尿素生产简图(彩色工艺流程图)
尿素合成的基本原理ppt课件
InKi = 8200/ T - 13.24
(3-11)
只要知道平衡时的温度和反应前液相中的n(NH3)／n(CO2)，
就能计算出氨基甲酸铵的生成量。
设反应前液相中二氧化碳为Imol、氨为amol、二氧化碳转化
为氨基甲酸铵的生成率为x，平衡温度为T（K）。则
故只要知道T及a值，就可以根据以上公式求出平衡时氨基甲 酸铵的生成率x。
4
上述两个反应中，第一个反应为快速放热反应，反应程 度很大，生成溶解态的氨基甲酸铵(简写AC，甲铵)；第二 个脱水生成尿素(Urea，简写Ur)的反应为慢速吸热反应， 且为显著可逆反应。
2NH3(l)+CO2(g) ≒CO(NH2)2(l)+H2O(l) 可逆、放热、体积 减小的反应
5
二、氨基甲酸铵的性质
3
NH2COONH 4 (l) NH2CONH 2 (l) H2O(l) 15.5kJ.mol 1
控制反应 氨基甲酸铵的脱水是一个微吸热的可逆反应。氨基甲酸铵脱水 生成尿素的反应速率比较缓慢，要用较长的时间才能达到平衡。根 据化学平衡理论可知，即使达到化学平衡也不能使氨基甲酸铵全部 脱水转化为尿素，总反应速率的快慢取决于氨基甲酸铵脱水的速率， 因此该反应是合成尿素过程申的控制反应或称之为控制步骤。氨基 甲酸铵脱水生成尿素的反应必须在液相中进行，即氨基甲酸铵要呈 熔融状态（或液体），这是尿素合成反应的首要条件。
第三章 尿素的合成
合成尿素的主要原料
合成尿素的主要原料是液氨和气体二氧化碳。 氨（NH3）在常温常压下为无色、具有特殊刺激气味
的气体，易溶于水并呈碱性。在低温高压下易液化， 当温度低于-77.7℃以下时，氨可以成为具有臭味的无 色结晶体。 二氧化碳（CO2）常温常压条件下是一种具有窒息性 的无色气体，在一定条件下可以液化，在强烈冷却时 可以变为固体（俗称干冰）。
尿素生产工艺流程
尿素生产工艺流程尿素是一种重要的化肥，广泛应用于农业生产中。
下面是尿素生产的工艺流程。
尿素生产的工艺流程主要包括合成氨、尿素合成和后处理三个步骤。
第一步是合成氨。
合成氨是尿素生产的基础，也是最关键的环节。
合成氨工艺主要有煤气化法、重整法、电解法和催化氢化法等。
其中，催化氢化法是目前较为常用的合成氨方法。
第二步是尿素合成。
在尿素合成过程中，合成氨和二氧化碳反应生成尿素。
尿素合成反应主要有两个步骤：尿素化和解离。
尿素化反应是指将合成氨和二氧化碳在高温高压条件下进行反应，生成尿素。
解离反应是指将合成好的尿素溶液经过蒸汽加热分解，生成氨和二氧化碳，然后冷却结晶得到尿素结晶。
尿素化反应和解离反应需要通过催化剂来促进。
第三步是后处理。
尿素生产后处理主要包括尿素浓缩、破乳、析出、离心、干燥和固化等工序。
尿素浓缩是通过真空蒸发或加热蒸发的方法，将尿素溶液中的水分蒸发掉，得到浓缩尿素溶液。
破乳是将浓缩尿素溶液中的微小气泡破裂，得到较为纯净的尿素液体。
析出是将尿素液体通过冷却结晶，得到尿素结晶。
离心是将尿素溶液中的固体颗粒与溶液分离。
干燥是将分离的尿素结晶通过加热蒸发溶剂，去除溶剂中的水分。
固化是将干燥后的尿素结晶通过造粒或均化等处理，制成颗粒状的尿素肥料。
总的来说，尿素生产的工艺流程包括合成氨、尿素合成和后处理三个步骤。
