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商品簡介
名人/編輯推薦
序
目次
書摘/試閱
商品簡介
本書全面系統地介紹了現代尿素生產的基本理論，工藝流程，工藝條件的選擇與控制，主要設備的結構，儀表自控，環保安全等方面的內容。書中內容反映尿素生產最現代的技術水平，對當代各種生產工藝均做了介紹，全面介紹了尿素合成、分離及造粒的基本理論，其中相圖在尿素生產過程中的應用占了相當的篇幅；書中介紹了我國多年科研成果，有幾張我國自己研制的相圖；書中對尿素生產的能量平衡，進行了精辟的分析。
本書可供從事尿素科研、設計和生產部門的工程技術人員、管理干部學習，也可供大專院校無機專業師生學習參考。
名人/編輯推薦
《尿素工學》可供從事尿素科研、設計和生產部門的工程技術人員、管理干部學習，也可供大專院校無機專業師生學習參考。
序
《化肥工學叢書》中的《尿素》是我國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，這些書籍的出版對我國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。我國尿素生產企業眾多，廣大的技術人員需要有一本系統的并有一定深度的《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了解這些新的進展。有鑒于此，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，盡量做到重點突出；
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并增刪，補充最新數據。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，最后由王文善進行全書統稿。
由于編者水平有限，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，在此一并表示感謝。
王文善
2013年3月
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，盡量做到重點突出；
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并增刪，補充最新數據。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，最后由王文善進行全書統稿。
由于編者水平有限，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，在此一并表示感謝。
王文善
2013年3月
目次
第一章緒論
第一節尿素的性質和用途1
第二節尿素工業發展簡史4
第三節尿素生產原則流程7
參考文獻9
第二章尿素生產系統的相圖
第一節相律分析10
第二節單組分相圖12
第三節雙組分相圖16
一、NH3—H2O物系16
二、NH3—Ur物系19
三、CO2—H2O物系20
四、CO2—Ur物系23
五、H2O—Ur物系23
六、NH3—Am物系24
七、CO2—Am物系25
八、H2O—Am物系26
九、Ur—Am物系26
十、NH3—CO2物系26
十一、其他34
第四節三組分相圖34
一、NH3—CO2—H2O物系35
二、其他三組分相圖55
第五節四組分相圖和似三元相圖58
一、高壓NH3—CO2—（H2O+Ur）似三元相圖60
二、中低壓下NH3—CO2—（H2O+Ur）似三元等壓相圖61
參考文獻62
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71
第二節合成工藝條件的確定87
一、溫度87
二、氨碳比89
三、水碳比90
四、壓力91
五、反應時間92
六、原料純度93
七、合成過程工藝條件93
第三節高壓合成圈的構成和工藝條件94
第四節尿素合成塔106
參考文獻110
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112
第二節分離與回收未反應物的基本原理114
一、甲銨分解反應過程114
二、回收及水平衡119
