第一章尿素生产概述
11尿素生产的原理
尿素的合成原料是氨和二氧化碳,这两种原料均来自合成氨装置。尿素合成的条件为:188℃,156MPa,进料氨与二氧化碳的物质的量比是36,水与二氧化碳的物质的量比是0672。
一般认为在合成塔尿素的反应分以下两部进行第一步,氨基甲酸铵的生成。反应式为:
2NH3lCO2gNH4COONH2lQ1第二步,氨基甲酸铵脱水。反应式为:
NH4COONH2lCONH22lH2OlQ2
12尿素生产的方法
由于这两个反应都是可逆反应,因此氨与二氧化碳不可能全部转化为尿素。在工业生产条件下,二氧化碳转化率仅在5070之间3。为了分离和回收未反应的氨和二氧化碳,可将合成熔融物加热分解,使气体逸出。但要将逸出的氨与二氧化碳全部或部分返回合成塔重新合成尿素,这就出现了各种不同的流程。有循环法,半循环法和全循环法。
全循环法又可以分为热气全循环法、矿物油全循环法、气体分离全循环法、水溶液全循环法及汽提全循环法。
气提全循环法又可以分为二氧化碳汽提法、氨汽提法和双汽提法。
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f第二章斯那姆氨汽提工艺
21工艺基本原理
汽提是使尿液中的甲铵按下述反应分解为NH3和CO2的过程:
NH4COONH2l2NH3gCO2gQ
这是一个可逆体积增大的反应4。我们只要能够供给热量,降低压力或降低气相中NH3和
CO2某一组分的分压都可使反应向右方进行,以达到分解甲铵的目的。汽提法是在保持压
力与合成塔相同的条件下,在给热量的同时采用降低气相中NH3和CO2某一组分的过程。
当温度为T℃时,纯态甲铵的离解压力与各组分(NH3和CO2)的分压的关系按以上化学方程式可作如下表示:设总压力为Ps则从反应式中可以看到氨分压为23Ps二氧化碳分压为13Ps如反应式在温度为t℃时的平衡常数为Kt,则
Kt23Ps213Ps427Ps3假如氨和二氧化碳之比不是按2:1状态存在,在温度仍为t℃时,它的总压力为P,其各
组分的分压为:NH3的分压
PNH3总压氨的分子数PXNH3
CO2的分压
PCO2
总压
二氧化碳的分子数P
X
2NH3
XNH3和XCO2分别为气体中氨,二氧化碳的分子分数这样反应式在温度为t℃时平衡常
数应为:
Kt
P
XNH3
2
P
XCO2
P3
X2NH3
XCO2
温度相同,平衡常数应相等,所以当温度为t℃
4
27Ps3
P3
X3NH3
XCO2
P
3
053
X3NH3
XCO2
2
Ps3
但纯甲胺在某一固定温度下离解力为不变的常数C,所以
2
fP053
XX32
NH3
CO2
从此式可以看出,当趋近于1时,则XNH3必趋近于0,就趋近于0,则XCO2趋近于无限大,
就是说当甲铵液用二氧化碳气体通入,气r