合成氨是尿素生产的基础环节，尿素合成是将合成氨和二氧化碳反应生成尿素，后处理是对尿素溶液进行浓缩、破乳、析出、离心、干燥和固化等处理。
这些工艺流程的顺利进行，能够确保尿素的质量和产量，为农业生产提供优质的化肥。
尿素生产工艺及技术特点
尿素生产工艺及技术特点3.1 概述当代尿素生产，不论是采用哪种流程，基本由六个工艺单元，即原料供应、尿素的高压合成、含尿素溶液的分离过程、未反应氨和二氧化碳的回收、尿素溶液的浓缩、造粒与产品输送和工艺冷凝液处理，其基本过程如图3-1所示。
原料CO2和NH3被加压送到高压合成圈，反应生成尿素，二氧化碳转化率在50%~75%范围，此过程被称为合成工序；分离过程与未反应物回收单元承担着把未转化为尿素的氨和二氧化碳从溶液中分离出来，并回收返回合成工序，因此这两个单元被统称为循环工序；最后在真空蒸发和造粒设备中把70%~75%的尿素溶液经浓缩加工为固体产品，称为最终加工工序。
图3-1 尿素生产基本流程尽管尿素生产的基本过程相似，但在具体的流程、工艺条件、设备结构等方面，不同工艺存在一定的差异。
迄今世界各地的尿素工厂，绝大多数都是由几家工程设计公司所开发设计的，已形成几种典型的工艺流程，典型的有荷兰斯太米卡邦（Stamicarbon）公司的水溶液全循环CO2气提法、意大利斯那姆（Snamprogetti）公司的氨气提法和蒙特爱迪生集团公司的等压双循环工艺（IDR）、日本三井东亚—东洋工程公司的全循环改良“C”法和改良“D”法及ACES 法、美国尿素技术公司UTI的热循环法尿素工艺（HR）等。
但不论是哪种工艺流程，生产过程中主要原料NH3和CO2的消耗基本上是相同的，其流程的先进与否主要表现在公用工程即水、电、汽的消耗上。
尿素生产流程的改进过程，实质就是公用工程消耗降低的过程。
目前国内建有尿素装置200多套，规模分为大型(48万吨/年以上)、中型(11万吨/年以上)、小型 (4万吨/年以上)。
中、小型尿素装置均采用国内的水溶液全循环技术，大型装置多采用国外引进工艺技术。
在国内的大型尿素装置工艺技术中，多数采用CO 2气提工艺和氨气提工艺。
目前设计的采用CO 2气提工艺和氨气提工艺的尿素装置，其尿素氨耗基本接近于理论水平，公用工程消耗更低，相对于传统的设计，其投资更低。
尿素工艺流程课件
煤炭合成法是利用煤炭高温裂 解产生合成气，然后通过氨合
成反应生成尿素。
两种方法的主要区别在于原料 和工艺条件的不同。
尿素生产工艺流程图解
• 尿素生产工艺流程图包括以下几个主要步骤：原 料气制备、合成、分离、提纯、造粒和包装。
尿素生产工艺流程图解
具体流程如下
1. 原料气制备：将天然气或煤炭裂解产生合成气，经过净化处理后用于后续合成反 应。
高温水制备与运输
高温水制备需使用专门设备，运输需使用专门管道或水桶。
尿素合成塔及反
03
机理
尿素合成塔的构造与工作原理
要点一
尿素合成塔的构造
要点二
尿素合成塔的工作原理
尿素合成塔通常由反应室、冷却器、分离器、循环泵和输 送泵等组成。反应室是核心部分，用于完成尿素的合成反 应。冷却器用于降低反应温度，分离器则用于分离反应产 物。循环泵用于将未反应的氨和二氧化碳循环至反应室， 输送泵则将合成的尿素输送到下游工序。
品质量的影响。
03
发展趋势
尿素生产过程的智能化与自动化水平的提升将成为未来发展的趋势，将
有助于提高尿素的产量和品质，降低生产成本，提高企业的经济效益和
市场竞争力。
THANKS.