三、分段回收的原則和各段壓力的確定122
第三節分解率和適宜回收區124
一、分解率及其影響因素124
二、適宜回收區140
第四節過程分析142
一、絕熱閃蒸過程142
二、等壓加熱分解過程143
三、二氧化碳汽提過程144
四、冷凝過程146
五、吸收過程147
六、解吸過程150
第五節高壓分離和回收152
一、高壓分離和回收流程152
二、汽提塔及其操作153
三、高壓甲胺冷凝器及操作158
第六節中壓分解和回收160
一、中壓分解及回收流程160
二、中壓段工藝條件的選擇161
三、主要設備166
四、中壓分解和回收的操作控制168
第七節低壓分解和回收171
一、工藝流程171
二、低壓段工藝條件的選擇173
三、主要設備177
四、低壓分離和回收系統的操作控制181
參考文獻181
第五章尿素溶液的蒸發和結晶
第一節尿素溶液的蒸發184
一、工藝條件的選擇184
二、蒸發過程中的副反應190
三、主要設備200
第二節尿素溶液的結晶204
一、工藝條件的選擇204
二、主要設備——結晶器206
參考文獻207
第六章尿素造粒
第一節尿素產品的物理形態208
第二節塔式造粒209
一、造粒過程分析209
二、自然通風造粒塔213
三、機械通風造粒塔218
四、造粒噴頭219
五、影響生產質量的因素及控制230
第三節晶種造粒231
一、尿素粒子機械強度232
二、粒狀尿素結晶過程232
三、晶種造粒系統流程233
四、加晶種的必要性234
第四節流化床造粒234
一、國外流化床造粒工藝234
二、國內開發的流化床造粒工藝237
第五節雙轉鼓流化床技術237
第六節旋轉成粒法238
第七節產品貯運240
一、產品貯存方法240
二、產品運輸242
參考文獻243
第七章尿素工業用壓縮機和泵
第一節二氧化碳壓縮機組245
一、離心式二氧化碳壓縮機245
二、往復式二氧化碳壓縮機249
三、壓縮機組252
第二節離心式高壓泵256
一、尿素生產用高壓泵的選型256
二、功率N257
三、離心式高壓泵使用實例258
第三節柱塞式高壓泵264
一、尿素用柱塞式高壓泵型式及特點264
二、柱塞式高壓甲銨泵266
三、柱塞式高壓氨泵267
第四節熔融尿素泵267
第五節離心泵的溫升和最小連續流量267
一、離心泵的溫升267
二、離心泵的最小連續流量268
三、最小連續流量的控制268
參考文獻271
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272
一、尿素工業設備用材腐蝕特征272
二、尿素生產物系的腐蝕機理277
三、影響腐蝕的因素278
第二節尿素工業主要設備選材及腐蝕監測292
一、尿素工業主要設備選材292
二、腐蝕監測297
第三節氧氣防腐和雙氧水防腐以及低氧無氧操作298
一、氧氣（空氣）防腐299
二、雙氧水防腐302
三、低氧或無氧操作302
第四節尿素工業的建筑防腐302
一、常用建筑材料和防腐材料特性303
二、建筑防腐措施304
參考文獻306
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307
一、解吸和水解原理308
二、斯塔米卡邦工藝冷凝液處理法310
三、斯納姆普羅蓋蒂工藝冷凝液處理法311
四、UTI工藝冷凝液處理法312
五、生化處理法312
六、閉路循環312
七、其他313
第二節粉塵治理313
一、造粒塔粉塵治理313
二、包裝粉塵治理315
第三節工藝尾氣處理317
一、高壓洗滌法317
二、中壓洗滌法318
三、低壓洗滌法318
四、常壓洗滌法318
五、酸洗法318
六、中和法319
七、火炬燃燒法319
第四節噪聲防治319
一、噪聲限制值319
二、噪聲控制規定及防治對策320
第五節γ射線防護321
參考文獻322
第十章過程檢測和控制
第一節生產工藝過程檢測324
一、成分分析儀表324
二、流量檢測儀表330
三、液位儀表336
四、壓力儀表344
五、溫度儀表345
六、控制閥348
七、其他儀表351
第二節生產工藝過程控制352
一、化工自動化生產過程控制的發展352
二、控制系統353
三、尿素生產裝置的控制系統355
四、尿素裝置的安全聯鎖系統361
第十一章安全技術
第一節工藝物料特性和衛生排放標準366
