尿素合成装置及其腐蚀原理

尿素生产(shēngchǎn)装置组员(zǔyuán)：王佳俊、孙成超、姚波、秦鹏超、

孙星星第一页，共二十页。尿素生产的原理

①﹑尿素合成原理：一般认为合成尿素的反应是在液相中分两步进行的：第一步：将液氨与二氧化碳在高温﹑高压作用下生成液体氨基甲酸铵，即甲铵生成反应；2NH3﹙液﹚+CO2﹙气﹚＝NH4COONH2﹙液﹚+119.2千焦／摩尔是强放热反应，又是体积缩小的可逆反应。在一定压力温度下，如能及时移走热量，反应能迅速完成。达到化学平衡。第二步：甲铵脱水反应得到尿素：NH4COONH2﹙液﹚＝CO﹙NH2﹚2﹙液﹚+H2O﹙液﹚－15.5千焦／摩尔为微吸热可逆反应，主要在液相中进行，反应较慢，因此(yīncǐ)为合成尿素的控制反应。在CO2汽提法生产尿素的工业装置中，上述两个反应主要在高压甲铵冷凝器及合成塔中进行。第二页，共二十页。整理课件

、分解蒸发原理：利用不同组分在相同压力下沸点不同，同一组分在不同压力下沸点不同，通过加热，减压等手段，使混合液中易汽化的介质汽化分解，从而得到浓度较高的产品。

、水解原理：CO(NH2)2NH4COONH2

NH4COONH22NH3+CO2

④、吸收、解吸原理：利用NH3和CO2在不同压力下，温度下在水中的溶解度不同使未反应成分得到分离、溶解、吸收、最后以液态形式回收入系统参加再反应。

⑤、汽提原理汽提，就是在加热的同时，使一种气体通过甲铵液，从而降低气相中CO2或NH3某一组分的分压，促使甲铵分解，已达到分解甲铵的目的(mùdì)。汽提用的气体如果是氨，称氨气提法；用CO2作汽提介质，称CO2汽提法。第三页，共二十页。整理课件第四页，共二十页。整理课件第五页，共二十页。整理课件素合成塔结构(jiégòu)特点尿素合成塔承压筒体结构可分为单层和多层板包扎卷制两种型式，都是内衬不锈钢（或钛材）衬里。单层承压筒体结构因各种因素相对(xiāngduì)较少；而多层承压筒体结构又分为以下几种型式：⑴单个筒节多层包扎再焊接成筒体的深环焊缝结构，内衬8～11mm不锈钢衬里。国内在用尿素合成塔大部份都是这种型式。⑵多层热套筒体结构。三层40mm厚的筒体热套加工，内衬不锈钢衬里，目前国内约3台均为进口设备。⑶碳钢内筒导衬包扎结构。⑷整体多层夹紧式包扎结构。第六页，共二十页。整理课件尿素(niàosù)合成塔故障与缺陷任何工艺流程的尿素(niàosù)装置由于高温高压的运行条件，其化工物料具有极强烈的腐蚀特性，为了防止高压容器和管道的腐蚀损坏，除选择尿素(niàosù)级不锈钢或者价格昂贵的银（Ag）、钛（Ti）、锆（Zr）等贵金属材料制造尿素合成塔衬里和管路外，还普遍采用Co₂入釜时注入少量空气（或双氧水）使衬里表面生成钝化膜，以减轻（或延缓）尿素、甲铵融熔液对设备的腐蚀侵害。一旦尿素合成塔衬里层发生穿透性缺陷，化工物料与碳钢承压筒体接触即发生快速腐蚀，造成严重的设备故障或者事故。第七页，共二十页。整理课件典型(diǎnxíng)腐蚀长期的生产实践证明尿素合成塔的设计、制造、使用、维护、检测检修等各个环节稍有不慎就会酿成大祸，轻者故障停车，重者灾难性事故，以下收集的国内部份在役尿塔缺陷状况足以反映它的危害。

塔壁穿孔(chuānkǒng)、开放性裂纹及破坏的晶相组织

第八页，共二十页。整理课件破损失效(shīxiào)的塔壁及破坏的晶相组织

第九页，共二十页。整理课件尿塔气液相交界部位以上衬里(chènlǐ)穿透性故障引起的承压筒体腐蚀裂纹和坑洞

第十页，共二十页。整理课件尿塔316L不锈钢衬里(chènlǐ)焊缝腐蚀第十一页，共二十页。整理课件尿塔气液相交界部位以上衬里穿透性故障引起(yǐnqǐ)的承压筒体腐蚀裂纹和坑洞

第十二页，共二十页。整理课件γ射线检测发现尿塔承压筒体内部环焊缝(hànfénɡ)埋藏横向裂纹，气刨修磨后呈现的裂纹由筒体内表面向外总共跨越5层卷板，致使14层卷制板近30％失效。第十三页，共二十页。整理课件尿塔承压筒体卷板剖面(pōumiàn)发现的裂纹第十四页，共二十页。整理课件尿塔承压筒体卷板剖面(pōumiàn)发现的裂纹第十五页，共二十页。整理课件

尿塔承压筒体外侧(wàicè)周向裂纹尿塔承压筒体外侧(wàicè)纵向裂纹第十六页，共二十页。整理课件

尿塔承压筒体外侧明显的裂纹缺陷(quēxiàn)尿塔承压筒体多层卷板腐蚀破损第十七页，共二十页。整理课件尿塔承压筒体外侧(wàicè)大面积破损第十八页，共二十页。整理课件第十九页，共二十页。整理课件内容(nèiróng)总结尿素生产装置。一般认为合成尿素的反应是在