尿素的生产工艺报告Word文档下载推荐.docx
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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。
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
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%),因此相对而言其每氮营养的运输费最低。
尿素在水中的可溶性非常高,因此非常适合被加在可溶的肥料中。
尿素一般以药片或者颗粒的形式上市。
商用尿素的原料是氨与二氧化碳。
后者在以焦炭或烃(如天然气和石油)为原料生产氨的过程中,会大量产生。
尿素因此直接从这些原料中就产生了。
尿素生产是一个平衡的化学反应,其反应物不完全成为反应结果。
生产过程、设定的反应条件、如何处理未转化的反应物,皆可能不同。
未反应的反应物可用以生产其它产品,(如硝酸铵或硫酸铵),也可回收再投入反应。
工业生产尿素的生产原料:
天然气、煤炭、石油是生产化肥的三大原料,通常被称为气头、煤头、油头三类,近年来,由于石油和煤炭价格的升幅远大于天然气,故按成本优势排列为气头、煤头、油头。
尿素生产有两个主要反应。
前者放热,后者吸热。
但整个过程仍是放热的。
2NH3+CO2→NH2COONH4
NH2COONH4→CO(NH2)2+H2O
4.6尿素-用途
4.6.1农业用途
①尿素可以部分代替蛋白质饲料,例如把尿素加入到奶牛青饲料中能代替一部分蛋白质饲料,但尿素的加入量有能超过青饲料的3%和总饲料量的1%,否则牲畜肾脏负担过重,容易引起疾病,大豆饼中含脲酶,不要与尿素混合供给。
1897,Waesk等人提出反刍动物能转化非蛋白质氮为菌体蛋白质的想法。
1949,C.J.Watson等人喂食绵羊含有N15标记的尿素胶囊,4天后在绵羊血液、肝脏、肾脏中检验出含有N15的蛋白质。
这证实了反刍动物可以利用非蛋白质氮。
同年J.K.Looli等人以尿素当作唯一氮源喂食绵羊,发现绵羊能够正氮平衡,表明绵羊瘤胃里的微生物能利用尿素合成其生长所需的10种必需氨基酸。
自此,尿素及尿素化合物成为反刍动物的饲料添加剂了。
②尿素是固体氮肥中含氮量最高的肥料,理化性质较稳定,施后对土壤性质没有影响,可施用于任何土壤和作物,可做根外施肥使用。
同时尿素也是树脂、塑料、炸药、医药、食品等工业的重要原料。
施入土壤中一小部分以分子态溶于土壤溶液中,通过氢键作用被土壤吸附,其他大部分在脲酶的作用下水解成碳酸铵,进而生成炭酸氢和氢氧化铵。
然后NH4+能被植物吸收和土壤胶体吸附,NCO3-也能被植物吸收,因此尿素施入土壤后不残留任何有害成分。
另外尿素中含有的缩二脲也能在脲酶的作用下分解成氨和碳酸,尿素在土壤中转化受土壤PH值、温度和水分的影响,在土壤呈中性反应,水分适当时土壤温度越高,转化越快;
当土壤温度10℃时尿素完全转化成铵态氮需7——10天,当20℃需4——5天,当30℃需2——3天即可。
尿素水解后生成铵态氮,表施会引起氨的挥发,尤其是碱性或碱性土壤上更为严重,因此在施用尿素时应深施覆土,水田要深施到还原层。
③尿素不仅是一种常用的速效氮肥,除作追肥以外,还有其它多种用途。
a、调节花量为了克服苹果地大小年,遇小年时,于花后5-6周(苹果花芽分化的临界期,新梢生长缓慢或停止,叶片含氮量呈下降趋势)叶面喷施0.5%尿素水溶液,连喷2次,可以提高叶片含氮量,加快新梢生长抑制花芽分化,使大年的花量适宜。
