尿素工學

第一章緒論
第一節尿素的性質和用途
第二節尿素工業發展簡史
第三節尿素生產原則流程
參考文獻
 
第二章尿素生產系統的相圖
第一節相律分析
第二節單組分相圖
第三節雙組分相圖
一、NH3H2O物系
二、NH3Ur物系
三、CO2H2O物系
四、CO2Ur物系
五、H2OUr物系
六、NH3Am物系
七、CO2Am物系
八、H2OAm物系
九、UrAm物系
十、NH3CO2物系
十一、其他
第四節三組分相圖
一、NH3CO2H2O物系
二、其他三組分相圖
第五節四組分相圖和似三元相圖
一、高壓NH3CO2（H2O+Ur）似三元相圖
二、中低壓下NH3CO2（H2O+Ur）似三元等壓相圖
參考文獻
 
第三章尿素的合成
第一節尿素合成反應平衡、熱力學和動力學
第二節合成工藝條件的確定
一、溫度
二、氨碳比
三、水碳比
四、壓力
五、反應時間
六、原料純度
七、合成過程工藝條件
第三節高壓合成圈的構成和工藝條件
第四節尿素合成塔
參考文獻
 
第四章未反應物的分離與回收
第一節分離與回收未反應物的意義和方法
第二節分離與回收未反應物的基本原理
一、甲銨分解反應過程
二、回收及水平衡
三、分段回收的原則和各段壓力的確定
第三節分解率和適宜回收區
一、分解率及其影響因素
二、適宜回收區
第四節過程分析
一、絕熱閃蒸過程
二、等壓加熱分解過程
三、二氧化碳汽提過程
四、冷凝過程
五、吸收過程
六、解吸過程
第五節高壓分離和回收
一、高壓分離和回收流程
二、汽提塔及其操作
三、高壓甲胺冷凝器及操作
第六節中壓分解和回收
一、中壓分解及回收流程
二、中壓段工藝條件的選擇
三、主要設備
四、中壓分解和回收的操作控制
第七節低壓分解和回收
一、工藝流程
二、低壓段工藝條件的選擇
三、主要設備
四、低壓分離和回收系統的操作控制
參考文獻
 
第五章尿素溶液的蒸發和結晶
第一節尿素溶液的蒸發
一、工藝條件的選擇
二、蒸發過程中的副反應
三、主要設備
第二節尿素溶液的結晶
一、工藝條件的選擇
二、主要設備——結晶器
參考文獻
 
第六章尿素造粒
第一節尿素產品的物理形態
第二節塔式造粒
一、造粒過程分析
二、自然通風造粒塔
三、機械通風造粒塔
四、造粒噴頭
五、影響生產品質的因素及控制
第三節晶種造粒
一、尿素粒子機械強度
二、粒狀尿素結晶過程
三、晶種造粒系統流程
四、加晶種的必要性
第四節流化床造粒
一、國外流化床造粒工藝
二、國內開發的流化床造粒工藝
第五節雙轉鼓流化床技術
第六節旋轉成粒法
第七節產品貯運
一、產品貯存方法
二、產品運輸
參考文獻
 
第七章尿素工業用壓縮機和泵
第一節二氧化碳壓縮機組
一、離心式二氧化碳壓縮機
二、往復式二氧化碳壓縮機
三、壓縮機組
第二節離心式高壓泵
一、尿素生產用高壓泵的選型
二、功率N
三、離心式高壓泵使用實例
第三節柱塞式高壓泵
一、尿素用柱塞式高壓泵型式及特點
二、柱塞式高壓甲銨泵
三、柱塞式高壓氨泵
第四節熔融尿素泵
第五節離心泵的溫升和最小連續流量
一、離心泵的溫升
二、離心泵的最小連續流量
三、最小連續流量的控制
參考文獻
 
第八章尿素工業用材與防腐
第一節尿素生產物系的腐蝕機理及影響因素
一、尿素工業設備用材腐蝕特徵
二、尿素生產物系的腐蝕機理
三、影響腐蝕的因素
第二節尿素工業主要設備選材及腐蝕監測
一、尿素工業主要設備選材
二、腐蝕監測
第三節氧氣防腐和雙氧水防腐以及低氧無氧操作
一、氧氣（空氣）防腐
二、雙氧水防腐
三、低氧或無氧操作
第四節尿素工業的建築防腐
一、常用建築材料和防腐材料特性
二、建築防腐措施
參考文獻
 
第九章尿素工業的三廢治理和環境保護
第一節工藝廢液處理
一、解吸和水解原理
二、斯泰咪卡邦工藝冷凝液處理法
三、斯納姆普羅蓋蒂工藝冷凝液處理法
四、UTI工藝冷凝液處理法
五、生化處理法
六、閉路迴圈
七、其他
第二節粉塵治理
一、造粒塔粉塵治理
二、包裝粉塵治理
第三節工藝尾氣處理
一、高壓洗滌法
二、中壓洗滌法
三、低壓洗滌法
四、常壓洗滌法
五、酸洗法
六、中和法
七、火炬燃燒法
第四節雜訊防治
一、雜訊限制值
二、雜訊控制規定及防治對策
第五節γ射線防護
參考文獻
 