尿素分子式中含有一个氨基和 一个羰基，因此它是一种二元 碱，能与酸反应生成盐。
尿素是一种中性肥料，适用于 各种土壤和作物，广泛应用于 农业生产。
尿素的生产方法与技术
01
02
03
04
尿素的生产方法主要有两种： 天然气合成法和煤炭合成法。
天然气合成法是利用天然气高 温裂解产生合成气，然后通过
氨合成反应生成尿素。
尿素合成塔的工作原理是高压、高温条件下，将氨和二氧 化碳反应生成尿素。首先，将氨和二氧化碳的混合气体送 入反应室，在高温高压下进行反应。反应生成的尿素和未 反应的氨、二氧化碳以及水蒸气经过冷却器降温后进入分 离器。在分离器中，水和尿素分离，水通过循环泵返回反 应室继续参与反应，而尿素则通过输送泵送至下游工序。
产万吨水溶液全循环法生产尿素工艺设计方案
摘要由于具有生产工艺简单，生产操作易于掌握；生产设备容易制造，投资较省；施用后见效快，增产显著等特点，尿素在各种肥料新品种不断涌现的情况下产销量仍持高不下。
本设计介绍了尿素的性质、用途、生产方法和发展状况，详细描述了水溶液全循环法生产尿素的工艺流程，重点介绍了尿素的工业生产的过程，并对单位质量参加反应的原料进行物料衡算和热量衡算，以期获得低耗能、低污染、高产出的尿素生产工艺。
关键词：尿素，全循环，发展，工艺流程一、概述（一）尿素的物理化学性质和用途1．尿素的物理性质分子式：CO(NH2)2，分子量60.06，因最早由人类及哺乳动物的尿液中发现，故称尿素。
纯净的尿素为无色、无味针状或棱柱状晶体，含氮量为46.6%，工业尿素因含有杂质而呈白色或浅黄色，工业或农业品为白色略带微红色固体颗粒无臭无味。
密度1.335g/cm3。
熔点132.7℃。
超过熔点则分解。
尿素较易吸湿，贮存要注意防潮。
尿素易溶于水和液氨，其溶解度随温度升高而增大。
2．尿素的化学性质易溶于水、醇，不溶于乙醚、氯仿。
呈微碱性。
可与酸作用生成盐。
有水解作用。
在高温下可进行缩合反应，生成缩二脲、缩三脲和三聚氰酸。
加热至160℃分解，产生氨气同时变为氰酸。
因为在人尿中含有这种物质，所以取名尿素。
尿素含氮(N)46％，是固体氮肥中含氮量最高的。
尿素在酸、碱、酶作用下（酸、碱需加热）能水解生成氨和二氧化碳。
对热不稳定，加热至150~160℃将脱氨成缩二脲。
若迅速加热将脱氨而三聚成六元环化合物三聚氰酸。
（机理：先脱氨生成异氰酸（HN=C=O），再三聚）。
在氨水等碱性催化剂作用下能与甲醛反应，缩聚成脲醛树脂。
与水合肼生成氨基脲2NH3+CO2→NH2COONH4→CO(NH2)2+H2O粒状尿素为粒径1~2毫米的半透明粒子，外观光洁，吸湿性有明显改善。
20℃时临界吸湿点为相对湿度80％，但30℃时，临界吸湿点降至72.5%，故尿素要避免在盛夏潮湿气候下敞开存放。
尿素生产工艺 图文详解
尿素生产工艺图文详解1性质：尿素：学名为碳酰二胺，分子式为CO（NH2）2，相对分子量为60.06。
因最早由人类及哺乳动物的尿液中发现，故称为尿素。
纯净的尿素为无色、无味、无臭的针状或棱柱状的晶体，含氮量46.6%，工业尿素因含有杂质而呈白色或浅黄色。
尿素的熔点在常压下为132.6℃，超过熔点则分解。
尿素较易吸湿，其吸湿性次于硝酸铵而大于硫酸铵，故包装、贮存要注意防潮。
尿素易容于水和液氨，其溶解度随温度升高而增大，尿素还能容于一些有机溶剂，如甲醇、苯等。
2用途：尿素的用途非常的广泛，它不仅可以用作肥料，而且还可以用作工业原料以及哺乳动物的饲料。
2.1尿素是目前使用的固体氮肥含氮量最高的化肥；2.2在有机合成工业中，尿素可用来制取高聚物合成材料，尿素甲醛树脂可用于生产塑料漆料和胶合剂等；在医药工业中，尿素可作为生产利尿剂、镇静剂、止痛剂等的原料。
此外，在石油、纺织、纤维素、造纸、炸药、制革、染料和选矿等生产中也要尿素；2.3尿素可用作牛、羊等动物的辅助饲料，哺乳动物胃中的微生物将尿素的胺态氮转变为蛋白质，使肉、奶增产。
但作为饲料的尿素规格和用法有特殊的要求，不能乱用。
