的设备高压泵阀是用于加压液氨（车间送入为2.2兆帕），通过阀门调节液氨的量，液氨缓冲槽容积为5m3，一般存量在60%-70％，存量太少，缓冲时间太短。有三台加压进口，压力达到380电压。通过调节电机的转速来改变液氨的流量。该设备也设有连锁装置，压力低到一定程度，泵会自动停止，否则若机器泵继续一直运转，温度过高，设备会被烧坏。
液氨（15-20℃）送入合成塔前预热40-70℃，以使反应速率加快。
甲铵泵在使用前要对泵进行预热，因为甲胺温度低会结晶析出，导致设备堵塞，无冷却器，甲铵的温度一般在95-100℃。
（3）中低压分解和回收工序
尿液中的水蒸气收集到槽中（水中含有尿素），回收到二段系统作为吸收液，形成二甲铵、氨水。
从合成工序来的尿素溶液进入一段分解塔，通过尿素自身热量使液相中的一部分NH3和CO2被解吸出来，进而通过中压蒸汽的热量使甲铵分解成气相的NH3和CO2，再进入一段吸收塔冷却器。从一段分解塔出来的尿素溶液经二段溶液分解塔进一步使尿素溶液中的NH3和CO2降至0.7%和0.5%。从二段分解塔出来的尿素溶液经冷凝、闪蒸后送至蒸缩工序。
尾气排放到尾气塔，未吸收的排放，回收氨、CO2，→水解装置→提取→高温冷凝器→稀甲铵液→一段吸收塔→加压送入合成塔
（4）尿液的蒸发和皂离
从提纯工序来的尿素溶液经预压缩至70%wt左右，再进入蒸发工序，经二段工序蒸发后，送造粒塔生产颗粒尿素产品。蒸发出来的水蒸汽，进入最终浓缩器表冷器，冷凝后送至工艺冷凝液处理工序。从蒸发器出来的汽液混合物在分离器中分离，气相经冷凝后送至工艺冷凝液处理工序。
尿素加压→皂离塔→向下喷洒（水向上，尿素温度降低）→包装尿素
工艺流程图
尿素合成主要流程图
第二篇：化工生产技术试题尿素题
一、问答题：
1、 了解尿素合成反应中的相平衡和化学平衡计算的基本方法、影响因素。
2、 尿素合成反应过程的主要副反应及控制。
3、尿素生产的汽提法流程原理及特点。
4、中和法生产硝酸铵的热利用及减少氨损失措施。
5、结合相图分析湿法磷酸生产中控制硫酸钙的结晶对过程的影响。
6、简述过磷酸钙生产过程两个阶段的特点。
7、为什么说石油、天然气和煤是现代化学工业的重要原料资源？它们的综合利用途径有哪些？
8、以农副产品为原料生产化工产品的例子，简单地描述一下它们的生产过程。
9、对于多反应体系，为什么要同时考虑转化率和选择性两个指标？
10、二氧化硫催化氧化生成三氧化硫，为什么要在不同温度条件下分段进行？
11、焙烧和煅烧有哪些相同和不同之处？
12、在湿法磷酸生产中，可采用哪些措施来提高磷的总收率？在诸多生产方法中，你认为哪种比较好？
13、合成氨的主要生产工序，各工序的作用和任务？
14、合成气的制取方法有哪些？
15、写出烃类蒸汽转化的主要反应。
16、简述一段转化炉的炉型结构。
17、简述常用脱硫方法及技术特点以及适用流程。
18、少量 CO 、 CO2 、 O2 的脱除方法有哪些？
19、有哪些原料可生产合成气？合成气的生产方法有哪些？
20、合成气可用来制造什么化工产品？为什么近年来合成气的生产和应用受到重视？
21、以天然气为原料生产合成气过程有哪些主要反应？
22、由煤制合成气有哪些生产方法？这些方法相比较各有什么优点？
23、煤的热分解过程条件的变化对煤的干馏和气化有什么影响？
24、简述常压固定床煤气炉操作循环和炉内煤气化主要区域。
25、天然气 - 水蒸气转化法制合成气过程有哪些步骤？为什么天然气要预先脱硫才能进行转化？用哪些脱硫方法较好？
26、为什么天然气 - 水蒸气转化过程需要供热？供热形式是什么？一段转化炉有哪些型式？