一、氨和氨溶液366
二、二氧化碳367
三、甲銨液、碳銨液和氨?捕?氧化碳的水溶液368
四、尿素369
五、甲醇369
六、雙氧水369
七、甲醛369
八、氮氣371
第二節防爆炸、脫氫和防靜電372
一、防爆炸372
二、脫氫377
三、防靜電378
第三節安全防護379
一、安全閥379
二、爆破片388
三、壓力放空調節閥390
四、快速切斷閥390
參考文獻391
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392
第二節蒸汽動力系統395
第三節尿素生產能耗與節能400
參考文獻401
第十三章當代主要尿素生產流程
第一節傳統水溶液全循環工藝402
一、典型工藝流程403
二、設計消耗定額與工藝指標408
第二節三井東壓、東洋工程改良C法、ACES和ACES21工藝416
一、改良C法417
二、ACES工藝431
三、ACES21工藝434
第三節斯塔米卡邦二氧化碳汽提尿素工藝435
一、工藝流程435
二、消耗定額、工藝流程圖和工藝指標439
三、二氧化碳汽提尿素工藝的特點453
四、二氧化碳汽提2000+池式冷凝器和池式反應器工藝流程453
第四節斯納姆普羅蓋蒂氨汽提尿素工藝456
一、工藝流程456
二、消耗定額459
三、工藝特點459
四、工藝物料數據表460
第五節特克尼蒙等壓雙循環工藝465
一、工藝流程465
二、消耗定額及工藝指標468
三、工藝特點468
四、工藝流程圖469
第六節尿素技術公司UTI的熱循環尿素工藝470
一、工藝流程470
二、消耗定額471
三、工藝特點471
四、工藝流程圖472
第七節我國自主知識產權的尿素專利技術472
一、全循環改進工藝
二、全循環改進工藝
三、高效冷凝、低安裝高度CO2汽提尿素工藝478
參考文獻480
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481
一、試車前的準備481
二、化工投料試車482
第二節尿素工廠的運行和管理485
一、正常操作485
二、正常停車485
三、緊急停車487
第三節生產調節和異常情況處理488
附錄尿素常用物化數據及圖表
一、換算因子490
二、若干物質的臨界常數和偏心因子491
三、飽和水和飽和水蒸氣性質493
四、二氧化碳的物化數據499
五、氨的物化數據503
六、NH3—H2O混合物的物化數據511
七、尿素和氨基甲酸銨的物化數據517
八、尿素—菜—溶液的物化數據518
九、常見氣體的比熱容523
第一節尿素的性質和用途1
第二節尿素工業發展簡史4
第三節尿素生產原則流程7
參考文獻9
第二章尿素生產系統的相圖
第一節相律分析10
第二節單組分相圖12
第三節雙組分相圖16
一、NH3—H2O物系16
二、NH3—Ur物系19
三、CO2—H2O物系20
四、CO2—Ur物系23
五、H2O—Ur物系23
六、NH3—Am物系24
七、CO2—Am物系25
八、H2O—Am物系26
九、Ur—Am物系26
十、NH3—CO2物系26
十一、其他34
第四節三組分相圖34
一、NH3—CO2—H2O物系35
二、其他三組分相圖55
第五節四組分相圖和似三元相圖58
一、高壓NH3—CO2—（H2O+Ur）似三元相圖60
二、中低壓下NH3—CO2—（H2O+Ur）似三元等壓相圖61
參考文獻62
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71
第二節合成工藝條件的確定87
一、溫度87
二、氨碳比89
三、水碳比90
四、壓力91
五、反應時間92
六、原料純度93
七、合成過程工藝條件93
第三節高壓合成圈的構成和工藝條件94
第四節尿素合成塔106
參考文獻110
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112
第二節分離與回收未反應物的基本原理114
一、甲銨分解反應過程114
二、回收及水平衡119
三、分段回收的原則和各段壓力的確定122
第三節分解率和適宜回收區124
一、分解率及其影響因素124
二、適宜回收區140
第四節過程分析142
一、絕熱閃蒸過程142
二、等壓加熱分解過程143
三、二氧化碳汽提過程144