3原料来源：生产尿素的原料主要是液氨和二氧化碳气体，液氨是合成氨厂的主要产品，二氧化碳气体是合成氨原料气净化的的副产品。
合成尿素用的液氨要求纯度高于99.5%，油含量小于10PPm，水和惰性气体小于0.5%并不含催化剂粉、铁锈等固体杂质。
要求二氧化碳的纯度大于98.5%，硫化物含量低于15mg/Nm3。
4生产方法：水溶液全循环法.5生产原理：5.1化学及热、动力学原理：液氨和二氧化碳直接合成尿素的总反应式为: 2NH3(l)+CO2=CO(NH2)2+H2O这是一个放热体积减小的反应,其反应机理目前有很多的解释,但一般认为,反应在液相中是分两步进行的.首先液氨和二氧化碳反应生成甲铵,故称其为甲铵生成反应:2NH3(l)+CO2(g)=NH4COONH2(l)该反应是一个体积缩小的强放热反应.在一定的条件下,此反应速率很快,容易达到平衡.且此反应二氧化碳的转化率很高.然后是液态甲铵脱水生成尿素,称为甲铵脱水反应:NH4COONH2(l) =CO(NH2)2(l)+H2O该反应是微吸热反应,平衡转化率不是很高,一般为50%-70%.此步反应的速率很慢是尿素合成中的控制反应.5.2工艺条件选择：根据前述尿素合成的基本原理可知,影响尿素合成的主要因素有温度、原料的配方压力、反映时间等.5.2.1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,故提高温度、甲铵脱水速度加快.温度每升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.目前应选择略高于最高平衡转化率时的温度,故尿素合成塔上部大致为185～200℃;在合成塔的下部,气液两相间的平衡对温度起者决定性的作用.操作温度要低于物系平衡的温度.5.2.2氨碳比工业生产上,通过综合考虑,一般水溶液全循环法氨碳比应选择在4左右,若利用合成塔副产蒸汽,则氨碳比取3.5以下. 5.2.3水碳比水溶液全循环法中,水碳比一般控制在0.6～0.7;（1）操作压力一般情况下,生产的操作压力要高于合成塔顶物料和该温度下的平衡压力1～3Mpa.对于水溶液全循环法,当温度为190℃和NH3/CO2等于4时,相应的平衡压力是18Mpa左右,故其操作压力是一般为20Mpa左右.反应时间对于反应温度为180～190℃的装置,一般反应时间是40～60min,其转化率可达平衡转化率的90～95%.对于反应温度为200℃个装置,反应时间一般为30min左右,其转化率也接近于平衡转化率.6工艺流程：由于目前普遍采用水溶液全循环法生产尿素下面就简述水溶液循环法生产尿素的流程.图3-19是目前在我国得到广泛应用的中压、低压两段分解水溶液全循环法直接造粒尿素工艺流程图。
尿素的生产工艺流程
尿素的生产工艺流程
尿素是一种常用的无机化合物，广泛应用于化肥、化工、医药等领域。
其生产工艺流程通常包括以下几步：
1. 合成气制备：通过天然气、石油或煤炭等燃料的气化反应，产生合成气（一氧化碳和氢气的混合物）。
2. 氨制备：将合成气经过催化转化反应，生成氨气。
常用的氨合成催化剂是铁、镍、铑的合金。
3. 尿素合成：将氨气与二氧化碳反应生成尿素。
尿素合成反应通常采用一种称为“尿素合成反应”的过程，该过程包括高温高压、催化和再循环等步骤。
4. 氨回收：由于尿素合成反应中的氨气未完全转化为尿素，剩余的氨气需要从尿素产物中回收利用。
常用的回收方法是采用蒸汽脱氨或萃取等工艺。
5. 精制和成品制备：通过混合、结晶、干燥等工艺对尿素进行精制和成品制备。
最终得到的尿素产品可以根据需要进行粒度调整、添加剂等工艺。
需要注意的是，尿素的生产工艺流程可能会根据不同的生产厂家和技术路线有所差异，上述流程仅为一般性描述。
另外，为了提高生产效率和产品质量，尿素生产工艺流程中常常采用先进的自动化控制系统和能源回收装置。
尿素生产方法原理--尿素的合成PPT
NH3一C02一H 20 —NH 2CONH2四元相图结构
