第一章——水溶液全循环工艺的核心————系统水平衡——第一节水平衡————工艺的核心我们知道进入尿素合成塔的反应物料除了液氨（其中包括循环的液氨）和CO2外，还有用水吸收未反应物生成的大量甲铵液。一般维持尿素合成塔的H2O/CO2（分子比）在0.65~0.70。如果进入尿塔的水多了，会降低尿素生成率。因此必须维持系统循环水量的平衡，这是水溶液全循环工艺操作的一个重要问题。水平衡的关键部位又在一段吸收塔，因为要控制入尿塔的H2O/CO2（分子比）在0.65，则一段吸收塔的吸收用水不能任意加大，在有限的加水量情况下，要使一吸塔操作正常，即一甲液组分维持在NH3/CO2为2.8~3.2，H2O/CO2在1.8~2.0，并使出一吸塔气相中CO2的分压接近零，氨冷凝器中不出现甲铵结晶析出；一甲液组分稳定，一甲泵运行正常，不出现甲铵液的结晶析出。所以调节进入一吸塔的吸收用水量是全系统操作控制的关键。一吸塔工艺的稳定是系统水平衡的主要标志。如果一吸塔工况不正常，也就没有入尿塔的正常H2O/CO2比值了。1、系统水平衡程度与出二分塔后尿液浓度的关系合成塔内尿素由氨基甲酸铵脱水转化而成，因此生成1分子尿素，就伴生1分子水。当尿塔内生成1000kg尿素时，就同时产生1000×18/60=300kg水。水溶液全循环工艺中由于回收未反应物使水循环返回尿塔，一段分解采用预蒸馏工艺，循环回水量每吨尿素约330kg水，所以出合成塔总水量有630kg。对尿素来说，尿素浓度在1000/（1000+630）=60%（重量）。实际生产中，二段吸收系统一、二冷凝器中加吸收用水，另外二段分解气和解吸气带入的饱和水蒸汽；此二段的吸收河肿魑欢挝账奈找海杏幸欢畏纸馄写谋ズ退羝灰虼顺龆炙?尿液浓度，预蒸馏工艺为67%，预分离工艺为71%。若一段分解采用预蒸馏工艺，则一段分解气中饱和水蒸汽分压大大下降，一、二段吸收用水量可增加，从而使一、二段吸收工艺较平稳，有利于系统水量的平衡，而多余的水则体现在预蒸馏工艺出二分塔尿液浓度比预分离工艺低。因此吸收用水及一、二段分解气和解吸气中带入水量的多少，均反应在二分塔后尿液浓度上，进入系统的水越多，则产生的尿液浓度也越低。显然尿液浓度也是操作水平高低的一个标志，操作水平高，则尿液浓度高且稳定，因此在正常生产控制分析中，要测定一、二分塔尿液的浓度，凭此数据，可检查当班操作中水平衡的情况。2、系统的水平衡数量比水溶液全循环法采用预蒸馏工艺的水平衡图见图1-1。原料液氨、循环回尿塔的液氨和原料CO2气中的水以及去尾吸塔气体夹带的水蒸汽数量都很少，可以忽略不计。把合成—分解—吸收作为一个系统来看，水的来源有三个：⑴尿素生成时的水；⑵用于吸收分解气的水，以及分解气本身带入吸收系统的水（饱和的水蒸汽）；⑶解吸气带来的水。以化四院水溶液全循环法（预蒸馏工艺）小尿素装置设计物料平衡数据为基准，简化以整数表示（便于记忆），如图1-21从平衡图看出，合成塔生成的300kg的水，最终由解吸废液排出，而系统循环水量为330kg，由一甲液返回合成塔，此330kg水由一、二段吸收用水（蒸发冷凝液）和一、二段分解气及解吸气带入的水组成。如果操作不稳定，送进尿塔的水增多，则尿素生成率下降，进入循环系统的未反应物增多，分解气中水蒸汽也增多，一甲液数量增加，有时浓度会下降，总之各项参数均会变化，致使操作难以稳定，入塔H2O/CO2递增，出现恶性循环而不能控制的局面。要维持好系统水平衡，就必须控制好各个环节，特别是分解气中的水、吸收用水和解吸气中的水这三项。第二节小尿素装置的设计特点和操作注意事项水溶液全循环尿素生产过程复杂，生产工艺工序几乎包含化工原理的各单元内容，原料的输送有高压CO2压缩机，液体有三柱塞高压液氨泵、甲铵泵，各种类型的离心泵；工艺单元有复杂的尿素合成化学反应理论，未转化物的分解、蒸馏工艺，需用相律理论和相图知识来指导未反应物的回收单元操作，根据保持系统水平衡的要求选择最佳的操作工艺条件；尿素水溶液的闪蒸、蒸发，熔融尿素的造粒；工艺冷凝液的回收有水解、解吸以求得全循环工艺品的最高原料利用率。从操作压力上讲有高压、中压、低压、真空四大况区段，操作温度有188C、160C、140C、135C、130C、95C、40C等档次。特别是工艺介质的特性如尿液、氨基甲酸铵具有较高的结晶温度（熔点高），NH3-CO2-H2O-Ur四元物系及NH3-CO2-H2O三元物系又具有较低的汽化温度（沸点低），因此在工艺配管上有特殊的要求。工艺介质腐蚀性强，需采用相对应的耐腐蚀材料。生产过程有可燃性气体在尾气成份中积聚较高的组份成为可爆性气体等，以上这些工艺特点及生产过程中的介质所具有的特点必须在装置的设计上采用相应的措施。根据上述