四、冷凝過程146
五、吸收過程147
六、解吸過程150
第五節高壓分離和回收152
一、高壓分離和回收流程152
二、汽提塔及其操作153
三、高壓甲胺冷凝器及操作158
第六節中壓分解和回收160
一、中壓分解及回收流程160
二、中壓段工藝條件的選擇161
三、主要設備166
四、中壓分解和回收的操作控制168
第七節低壓分解和回收171
一、工藝流程171
二、低壓段工藝條件的選擇173
三、主要設備177
四、低壓分離和回收系統的操作控制181
參考文獻181
第五章尿素溶液的蒸發和結晶
第一節尿素溶液的蒸發184
一、工藝條件的選擇184
二、蒸發過程中的副反應190
三、主要設備200
第二節尿素溶液的結晶204
一、工藝條件的選擇204
二、主要設備——結晶器206
參考文獻207
第六章尿素造粒
第一節尿素產品的物理形態208
第二節塔式造粒209
一、造粒過程分析209
二、自然通風造粒塔213
三、機械通風造粒塔218
四、造粒噴頭219
五、影響生產質量的因素及控制230
第三節晶種造粒231
一、尿素粒子機械強度232
二、粒狀尿素結晶過程232
三、晶種造粒系統流程233
四、加晶種的必要性234
第四節流化床造粒234
一、國外流化床造粒工藝234
二、國內開發的流化床造粒工藝237
第五節雙轉鼓流化床技術237
第六節旋轉成粒法238
第七節產品貯運240
一、產品貯存方法240
二、產品運輸242
參考文獻243
第七章尿素工業用壓縮機和泵
第一節二氧化碳壓縮機組245
一、離心式二氧化碳壓縮機245
二、往復式二氧化碳壓縮機249
三、壓縮機組252
第二節離心式高壓泵256
一、尿素生產用高壓泵的選型256
二、功率N257
三、離心式高壓泵使用實例258
第三節柱塞式高壓泵264
一、尿素用柱塞式高壓泵型式及特點264
二、柱塞式高壓甲銨泵266
三、柱塞式高壓氨泵267
第四節熔融尿素泵267
第五節離心泵的溫升和最小連續流量267
一、離心泵的溫升267
二、離心泵的最小連續流量268
三、最小連續流量的控制268
參考文獻271
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272
一、尿素工業設備用材腐蝕特征272
二、尿素生產物系的腐蝕機理277
三、影響腐蝕的因素278
第二節尿素工業主要設備選材及腐蝕監測292
一、尿素工業主要設備選材292
二、腐蝕監測297
第三節氧氣防腐和雙氧水防腐以及低氧無氧操作298
一、氧氣（空氣）防腐299
二、雙氧水防腐302
三、低氧或無氧操作302
第四節尿素工業的建筑防腐302
一、常用建筑材料和防腐材料特性303
二、建筑防腐措施304
參考文獻306
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307
一、解吸和水解原理308
二、斯塔米卡邦工藝冷凝液處理法310
三、斯納姆普羅蓋蒂工藝冷凝液處理法311
四、UTI工藝冷凝液處理法312
五、生化處理法312
六、閉路循環312
七、其他313
第二節粉塵治理313
一、造粒塔粉塵治理313
二、包裝粉塵治理315
第三節工藝尾氣處理317
一、高壓洗滌法317
二、中壓洗滌法318
三、低壓洗滌法318
四、常壓洗滌法318
五、酸洗法318
六、中和法319
七、火炬燃燒法319
第四節噪聲防治319
一、噪聲限制值319
二、噪聲控制規定及防治對策320
第五節γ射線防護321
參考文獻322
第十章過程檢測和控制
第一節生產工藝過程檢測324
一、成分分析儀表324
二、流量檢測儀表330
三、液位儀表336
四、壓力儀表344
五、溫度儀表345
六、控制閥348
七、其他儀表351
第二節生產工藝過程控制352
一、化工自動化生產過程控制的發展352
二、控制系統353
三、尿素生產裝置的控制系統355
四、尿素裝置的安全聯鎖系統361
第十一章安全技術
第一節工藝物料特性和衛生排放標準366
一、氨和氨溶液366
二、二氧化碳367
三、甲銨液、碳銨液和氨?捕?氧化碳的水溶液368
四、尿素369
五、甲醇369
六、雙氧水369
七、甲醛369
八、氮氣371
第二節防爆炸、脫氫和防靜電372