在NH3一C02一H 20三元系中加人高沸点 组分NH2CONH2或NH2CONH2和H20混合物后，即成为
NH3一C02一H 20 —NH 2CONH2四元系。在尿素合成 反应过程中系指三元系发生合成反应而成的过渡
态相图和稳态相图(平衡态)。
35
实际合成相图是由二元相图演变而来 超临界NH3-CO2二元共沸相图的形状结
以及气液相平衡变化规律，是尿素合成实际相图 NH3一CO2一H 2O三元系以及NH3一CO2一H 2O — NH2CONH2四元系相图的基础。
36
2、NH3一C02一H 20 三元相图结构
在NH3一C02二元系中加入高沸点难挥 发组分H20后，即成为NH3一C02一H 20三元系，是 尚未生成尿素的介稳态相图。随着H20的进入，二 元物系的沸点会进一步升高，因而原来的二元相 图形状会发生如下变化：沸腾环上移；相图的液 相范围会进一步扩大；二元共沸点温度升高，共 沸点组成的NH3／CO2略微升高。通常将NH3一C02一 H 20三元系表示为NH3一C02(H2O／CO 2为定值)似 二元系。
16尿素合成过程中相平衡关系对于合成和回收未转化物的工艺条件的确定是十分重要的相图的分类按组分数划分单组分系统二组分系统三组分系统按性质组成划分蒸气压组成图沸点组成图熔点组成图温度按组分间相互溶解情况划分完全互溶系统部分互溶系统完全不互溶系统相律用图解的方法表示出来即用相平衡状态图研究由一种或数种物质所构成的相平衡系统的性质如沸点熔点蒸汽压溶解度等与条件如温度压力及组成等的函数关系这种关系的图叫相图phasediagram
相图的分类
单组分系统 按组分数划分 二组分系统
三组分系统
化工工艺学--尿素生产原理
31
《化工工艺学》 第七章 尿素
11-12
三．水溶液全循环法特点
优点：循环动力消耗较小、投资省、
不耗费贵重溶剂。
缺点：①能量利用率低；
② 一尿甲铵泵腐蚀严重； ③ 流程过于复杂。
32
《化工工艺学》 第七章 尿素
11-12
第四节：气提法尿素生产工艺
前述水法具有能耗大、成本高、甲铵泵腐蚀严重、流 程复杂等缺点。气提法是针对水法缺点而产生的。
8
《化工工艺学》 第七章 尿素
2006-11-12
¾（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)
一段吸收塔气体（ＮＨ３、惰气)经氨冷器冷却，冷
下液氨送氨贮槽，不凝气(少量ＮＨ３、惰气）进惰气洗
塔，洗下的氨液返回一吸收塔。
30
《化工工艺学》 第七章 尿素
11-12
2）尿素蒸发造粒系统 流程示意(图)
一段蒸发器在250mmHg(绝) 、
130℃下，尿液浓度达95-96%； 二段蒸发器在25mmHg、137--140℃ 下，尿液浓度达99.7%。
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；
13
ｄ、控制自热平衡，维持最适宜反应温度。
《化工工艺学》 第七章 尿素
11-12
３﹒水碳比
¾ 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 。
尿素工艺流程 PPT课件
尿素生产流程有多种，最早实现工业化的方法是不循环法 和部分循环法，后来被水溶液全循环法代替，又出现各种 气提法流程。虽然方法、其实现的工艺流程和工艺条件不 同，但生产原理是相同的。主要介绍尿素生产的工艺流程、 主要设备和操作条件。
一、不循环法和部分循环法
尿素生产工业化早期实现的是不循环和部分循环流程，两 种方法在生产尿素时必定伴有大量副产物生成，此种流 程已不再采用。
5
(二)溶液全循环改良C法
1．工艺流程（见296-297页图）
日本三井东压/东洋工程全循环改良C法，是传统水溶液全 循环法的改进，生产低缩二脲含量尿素产品，也生产常规 尿素产品。
2．主要设备（尿素合成塔）
尿素合成塔操作条件：压力23-25MPa、温度190-200℃， 氨碳比4，水碳比0.37，转化率约72%，外壳应用保温材料 改良C法的尿素合成塔采用高径比为18的空塔，用钛作衬 里，耐高温腐蚀。
