化工生产技术课件6.1PPT.ppt

;表5-1 化学肥料的品种; ; 尿素的用途非常广泛，它不仅可以用作肥料，而且还可以用作工业原料以及动物的饲料。 尿素是目前使用的含氮量最高的化肥。尿素属中性速效肥料，长期施用不会使土壤发生板结。其分解释放出的CO2也可被作物吸收，促进植物的光合作用。 在土壤中，尿素能增进磷、钾、镁和钙的有效性，且施入土壤后无残存废物。; 对原料液氨的要求，其质量分数为：氨＞99.5％，水＜0.5％，油＜10 mg/kg。 对原料二氧化碳气的要求为：CO2含量＞98.5％（体积分数）H2S含量＜15mg/m3。;一、 尿素合成的基本原理;工业生产中通常是以尿素的转化率作为衡量尿素合成反应进程的量度。 由于实际生产中都是采用过量的氨与二氧化碳反应，因此通常是以二氧化碳为基准来定义尿素的转化率，即：;水溶液全循环法是我国大中型企业生产尿素的主要方法。 水溶液全循环法尿素生产主要包括四个基本过程：①氨和二氧化碳原料的供应及净化；②氨和二氧化碳合成尿素；③未反应物的分离与回收；④尿素溶液的加工。 将未反应的氨和二氧化碳用水吸收生成甲铵或碳酸铵水溶液再循环返回合成系统。;1.温度 尿素合成的控制反应是甲铵脱水，它是一个微吸热反应，提高温度甲铵脱水速度加快。温度每升高10℃，反应速度约增加一倍，因此从反应速率角度考虑，高温是有利的。 由生产实践表明，平衡转化率开始时随温度升高而增大，若继续升温平衡转化率逐渐下降。 综合进行考虑，目前工业上通常选择185—200℃作为尿素合成塔反应温度。;; 2.氨碳比 氨碳比是指反应物料中NH3／CO2的摩尔比，用a表示。 NH3过量能提高尿素的转化率，因为过剩的NH3促使CO2转化，同时能与脱出的H20结合成氨水，使水排除于反应之外，这就等于移去部分产物，因此平衡向生成尿素的方向移动。 从反应速度来看，提高氨碳比防止甲铵分解和尿素的水解，抑制了副反应的进行，从而加快了甲铵的脱水速度。缩短了反应时间。 水溶液全循环法氨碳比一般选择在3.5～4.5之间 ; 3.水碳比 水碳比是指合成塔进料中H2O/CO2的摩尔比，常用符号b来表示。 水的来源有两方面：一是尿素合成反应的产物，???是水溶液全循环法中，一定量的水会随同未反应的NH3和CO2返回合成塔中。 从平衡移动原理可知：水量增加，不利于尿素的形成．它将导致尿素平衡转化率下降。工业生产中，总是力求控制水碳比降低到最低限度。 水溶液全循环法中，水碳比一般控制在0.7-1.2。;4.操作压力 尿素合成总反应是一个体积减少的反应，因而提高压力对尿素合成有利，尿素转化率随压力增加而增大。 但合成压力也不能过高，因压力与尿素转化率的关系并非直线关系，在足够的压力下，尿素转化率逐步趋于一个定值，压力再升高，转化率增加很少，但同时压缩的动力消耗增大，生产成本提高，高压下甲铵对设备的腐蚀也加剧。 水溶液全循环法操作压力一般为20MPa。;;5.反应时间 在反应条件下，甲铵生成反应速率极快，而且反应比较完全，但甲铵脱水反应速率很慢，反应很不完全。所以尿素合成反应时间主要是指甲铵脱水生成尿素反应时间。 为了使甲铵脱水反应进行得比较完全，就必须使物料在合成塔内有足够的停留时间。但是反应时间过长，生产能力下降，同时甲铵的不稳定性增加，尿素缩合反应加剧，且甲铵对设备的腐蚀也加剧。 由下图可以看出，尿素反应时间在40 min之内，停留时间对转化率有明显的影响，反应时间太短，转化率明显下降。但物料停留时间超过1h，转化率凡乎不再变化。 因此，一般反应时间为40-60min。;;四、水溶液全循环法尿素合成工艺流程;液氨经液氨升压泵将压力提高至2.5 MPa，通过液氨过滤器除去杂质，送入液氮缓冲槽中与循环系统来的液氨混合，混合后压力约1.7 MPa进入高压氨泵，将液氨加压至20MPa。高压液氨经预热器加热到45～55℃，然后进入第一反应器8。 二氧化碳原料气（含CO298％以上）在进气总管内先与氧混合。加入氧气是为了防止腐蚀合成系统的设备，加入量约为二氧化碳进气总量的0.5%体积）。 混有氧的二氧化碳进入气液分离器6，将气体中的水滴除去，然后进入二氧化碳压缩机7，将气体加压至20MPa，此时温度为125℃ ，再进入第一反应器8与液氨和循环来的甲铵溶液进行反应，约有90%左右的二氧化碳生成甲铵，反应放出的热量使溶液温度升到170～175℃，进人合成塔9，未反应的二氧化碳在塔内继续反应生成甲铵，同时甲铵脱水生成尿素。 物料在塔内停留一小时左右,二氧化碳转化率达62-64%。含有尿素、过量氨，末转化的甲铵、水及少量游离二氧化碳的尿素溶液从塔顶出来，温度约为190℃左右，经自动减压阀降压，再进入循环工序。;五、未反应物的分离与回收;降低压力或提高温度对甲铵的分解是有利的