尿素生产技术第一章1027.ppt

二、尿素生产技术发展 1773年 化学家鲁埃勒(Rouelle)将人尿蒸发并再用酒精抽提后首次得到尿素结晶。 1828年 德国化学家武勒(Wohler)采用氰酸与氨反应得到了白色结晶-尿素。在人类历史上，这是第一次用人工方法从无机物制得有机化合物尿素，打破了当时流行的“生命力论”，成为现代有机化学兴起的标志。用人工方法从无机物制得尿素，这对科学是一大贡献。 继此之后，又出现了制备尿素的其他方法。唯一成为当代尿素工业化基础的是由NH3和CO2合成尿素的反应（NH3和CO2相遇成为氨基甲酸铵、长时加热 NH4COONH2 = NH2CONH2 + H2O） ——1868年俄化学家巴札罗夫发现。 1922年 以NH3和CO2直接合成尿素的方法实现工业化生产。世界上第一座以NH3和CO2为原料生产尿素的工业装置。德国法本公司( I. G. Farben)在奥堡(Oppau)建成并投入生产，采用热混合气压缩循环方法。 二、尿素生产技术发展 2NH3+CO2 CO(NH2)2+ H2O+Q 反应受到化学平衡的限制，NH3和CO2合成只能部分转化为尿素（转化率），反应物中有未反应的NH3和CO2存在。 生产尿素常分为以下四个步骤： ① NH3与CO2原料气的供应及净化； ② NH3与CO2合成尿素； ③ 未反应物的分离与回收； ④ 尿素溶液的加工。 二、尿素生产技术发展 未反应物的回收利用问题： 按未反应物分离与回收的方法不同，分为：不循环法、半循环法、全循环法、气提法。 20世纪初，工业规模的合成氨生产开始形成，相继出现了各种生产尿素的工业装置。 20世纪30年代，建成了具有相当规模的连续不循环法尿素装置，即所谓一次通过法。 二、尿素生产技术发展 40年代，出现了半循环法和高效半循环法工艺。半循环法回收未反应的过剩氨，高效半循环法还回收部分氨基甲酸铵。 50年代，出现了全循环法——尿素生产原料获得回收利用的飞跃。全循环法曾经有过多种类型: 1) 热气循环法。未反应的NH3 和CO2 以气态从合成液中逐出，以热气体混合物的形式进入压缩机加压，再返回合成塔循环使用。由于NH3和CO2 的混合物在较低温度下会产生氨基甲酸铵结晶而堵塞管道，所以必须在高温下进行压缩操作。该流程工艺简单，但动力消耗大,腐蚀严重。这种方法早已不用。 二、尿素生产技术发展 2)悬浮液循环法（矿物油全循环法）。氨基甲酸铵以在矿物油中悬浮的形式返回合成塔。此法亦弃之不用。 3) 气体分离循环法。从合成液中逐出的未反应的NH3 和CO2 气体混合物经选择性吸收剂分离，再分别返回系统，这可以防止NH3 与CO2 化合而出现结晶的可能性，吸收液再生后循环使用。作为选择吸收氨的吸收剂有硝酸尿素水溶液、磷酸铵水溶液、重铬酸氨水溶液等。作为选择吸收CO2 的吸收剂有乙酸胺水溶液、热碳酸钾水溶液等。这种方法是可行的，但流程复杂，能耗高。 二、尿素生产技术发展 4) 水溶液全循环法。未反应的NH3 和CO2以气态形式与尿素水溶液分离后，用水吸收为水溶液，再用泵送回系统，包括气液分离、液体吸收、气体冷凝等几个步骤。该工艺比前述几种方法简单，因而发展比较快。 1956年由斯塔米卡邦设计的第一家工业规模的尿素厂投入生产。1958年凯洛格公司(Kellogg) 在美国使用蒙特卡梯尼的全循环工艺建成了日产200 t 的尿素工厂。1958 年日本建设的全循环法尿素工厂也开始运行。当时较有名的技术还有美国的凯米科法(Chemico) 、杜邦法(Du Pont) 和瑞士的伊文达法( Inventa) 等。 二、尿素生产技术发展 5) 气提法——尿素生产发展过程又一次飞跃。 20世纪60年代初期，斯塔米卡邦与DSM的研究中心一起开发了新的尿素工艺———二氧化碳气提法，并于1967 年建成工厂投入生产，使尿素生产的能耗大为降低。 意大利的SnamProgetti 也于1966 年建成了第一个以NH3作为气提气的氨气提法尿素工厂(日产70 t) ，其设备采用框架式立体布置，而且NH3直接加入气提塔底部，为第一代氨气提法。70 年代中期SNAM改进了设计，设备改为平面布置，而且也不直接向气提塔加入气氨，即所谓的自气提工艺或称为第二代氨气提法工艺。 二、尿素生产技术发展 1980年日本三井东亚又开发了一项结 合传统的水溶液全循环法和气提法特点的 新工艺，即节资降能新工艺，简称ACES。 20世纪80