❖ 2．Ｐ：Ｐ降低使甲铵分解，对过量氨蒸出及吸收有利，气 ❖ 提效率提高，但为节省能耗，常选用Ｐ气提=Ｐ合成。 ❖ 3．液气比：即进入气提塔尿素液与ＣＯ２的重量比。它由
合成反应本身的加料组成确定，不可任意改变。生产中为保 证每根管子内的正常流量，防止管子造成严重腐蚀，一 般 气提塔内液气比控制在4左右。 ❖ 4．停留时间：生产上以接近1min为宜。
二、水溶液全循环法
❖(一)传统水溶液全循环法
❖(二)溶液全循环改良C法
1
(一)传统水溶液全循环法
1．工艺流程（见294页图）
2．主要设备（尿素合成塔）
合成塔工艺操作条件:压力20-22MPa、温度190-200℃，氨碳 比4-4.5，水碳比0.6-0.7，转化率约62-64%，应符合高压 容器要求，外壳应用保温材料 大中型尿素工厂采用衬里式合成塔 合成塔外筒为多层卷焊受压容器，内部衬有一层耐腐蚀的 不锈钢板，隔离尿素甲铵腐蚀介质，外壳保温，防止热量 外散。 优点：容积利用率高，耐腐蚀材料用量少，操作方便。 最早采用空塔，不设置内件，塔高径比较大。后采用高径 比小的塔，常设置混合器或筛板等内件，减少返混的影响。
尿素的合成(PPT-58)
二、尿素概述
❖ 1、尿素的性质与用途 ❖ 2、尿素的储存与质量标准 ❖ 3、国内尿素生产现状 ❖ 4、国内尿素装置技术现状与进步
1、尿素的性质
❖ 尿素的本意是尿液中的精华，尿素是哺乳类动物蛋 白质代谢后的产物。 1773年，罗埃尔（Rouelle） 发现，1828年维勒（Wöhler）首次人工合成尿素。
❖ ⑷ 压力
❖ 在尿素的合成过程中，高温下的甲铵容易分解为氨和 二氧化碳，从而使尿素的转化率下降，所以尿素在合 成过程中操作压力必须大于其平衡压力。
❖ 平衡压力值是不固定的，它NH3/CO2、温度不同，平 衡压力也不同。温度对平衡压力影响如图4-4所示。
❖ 系统平衡压力与物料的NH3/CO2有关，而且在每一温 度下，都有一最低平衡压力。
根据平衡移动原理可知，氨碳比增加会增加平衡 转化率，其关系如图4-3所示。
❖ 采用过量氨还可以与水作用，降低水的活度，使 平衡向生成尿素和方向进行。
❖ 过量氨可控制合成塔自热和维持合适的反应温度。
❖ 系统内过量氨还可抑制副反应，并能降低腐蚀作 用。但是NH3/CO2＞5.63时，随着氨碳比的增加， 平衡转化率反而降低。
三、尿素合成生产技术
❖ 1、 尿素生产原料 ❖ 2、尿素合成的基本原理 ❖ 3、影响尿素合成反应平衡的因素 ❖ 4、尿素合成副反应及控制
三、尿素合成生产技术
❖ 目前，工业上都采用液氨和二氧化碳为原料，在高温高 压条件下直接合成尿素。我国尿素生产中小型氮肥厂主 要采用水溶液全循环法。该法是将未反应的NH3和CO2 用水吸收生成甲铵水溶液循环返回系统，四个步骤：
❖ 因为：当温度超过这一范围时，甲铵离解反应逐渐变为控制过程， 随温度的升高甲铵脱水生成尿素的平衡常数K’反而减小，甲铵浓 度下降，从而降低了尿素转化率，出现最大转化率的温度范围大 约是190~200℃
尿素合成ppt课件
28
尿素合成
2、NH3/CO2（分子比） 较高的氨碳比虽然能获得较好的尿素转化率，
但过高的氨碳比必然要提高尿素合成的平衡压力， 增加动力消耗，同时还会增加系统回收氨的负荷， 增加设备，此外还必须考虑尿素合成塔的热平衡。 因为一般采用自热平衡式尿素合成塔，当氨碳比 过多时有可能引起自热平衡的破坏，使反应温度 下降，转化率下降。因此只有选择最大尿素生成 速度时的氨过剩率为最适宜。对二氧化碳汽提法 流程NH3/CO2以2.9左右为宜。
甲 尿氨液和、尿
尿液、
尿液
尿
高
液 H2O
H2O
中
H2O
低
蒸液
造
压
压
压
发
粒
合
分
分
系
系
成
解
解
统
统
尿液的浓度： 尿液的浓度： 尿 液 的 浓 度
50%左右
60%左右
70%左右
尿液的浓度 96%以上
CO2 NH3
成品包装
3
尿素合成
在化学肥料中，以氮肥需要量最大，应用最