b、疏花疏果桃树的花器对尿素较为敏感但嘎面反应较迟钝,因此,国外用尿素对桃和油桃进行了疏花疏果试验,结果表明,桃和油桃的疏花疏果,需要较大浓度(7.4%)才能显示出良好效果,最适合浓度为8%-12%,喷后1—2周内,即能达到疏花疏果的目的。
但是,在不同的土地条件下,不同时期及不同品种的反应尚需进一步试验。
c、水稻制种在杂交稻制种技术中,为了提高父母本的异交率,以增加杂交稻制种量或不育系繁种量,一般都采用赤毒素喷施母本以减轻母本包颈程度或使之完全抽出;
或喷施父母本,调节二者的生长,使其花期同步。
由于赤霉素价格较贵,用其制种成本高。
人们用尿素代替赤霉素进行实验,在孕穗盛期、始穗期(20%抽穗)使用1.5%-2%尿素,其繁种效果与赤霉素类似,且不会增加株高。
d、防治虫害用尿素、洗衣粉、清水4:
1:
400份,搅拌混匀后,可防止果树、蔬菜、棉花上的蚜虫、红蜘蛛、菜青虫等害虫,杀虫效果达90%以上。
e、尿素铁肥尿素以络合物的形式,与Fe2+形成螯合铁。
这种有机铁肥造价低,防治缺铁失绿效果很好。
此外叶面喷0.3%硫酸亚铁时加入0.3%尿素,防治失绿效果比单喷0.3%硫酸亚铁好。
4.6.2商业应用
尿素在商业上,有着及其广泛的应用,比如可作为特殊塑料的原料,尤其尿素甲醛树脂,某些胶类的原料;
它还是肥料和饲料的主要成分;
可以取代防冻的盐撒在街道,比撒盐的优点是不使金属腐蚀;
加强香烟的气味赋予工业生产的椒盐卷饼棕色;
尿素是某些洗发剂、清洁剂的成分;
某些急救用制冷包中的主要成分也是尿素,因为尿素与水的反应会吸热;
同时尿素在工业上还可以用来处理柴油机、发动机、热力发电厂的废气,尤其可降低其氧化氮催雨剂的成分〈配合盐〉;
过去尿素可以用来分离石蜡,因为尿素能形成包合物;
另外尿素还是耐火材料、环保引擎燃料的成分、美白牙齿产品的成分,尿素是纺织工业在染色和印刷时的重要辅助剂,能提高颜料可溶性,并使纺织品染色后保持一定的湿度。
可以说尿素在生活的方方面面都有着广泛的应用。
4.6.3实验室和医学应用
尿素能非常有效的使蛋白质变性,尤其能非常有效地破坏非共价键结合的蛋白质。
这特点可以提高某些蛋白质的可溶性,其浓度可达10摩尔体积。
尿素也可用来制造硝酸尿素。
皮肤科以含有尿素的某些药剂来提高皮肤的湿度。
非手术摘除的指甲使用的封闭敷料中,含有40%的尿素。
测试幽门螺杆菌存在的碳-14-呼气试验,使用了含有碳14或碳13标记的尿素。
因为幽门螺杆菌的尿素酶使用尿素来制造氨,以提高其周边胃里的pH值。
同样原理也可测试生活在动物胃中的类似细菌。
4.6.4药品应用
药物名称:
尿素
功能主治:
作用与山梨醇同。
但本品经肾小球滤过后,约50%从肾小管中再吸收,其高渗液用于脑水肿、脑疝、青光眼等。
脱水作用快而强(15~30分钟),但维持时间短(约3~4小时)。
用药后常继发脑体积增大和颅内压反跳性回升,故在本药注射后3~4小时,须加用其他脱水药物。
外用其软膏或乳膏可使皮肤软化,防止手足皲裂。
用法用量:
静注或快速静滴:
每次0.5~1g/kg,于20~30分钟内滴注完毕。
12小时后可重复给药。
一般可连用1~3天。
注意事项:
(1)本品性质不稳定,注射液须在临用前以10%葡萄糖液溶解,并须在24小时以内用完,以防分解而释出氨,产生毒性,超过24小时不能再用。
(2)如药物贮存太久或药液温度过低,注入后引起面色潮红、精神兴奋、燥躁不安等症状。
(3)药液漏出血管外,可引起局部红肿起泡,应以0.25%普鲁卡因局部封闭并加热敷。
或用如意金黄散或50%硫酸镁湿敷治疗。
(4)可增加血中非蛋白氮,故肾功能不全、严重休克及明显脱水者、有活动性颅内出血者、血内氮质积留过多者忌用.