第十章過程檢測和控制
第一節生產工藝過程檢測
一、成分分析儀錶
二、流量檢測儀錶
三、液位儀錶
四、壓力儀錶
五、溫度儀
六、控制閥
七、其他儀錶
第二節生產工藝程序控制
一、化工自動化生產程序控制的發展
二、控制系統
三、尿素生產裝置的控制系統
四、尿素裝置的安全聯鎖系統
 
第十一章安全技術
第一節工藝物料特性和衛生排放標準
一、氨和氨溶液
二、二氧化碳
三、甲銨液、碳銨液和氨二氧化碳的水溶液
四、尿素
五、甲醇
六、雙氧水
七、甲醛
八、氮氣
第二節防爆炸、脫氫和防靜電
一、防爆炸
二、脫氫
三、防靜電
第三節安全防護
一、安全閥
二、爆破片
三、壓力放空調節閥
四、快速切斷閥
參考文獻
 
第十二章能量平衡和蒸汽動力系統
第一節尿素生產理論能耗
第二節蒸汽動力系統
第三節尿素生產能耗與節能
參考文獻
 
第十三章當代主要尿素生產流程
第一節傳統水溶液全迴圈工藝
一、典型工藝流程
二、設計消耗定額與工藝指標
第二節三井東壓、東洋工程改良C法、ACES和ACES21工藝
一、改良C法
二、ACES工藝
三、ACES21工藝
第三節斯泰咪卡邦二氧化碳汽提尿素工藝
一、工藝流程
二、消耗定額、工藝流程圖和工藝指標
三、二氧化碳汽提尿素工藝的特點
四、二氧化碳汽提2000+池式冷凝器和池式反應器工藝流程
第四節斯納姆普羅蓋蒂氨汽提尿素工藝
一、工藝流程
二、消耗定額
三、工藝特點
四、工藝物料資料表
第五節特克尼蒙等壓雙迴圈工藝
一、工藝流程
二、消耗定額及工藝指標
三、工藝特點
四、工藝流程圖
第六節尿素技術公司UTI的熱迴圈尿素工藝
一、工藝流程
二、消耗定額
三、工藝特點
四、工藝流程圖
第七節自主智慧財產權的尿素專利技術
一、全迴圈改進工藝I
二、全迴圈改進工藝Ⅱ
三、高效冷凝、低安裝高度CO2汽提尿素工藝
參考文獻
 
第十四章尿素工廠的開車和運行
第一節試車前的準備和試車
一、試車前的準備
二、化工投料試車
第二節尿素工廠的運行和管理
一、正常操作
二、正常停車
三、緊急停車
第三節生產調節和異常情況處理
 
附錄尿素常用物化資料及圖表
一、換算因數
二、若干物質的臨界常數和偏心因數
三、飽和水和飽和水蒸氣性質
四、二氧化碳的物化數據
五、氨的物化數據
六、NH3H2O混合物的物化資料
七、尿素和氨基甲酸銨的物化數據
八、尿素水溶液的物化數據
九、常見氣體的比熱容

《化肥工學叢書》中的《尿素》是第一本有關尿素工學方面的書籍。之前有關尿素的書籍有的是工藝學，有的是操作問答，有的是操作手冊，這些書籍的出版對尿素工業的發展起了很好的作用，但總體看其深度和系統性尚顯不足。尿素生產企業眾多，廣大的技術人員需要有一本系統的並有一定深度的《尿素工學》。《化肥工學叢書》中的《尿素》出版以來，深受廣大讀者的歡迎，早己銷售一空。該書系1997年出版，距今已16年了。在這16年間，國內外尿素的工藝技術、設備材料、自動控制、生產實踐經驗等諸多方面均有了新的發展和提高，廣大技術人員很希望瞭解這些新的進展。有鑑於此，化學工業出版社決定對原《化肥工學叢書》中的《尿素》一書的有關章節，進行修改補充，來滿足廣大技術人員的需求，書名也由原來的《尿素》，更名為《尿素工學》。

修改補充的原則如下：

新與舊，以新為主，刪減較陳舊的內容，補充最新成果；

深與淺，以深為主，刪減較淺的一般內容，補充有一定深度的理論成果；

簡與繁，以簡為主，刪去與尿素技術不十分緊密的內容，儘量做到重點突出；

宏觀與微觀，以宏觀為主，突出其實用性。

我們根據這些原則對原書進行了修改補充。原書第二章、第四章和附錄保持原貌，第三章、第十二章只做局部增刪和修改。第一章和第十五章合併增刪，補充最新資料。第五章、第六章、第七章、第八章、第九章、第十章、第十一章、第十三章、第十四章均做了較大幅度的修改和補充。十多位作者參與了修改補充工作，池樹增、程忠振兩位同志分別對相關章節進行了仔細的審閱，最後由王文善進行全書統稿。

由於編者水準有限，書中不妥之處在所難免，望專家和讀者提出寶貴意見。

在修改補充過程中，五環科技股份有限公司（原化四院）的領導給予了大力支持，化學工業出版社的編校人員付出很多辛勤勞動，在此一併表示感謝。

王文善
2013年3月