27、写出一氧化碳变换的反应？影响该反应的平衡和速度的因素有哪些？为什么该反应存在最佳反应温度？最佳反应温度与哪些参数有关？
28、为什么一氧化碳变换过程要分段进行并要用多段反应器？段数的选定依据是什么？
29、一氧化碳变换催化剂有哪些类型？各适用于什么场合？使用中注意哪些事项？
30、氨合成反应的平衡常数Ｋ f 随温度和压力是如何变化的？
31、影响氨平衡浓度的因素有哪些？
32、论述温度和压力对氨合成反应速率的影响。
33、惰性气体对氨合成反应的平衡氨浓度及反应速率的影响？
34、简述氨合成催化剂活性组分与助剂的作用。
35、在氨合成工艺流程中，排放气为什么在循环压缩机前，而氨冷则在循环压缩机之后？
36、影响尿素合成的因素有哪些？
37、硫铁矿焙烧炉气的主要杂质有哪些危害？怎样清除？
38、为什么一氧化氮氧化反应速度常数不符合阿累尼乌斯定律？
39、氨合成中，提高氨平衡含量的主要途径有哪些？
40、普钙生产分几步？各步有什么特点？
41、氨碱法制纯碱的主要步骤有哪些？
42、氨氧化反应在没有催化剂的情况下，最终产物是什么？为什么？
43、水溶液循环法和气提法生产尿素的流程各有什么特点？
44、普钙和重钙的生产有什么不同？
45、硝铵的生产方法有哪些？写出其方程式。
46、写出氨盐水碳酸化的反应机理，其控速步是什么？
47、合成氨生产主要分几个工序？各部分任务如何？
48、天然气蒸汽转化制气过程的基本原理与工艺流程如何？能量利用特点如何？
49、 脱硫的主要方法有哪些？天然气为原料的厂和煤焦为原料的厂，脱硫工序安排的流程顺序为什么不同？
50、变换工序主要任务是什么？为什么要分中压变换和低压变换？各部分特点如何？
51、脱碳工序基本原理和流程特点是什么？能量消耗主要在哪个设备上？
52、高压氨合成系统平衡计算特点是什么？
53、氨合成流程中先分离氨与后分离氨为什么都可采用？各自特点如何？简述轴向和径向冷激式合成塔的特点。
二、填空题:
1、合成氨原料气制备的主要方法
有 、 、 。
2、合成氨原料气的最终净化方法
有: 、 、 。
3、氨氧化法生产硝酸的三个工
序： 、 、 。
4、硫酸钙的三种晶型分别
为 、 、 。
5、、是含有两种或两种以上主要营养元素的化肥。
6、纯碱生产的主要方法有
7、尿素合成的两个反应分别为
8、半水煤气的生产中，为解决供热与合格组成的矛盾常采用的方法有： 、 、外热法。
9、合成氨原料气中的硫化物有法有
和两类。
10、湿法脱硫以再生方式可分为
11、铜氨液吸收法的铜液组成
为 、 、 。
12、硫铁矿焙烧的原料预处理
有 、 、 。
13、氨碱法制备纯碱的主要原料
有 、 、 、 。
14、粗盐水中含有
15、氨合成反应广泛使用的催化剂是，其促进剂有型和 型。
16、甲烷蒸气转化制备合成氨原料气所使用的催化剂为
17、酸法磷肥主要
有。
18、硝酸磷肥的生产方法
有 、、、 。
三、选择题:
1、炭与水蒸汽反应制水煤气，要得到较高浓度的CO和H2，适宜的条件是 （ ）
A 高温、高压； B 低温、低压；
C 高温、低压； D 低温、高压。
2、干法脱硫中，能把大部分有机硫转化为无机硫的方法是 （ ）
A 钴-钼加氢法； B 氧化锌法
C 活性炭法； D 氧化铁法。
3、下列不属于化学吸收脱碳方法的是
A 碳酸丙烯酯法； B 热碳酸钾法；
C MDEA法； D 氨水法
4、合成氨原料气最终净化后CO和CO2的总含量不超过
A 10╳10-5; B 10╳10-6;
C 10╳10-4; D 10╳10-2.