广：尿素是氮肥中的一个重要品种，按国家规定， 肥料尿素的规格如下，氮含量不小于46％，缩二 脲含量不大于0.9％，含水量不大于0.3％，粒度在 φ1～2.5毫米之间要占90％以上。
随着H20和NH2CONH2的生成，三元物系的沸点 进一步升高，原三元相图形状会发生如下变化：
38
尿素合成
NH3一C02一H 20 三元相图结构
在NH3一C02二元系中加入高沸点难挥发组分 H20后，即成为NH3一C02一H 20三元系，是尚未生 成尿素的介稳态相图。随着H20的进入，二元物系 的沸点会进一步升高，因而原来的二元相图形状 会发生如下变化：沸腾环上移；相图的液相范围 会进一步扩大；二元共沸点温度升高，共沸点组 成的NH3／CO2略微升高。通常将NH3一C02一H 20 三元系表示为NH3一C02(H2O／CO 2为定值)似二元 系。
尿素生产工艺流程
尿素生产工艺流程
一、氨合成
1.原料：天然气、煤、重油等。
2.反应原理：在高温高压下，原料经过催化反应生成氨气。
3.反应过程：将原料经过压缩、加热、催化等反应过程，最终生成氨气。
4.注意事项：控制反应温度、压力等参数，避免催化剂中毒等问题的发生。
二、尿素合成
1.原料：氨气、二氧化碳。
2.反应原理：在高温高压下，氨气和二氧化碳经过催化反应生成尿素。
3.反应过程：将氨气和二氧化碳分别压缩到高压下，加入催化剂进行反应，生
成尿素。
4.注意事项：控制反应温度、压力等参数，保持催化剂的活性。
三、后处理
1.原料：尿素溶液。
2.处理过程：将尿素溶液进行蒸发、结晶、干燥等处理，得到尿素产品。
3.注意事项：控制蒸发温度、结晶时间等参数，确保产品质量符合要求。
3.2-尿素PPT课件
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提高氨碳比不利面： 增大氨碳比，提高了CO2转化率，但对NH3来说， 转化率下降了，即增加了未反应NH3的循环量。
减小了合成塔的处理能力；循环回收时，增加了 输送设备的负荷，加大了回收工序的负荷和能耗。
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三、水碳比
水溶液全循环法的H2O:CO2=0.7-1.2 CO2气提法的H2O:CO2=0.3-0.35
压力的高低直接影响动力的消耗和有关设备的结构， 所以压力的选择是尿素生产经济性的重要决定因素 之一。
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五、反应时间
尿素合成的反应时间一般为：40min左右。 反应时间就是反应物料在合成塔内的停留时间。
停留时间长，出口转化率高；时间过长，转化率也 并无太大的提高，而且单位时间通过合成塔的物料 相应减少，合成塔的生产强度下降。
1) 热气循环法。未反应的NH3 和CO2在高温下以 热气体混合物的形式直接加压，再返回合成塔循 环使用。该流程工艺简单，但动力消耗大，腐蚀 严重。已不用。
2) 悬浮液循环法。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。
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3) 气体分离循环法。未反应的NH3 和CO2 气体混合 物经选择性吸收剂分离，分别返回系统，吸收液再 生后循环使用。 选择吸收NH3的吸收剂：硝酸尿素水溶液、磷 酸铵水溶液、重铬酸氨水溶液等。 选择吸收CO2 的吸收剂：一乙酸胺水溶液、热 碳酸钾水溶液等。这种方法可行，但流程复杂，能 耗高。
NH3、CO2，不利于反应进行，降低了转化率。(大 体上，“惰性”气体含量每增加1%，转化率约降
低0.6%。)
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尿素生产简图(彩色工艺流程图)
1
同一段差不多
3.