一、防爆炸372
二、脫氫377
三、防靜電378
第三節安全防護379
一、安全閥379
二、爆破片388
三、壓力放空調節閥390
四、快速切斷閥390
參考文獻391
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392
第二節蒸汽動力系統395
第三節尿素生產能耗與節能400
參考文獻401
第十三章當代主要尿素生產流程
第一節傳統水溶液全循環工藝402
一、典型工藝流程403
二、設計消耗定額與工藝指標408
第二節三井東壓、東洋工程改良C法、ACES和ACES21工藝416
一、改良C法417
二、ACES工藝431
三、ACES21工藝434
第三節斯塔米卡邦二氧化碳汽提尿素工藝435
一、工藝流程435
二、消耗定額、工藝流程圖和工藝指標439
三、二氧化碳汽提尿素工藝的特點453
四、二氧化碳汽提2000+池式冷凝器和池式反應器工藝流程453
第四節斯納姆普羅蓋蒂氨汽提尿素工藝456
一、工藝流程456
二、消耗定額459
三、工藝特點459
四、工藝物料數據表460
第五節特克尼蒙等壓雙循環工藝465
一、工藝流程465
二、消耗定額及工藝指標468
三、工藝特點468
四、工藝流程圖469
第六節尿素技術公司UTI的熱循環尿素工藝470
一、工藝流程470
二、消耗定額471
三、工藝特點471
四、工藝流程圖472
第七節我國自主知識產權的尿素專利技術472
一、全循環改進工藝
二、全循環改進工藝
三、高效冷凝、低安裝高度CO2汽提尿素工藝478
參考文獻480
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481
一、試車前的準備481
二、化工投料試車482
第二節尿素工廠的運行和管理485
一、正常操作485
二、正常停車485
三、緊急停車487
第三節生產調節和異常情況處理488
附錄尿素常用物化數據及圖表
一、換算因子490
二、若干物質的臨界常數和偏心因子491
三、飽和水和飽和水蒸氣性質493
四、二氧化碳的物化數據499
五、氨的物化數據503
六、NH3—H2O混合物的物化數據511
七、尿素和氨基甲酸銨的物化數據517
八、尿素—菜—溶液的物化數據518
九、常見氣體的比熱容523
書摘/試閱
三、低氧或無氧操作
在尿素甲銨液中氧含量對金屬腐蝕作用影響的研究和對多種金屬材料由鈍態轉變為活化態的臨界含氧量測定中發現：一些金屬材料的耐腐蝕性能對溶液中的氧含量依賴性較高（例如奧氏體不銹鋼），而一些金屬材料的耐腐蝕性能對溶液中的氧含量依賴性較低（例如鈦、雙相不銹鋼），甚至還發現一些超級雙相不銹鋼，例如SAFUREX（29Cr—6.5Ni—2Mo—N）在溶液中氧含量從比較高位逐步降至零時對該金屬的腐蝕速率沒有多大變化，一直維持在較低數值。SAFUREX這一特性為尿素系統實現低氧乃至無氧操作提供了可能，近十多年來Stamicarbon公司通過對這一材料在工程中的應用已積累大量使用經驗。在目前提供的工藝裝置設計中，對高壓圈內的設備和管道已全部采用SAFUREX，對低壓系統的部分設備（精餾塔、循環加熱器、低壓甲銨冷凝器的分布器）和管道采用S31803（SAF2205），系統加氧量已下降至0.1％，待累積一定經驗后，再逐步下降為零。
尿素生產過程中跑、冒、滴、漏出來的氨水、碳化氨水、尿素溶液、油類等對建筑物、構筑物具有一定的腐蝕作用，如果防腐措施不當，其破壞性也相當嚴重。例如不少投產十幾年、幾十年的尿素廠，鋼筋混凝土結構的造粒塔和工藝框架，出現嚴重腐蝕，混凝土剝落，鋼筋外露銹蝕，結構遭到破壞；又如某廠高壓泵房地面防腐層破壞后，管架基礎受到腐蝕，高壓管道振動加劇，被迫停產翻修地坪。所以尿素裝置的建構筑物的防腐也是十分重要的。
尿素生產過程中排出物氨水、碳化氨水等呈堿性，對建筑材料有緩慢的腐蝕。尿素在干濕交替條件下對多孔性建筑材料有膨脹腐蝕作用，這是因為化學介質與建筑材料的組分發生化學反應，生成體積膨脹的新生成物，因而在建筑材料中產生內應力，使材料結構破壞；當尿素溶液滲入建筑材料的孔隙中積聚后又脫水結晶，固態結晶尿素體積膨脹，產生內應力，破壞建筑材料結構。
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