5、氨合成的适宜的条件是
A 高温、高压； B 低温、低压；
C 高温、低压； D 低温、高压。
6、目前生产硫酸的最主要的原料是
A 硫铁矿； B 硫磺；
C 硫酸盐； D 冶炼气。
7、硫铁矿沸腾焙烧所使用的床层为
A 固定床； B流动床；
C 硫化床； D 悬浮床。
8、二氧化硫氧化过程中，二氧化硫的最适宜浓度约为
A 14％； B 7％；
C 21％； D 97％。
9、氨催化氧化工艺条件的选择，应考虑的主要因素不包括
A较高的氨氧化率； B生产强度；
C铂损失； D 氨损失。
10、目前，被广泛采用的硝酸尾气处理方法是
A化学吸收法； B催化还原法； ） （ ） ） ） ） ） （ ） （ ） （ （ （ （（
C固体吸附法； D物理吸收法。
11、尿素合成中，温度应选择 （ ）
A 最高转化率时的温度； B 略高于最高转化率时的温度；
C 略低于最高转化率时的温度； D 尽可能高。
12、普钙的主要成分 ( )
A磷酸一钙； B磷酸一钙与硫酸钙
C 硫酸钙； D 磷酸二钙。
13、某复合肥料的营养元素含量为10－20－15，其中20表示（ ）
A N%； B P%
C K%； D P2O5%。
14、蒸氨过程所使用的氢氧化钙为 （ ）
A 石灰乳； B 消石灰；
C 石灰膏； D 石灰水。
15、我国化学家侯德榜教授提出的制碱方法为 （ ）
A 路布兰法； B 氨碱法；
C 联合法制纯碱和氯化铵。 D 联合法制纯碱和氯化钙。
16、气态烃类蒸气转化中，关于加压的有利之处错误的是
（ ）
A 节约动力； B 有利于平衡转化；
C 节省投资； D 提高热回收率。
17、CO变换中，常使用的中温催化剂是 （ ）
A 铁-铬； B 氧化铜；
C 钴-钼 D 氧化铁
18、干法脱硫中，能吸收大量无机硫的方法是 （ ）
A 钴-钼加氢法； B 氧化锌法
C 活性炭法； D 氧化铁法。
19、被称为现代低能耗脱碳工艺的是 （ ）
A 碳酸丙烯酯法； B 热碳酸钾法；
C MDEA法； D 氨水法
20、下列不属于合成氨原料气最终净化方法的是 （ ）
A铜氨液法； B 甲烷化法；
C 深冷液氮洗涤法； D冷甲醇法
21、氨合成过程中，不会使催化剂中毒的物质为 （ ）
A 氧化物； B 硫化物；
C 磷化物； D 氯化物。
22．氨合成过程中，压力选择的主要依据不包括 （ ）
A 能量消耗； B 原料费用；
C 设备投资； D 平衡转化率。
23、工业上，三氧化硫的吸收剂为 （ ）
A 水； B 稀硫酸；
C 浓硫酸； D 发烟硫酸。
24、二氧化硫氧化应用最广的催化剂是 （ ）
A 铁-铬； B 氧化铜；
C氧化钒； D 氧化铁。
25、预防氨－空气混合气爆炸，主要考虑 （ ） A最低爆炸极限； B最高爆炸极限；
C 爆炸压力； D爆炸极限宽度。
26、下列哪项不是一氧化氮氧化的良好条件： （ A加压； B低温；
C适宜气体组成； D较长的接触时间。
27、尿素溶液的蒸发宜采用 （ A一段加压； B分段减压；
C一段减压； D分段加压。
28、重钙的主要成分为 ( A磷酸一钙； B磷酸一钙与硫酸钙
C 硫酸钙； D 磷酸二钙。
29、钙镁磷肥的配料参数中，建立在“网络-晶子”学说基础上的是（
A 镁硅比； B 镁磷比；
C 余钙碱度； D 玻璃结构因子。
四、判断题: ）) ） ）
1、半水煤气生产过程中，通过自身的热平衡就可以得到合格的气体组成。（ ）
2、气态烃类蒸气转化过程中，平衡温距越高，催化剂活性越好。 （ ）
3、一氧化碳变换既是净化过程，又是原料气的制备过程。 （ ）
4、氨合成中，气固间的内扩散可忽略，外扩散不可忽略。 （ ）
5、二氧化硫炉气的干燥剂常用浓硫酸。 （ ）
6、氨氧化法可直接制得浓硝酸。 （ ）
7、氨氧化生成一氧化氮常用铂作催化剂。 （ ）
8、一氧化氮氧化属于本征反应，符合阿累尼乌斯公式。 （ ）
9、尿素合成中，温度应略高于最高转化率时的温度。 （ ）
10、重碱的过滤中，要用硬水洗涤。 （ ）
11、气态烃类蒸气转化过程中，都要经过甲烷蒸气转化阶段。 （ ）
12、在湿法氧化脱硫中，电极电位是选择催化剂的先决条件。 （ ）
13、对于大多数可逆放热反应，都有一个最佳温度。 （ ）
14、氨氧化法制硝酸，二氧化氮的吸收和一氧化氮的氧化是交叉进行的。（ ）
15、尿素合成中，氨气和二氧化碳过量都能提高转化率。 （ ）
16、石灰石的煅烧反应自由度为1。 （ ）
17、氨合成中，氢氮比应略高于3。（ ）
五、计算题:
1、气态烃类蒸气转化过程中，已知一段转化炉进口气组成如下: 组成： CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 其他 Mol% 81.0 7.0 4.0 1.0 0.5 6.5 总处理气量为1500kmol/h(干气)，催化剂量为15m3, ，试计算： 原料气空速、碳空素、理论氢空速。（8分）
2、某石灰石中含92%（质量）的CaCO3和2%的MgCO3，燃料中含固定炭84%，配焦率为6.8%，试计算所得窑气中CO2的百分含量。（7分）
3．某磷矿的一般组成如下：
组成： P2O5 CO2(灼失量) Fe2O3 Al2O3
质量% 24 12 1 2 每3mol P2O5消耗7mol硫酸，每1mol CO2、Fe2O3、Al2O3分别消耗1mol硫酸，试计算1吨磷矿消耗的硫酸量。（8分）
4.氨氧化制取NO时，当氨氧比为1.5时，其混合气中氨含量为多少？