化工工艺学 - 尿素

《化工工艺学 - 尿素》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第七章尿素7/18/20211《化工工艺学》第七章尿素第七章尿素第一节：概述第二节：生产原理第三节：水溶液全循环法尿素工艺流程和设备第四节：气提法尿素生产工艺第五节：生产中的腐蚀爆炸与发展动态本章要点：尿素合成﹑分解﹑回收循环﹑蒸浓﹑造粒﹑气提原理水溶液全循环法﹑气提法工艺流程腐蚀﹑爆炸的产生与防止7/18/20212《化工工艺学》第七章尿素第一节：概述一﹒物理化学性质常压熔点132.6℃.易吸湿：硝铵＞尿素＞硫铵化学性质：1﹒微碱性.但不能使指示剂变色2﹒与盐生成络合物3﹒水解4﹒缩合2尿素→缩二脲+氨气5﹒与甲醛缩

2、合生成脲醛塑料7/18/20213《化工工艺学》第七章尿素二﹒用途1﹒肥料2﹒工业上用3﹒作动物饲料7/18/20214《化工工艺学》第七章尿素三﹒生产方法1﹒不循环法2﹒半循环法3﹒全循环法：①水溶液全循环法②ＣＯ２气提法③ＮＨ３气提法④变换气气提法⑤等压循环法H2ONH3CO2H2O合成分离浓缩造粒尿素成品图1尿素生产工艺框图回收7/18/20215《化工工艺学》第七章尿素第二节：生产原理一﹒尿素的合成二﹒合成反应液的分解与分解气的冷凝回收三﹒尿素溶液蒸浓四﹒尿素的结晶与造粒五﹒缩二脲的生成与防止六﹒气提法分解甲铵

3、原理7/18/20216《化工工艺学》第七章尿素一﹒尿素的合成（一）反应机理（二）化学平衡（三）动力学（四）尿素合成工艺条件选择7/18/20217《化工工艺学》第七章尿素（一）反应机理Ⅰ)甲铵的生成2NH3(l)+CO2(g)≒NH4COONH2(l)+119.2KJ/molⅡ)甲铵脱水生成尿素NH4COONH2(l)≒CO(NH2)2(l)+H2O(l)-15.5KJ/mol7/18/20218《化工工艺学》第七章尿素（二）化学平衡反应达到平衡时共有五个平衡存在：NH3(g)≒NH3(l)CO(g)≒CO2(l)H

4、2O(g)≒H2O(l)2NH3(l)+CO2≒NH4COONH2(l)NH4COONH2(l)≒CO(NH2)2(l)+H2O(l)尿素平衡转化率Ｘ尿=(转化成尿素的CO2的物质的量/原料CO2的物质的量)×100%7/18/20219《化工工艺学》第七章尿素（三）动力学从反应机理知，甲铵脱水(Ⅱ)是合成尿素总过程的控制步骤。通过控制反应温度和水碳比，可以减少甲铵脱水时间，从而使总反应速度提高。7/18/202110《化工工艺学》第七章尿素（四）尿素合成工艺条件选择1、温度2、氨碳比3、水碳比4、压力5、惰气含量、填

5、充度6、反应时间、生产强度7/18/202111《化工工艺学》第七章尿素1﹒温度由左图可知:当Ｔ↑，X平↑.在１９０－２００℃时，又Ｔ每升１０℃,Ｖ反增加一倍.综合考虑上述因素，Ｔ反常用１８５-２００℃，即略高于Xmax。7/18/202112《化工工艺学》第七章尿素2﹒氨碳比☆研究表明:CO2过量对X转无影响；NH3过量可提高X转.氨碳比：①水溶液全循环法：3.5-4.5②CO2气提法：2.8☆过量氨的作用：[工业上氨过量50-150%。]ａ、促进二氧化碳转化，减小腐蚀；ｂ、与水生成氨水，使水排除在反应之外，从而使反

6、应加快。ｃ、可抑制尿素缩合，甲铵水解等副反应，从而使转化率提高；ｄ、控制自热平衡，维持最适宜反应温度。7/18/202113《化工工艺学》第七章尿素３﹒水碳比1）水的来源：①反应产生；②水溶液循环时二氧化碳氨气返回合成塔带入。2）水碳比提高对反应不利：①水增加，降低甲铵浓度；②水增加，对尿素水解有利，甲铵脱水不利；③水碳比提高，转化率降低，未反应量增加，需更多水吸收，造成恶性循环。故：ａ）水循环法L＝4时，ｗ＝0.6－1.2ｂ）二氧化碳气法L＝4时，ｗ＝0.3－0.47/18/202114《化工工艺学》第七章尿素４﹒压

7、力◆从反应式知，压力增加对反应有利!P↑◇有利ａ）Ｔ﹑Ｖ一定，ｘ尿随压力增加而剧增。ｂ）高温下，甲铵易分解为CO2、NH3进入气相，使ｘ平下降，故：Ｐ操>Ｐ甲铵平衡。◇不利当P增至一定程度，ｘ平趋于定值。若P剧增，ｘ平不增加或很少。但：ａ）因动力消耗增加，故成本增加；ｂ）高压下，甲铵对设备腐蚀加剧。故：ａ）水法：Ｐ(18-20MPa)ｂ)CO2法：Ｐ(13-14MPa)7/18/202115《化工工艺学》第七章尿素５﹒惰气含量、填充度●ＣＯ２中含有Ｎ２、Ｈ２、Ｏ２等，量多，使X平减小。要求：ＣＯ２>98.5%●液体占合

8、成塔之高度即填充度。保持适当Ｈ，可保持X平一定。7/18/202116《化工工艺学》第七章尿素6﹒反应时间τ、生产强度Ｑ★τ↑，使ｘ转↑，Ｑ↓;★τ↑，而ｘ转↓，Ｑ↑。工业上取Ｑ：10-12t/dm3t：0.6-0.8h即可。7/18/202117《化工工艺学》第七章尿素二﹒合成反应液的分解与分解气的冷凝回收合成反应液除产品尿素