化工工艺学 - 尿素.ppt

《化工工艺学》 第七章 尿素 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 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﹒与甲醛缩合生成脲醛塑料 二﹒用 途 1﹒肥料 2﹒工业上用 3﹒作动物饲料 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 ② ＣＯ２气提法 ③ＮＨ３气提法 ④变换气气提法 ⑤等压循环法 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﹒气提法分解甲铵原理 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 （一）反应机理 Ⅰ)甲铵的生成 2NH3(l)+CO2(g)≒NH4COONH2(l)+119.2KJ/mol Ⅱ)甲铵脱水生成尿素 NH4COONH2(l)≒CO(NH2)2(l)+H2O(l)-15.5KJ/mol （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)　 H2O(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% （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。 （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、填充度 6、反应时间、生产强度 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。 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 -4.5 ②CO2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。 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＝0.6－1.2 　　 ｂ）二氧化碳气法 L＝4 时，ｗ＝0.