5尿素片区岗位安全生产技能
5.1尿素生产特点
5.1.1高压高温
尿素合成反应是在高压、高温下进行的,高温、高压对氨的合成反应有利,但也给本工段的安全生产带来了许多不利因素:
·
在高温高压下,甲铵液对钢材的腐蚀作用加剧,使钢材脱碳而变脆;
从而减弱其机械性能;
材料在高温高压下也会发生持续的塑性变形积累,改变其金相组织从而引起材质强度、延伸率等机械性能下降,使材料产生拉伸,致泡、变形和裂纹而破坏;
高温高压使可燃气体的爆炸极限扩大,高压更对上限影响较大,由于爆炸界限加宽使其危险性增加;
高压高温时设备维护不利,会增加设备管道泄漏。
5.1.2高压、中压、低压并存
本工段有五种操作压力,一种是高压20MPa的压力系统尿素合成塔操作部分;
另一种是中压1.7MPa的中压分解吸收操作部分;
还有一种是低压0.15MPa的低压分解吸收操作部分等五种操作压力,压力不同而又相差甚大的压力系统同时存在又彼此紧密相连。
如果操作失误或其它设备方面原因,分离器的液位控制过低,就易造成高压气串入低压系统引起超压操作,其结果是大量物料泄漏,危害极大。
5.1.3易燃易爆易腐蚀
从设备上来看,高低压设备由于所承受介质属于易燃易爆物质,一旦发生事故伤亡损坏严重,破坏力大。
同时尿素对系统设备腐蚀较强,合成塔内外部腐蚀而产生裂纹,发生爆炸,尾吸气中的惰性气体不参加系统反应的H2、N2、O2,若浓度积累越来越高,其组份进入爆炸区内,在某种引爆因素下(如明火、撞击、焊接、摩擦)就会发生爆炸。
资料表明1吨液氨可使28万立方米的空间受到致命污染,因而一旦系统爆炸,则厂毁人亡。
5.1.4低温有毒
在常温常压下,氨是有刺激性臭味的无色气体,有毒能使人窒息。
液氨极易挥发成气氨,因其温度低(在零度以下),溅落在皮肤上会造成化学烧伤。
车间允许浓度30mg/m3。
5.2尿素岗位重点危险化学物质
氨(氨气、液氨):
NH3
5.2.1理化特性
本品属有毒气体,是一种无色、有刺激性恶臭的气体。
熔点:
-77.7℃,沸点:
-33.5℃,相对密度(水=1):
0.82(-79℃),相对密度(空气=1):
0.60,饱和蒸汽压:
506.62kPa(4.7℃),临界温度:
132.5℃,临界压力:
11.40MPa,本品易燃,闪点:
无意义,爆炸下限:
15.7%,爆炸上限:
27.4%,引燃温度:
651℃,最大爆炸压力:
0.58MPa。
本品与空气混合能形成爆炸性混合物。
遇明火、高热能引起燃烧爆炸。
与氟、氯等接触会发生剧烈的化学反应。
若遇高热、容器内压增大,有开裂和爆炸的危险。
本品易溶于水、乙醇、乙醚。
本品主要用作致冷剂及制取铵盐和氮肥。
5.2.2对人体的危害
本品侵入人体的途径主要是吸入。
低浓度氨对粘膜有刺激作用,高浓度可造成组织溶解坏死。
急性中毒:
轻度者出现流泪、咽痛、声音嘶哑、咳嗽、咯痰等;
眼结膜、鼻粘膜、咽部充血、水肿;
胸部X线征象符合支气管炎或支气管周围炎。
中度中毒上述症状加剧,出现呼吸困难、紫绀;
胸部X线征象符合肺炎或间质性肺炎。
严重者可发生中毒性肺水肿,或有呼吸窘迫综合症,患者剧烈咳嗽,咯大量粉红色泡沫痰、呼吸窘迫、谵妄、昏迷、休克等。
可发生喉头水肿或支气管粘膜坏死脱落窒息。
高浓度氨可引起反射性呼吸停止。
液氨或高浓度氨可致眼灼伤;
液氨可致皮肤灼伤。
5.2.3急救措施
皮肤接触:
立即脱去被污染的衣着,应用2%硼酸液或大量清水彻底冲洗,就医。
眼睛接触:
立即提起眼睑,用大量流动清水或生理盐水彻底冲洗至少15分钟,就医。
吸入:
迅速脱离现场至空气新鲜处,保持呼吸道通畅。
如呼吸困难,给输氧,如呼吸停止,立即进行人工呼吸,就医。
5.2.4.预防措施
本品车间最高允许浓度为30mg/m3。
工程控制:
严加密闭,提供充分的局部排风和全面通风,提供安全淋浴和洗眼设备。
呼吸系统防护:
空气中浓度超标时,建议佩戴过滤式防毒面具(半面罩)。
紧急事态抢救或撤离时,必须佩戴空气呼吸器。
眼睛防护:
戴化学安全防护眼镜。
身体防护:
穿防静电工作服。
手防护:
戴橡胶手套。
其它:
工作现场禁止吸烟、进食和饮水。
工作毕,淋浴更衣。
保持良好的卫生习惯。
5.2.5.消防措施
灭火方法:
消防人员必须穿戴全身防火防毒服,切断气源。
若不能立即切断气源,则不允许熄灭正在燃烧的气体。
喷水冷却容器,可能的话将容器从火场移至空旷处。
灭火剂:
雾状水、抗溶性泡沫、二氧化碳、砂土。
5.2.6.泄漏应急处理
迅速撤离泄漏污染区人员至上风处,并立即隔离150m,严格限制出入。
切断火源。
建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器,穿防毒服。
尽可能切断泄漏源。
合理通风,加速扩散。
高浓度泄漏区,喷含盐酸的雾状水中和、稀释、溶解。
构成围堤或挖坑收容产生的大量废水。
如有可能,将残余气或漏出气用排风机送至水洗塔或与塔相连的通风橱内。
储罐区最好设稀酸喷