去常压吸收塔
氨水来自氨水槽
6.氨水解吸
解吸废水
去界区
中压蒸汽来自外管250℃2.4Mpa
流程说明
1、液氨加压
来自界区的液氨在取样分析后由高压泵加压到14Mpa送往高压喷射器
2、反应阶段
液氨作为喷射动力，将来自高压洗涤器的甲铵液一起带入高压甲铵冷凝器，在其中生成甲铵CO2+2NH3 ⇌NH4•COONH2反应放热，回收一部分热量让反应平衡向正反应偏移;反应后的气体跟液体直接通往合成塔底部，在合成塔（14Mpa 183℃）中生成尿素NH4•COONH2 ⇌CO (NH2)2+H2O 反应吸热,而气体CO2+2NH3 ⇌NH4•COONH2反应放热，所以合成塔中自热平衡，且合成塔中设有多层塔板，防止返混；反应生成的尿素-甲铵液体从合成塔底部取样分析后去汽提塔顶部，与下层来的高压CO2逆流接触，在高温以及CO2气体带动下，甲铵液被进一步分解，尿素及甲铵液从汽提塔底部取样分析后去往精馏塔，在精馏塔中循环加热，促进甲铵液进一步分解，出来的尿素溶液浓度大约为68%，取样分析后进入闪蒸罐（常压），闪蒸出CO2/NH3/H20,尿素溶液流进尿素贮罐。
3、尿素造粒
尿素贮罐的尿素溶液取样后打到一段蒸发加热器（0.03Mpa 13 0℃）尿素溶液中的气体水分充分分解、蒸发，出一段加热器的尿素溶液浓度大约为95%，然后流进二段蒸发加热器（0.003MPa 140℃）
. 继续加热浓缩,出来的尿素为熔融状态（99.7%），取样后送到造粒系统直接做成颗粒状，包装存储。
4、其他说明
过程中产生的气体回收利用，或者去排气筒，用过程中产生的溶液吸收后返回氨水槽，不能吸收的气体排大气。
.;。
化肥厂生产过程及工艺流程
化肥厂生产过程及工艺流程煤制合成氨、尿素C+0.5O2→COC+O2→CO2CO+H2O→CO2+H2H2+N2→NH3CO2+2NH3→CO(NH2)21全厂流程简介煤空气供热站蒸汽渣蒸气N2N2空分硫回收S煤备煤煤气化变换低温甲醇洗液氮洗合成压缩CO2氨尿素合成尿素煤制合成氨、尿素流程简图2过程工艺描述（1）水煤浆气化制合成气装置由水煤浆制备工序来的水煤浆送入煤浆槽储存待用。
浓度约为63％的水煤浆通过煤浆给料泵加压输送到气化炉顶部工艺烧嘴，并与空分装置来的纯氧分别进入气化炉在6.5MPa(G)，约1400℃工艺条件下，水煤浆与纯氧进行部分氧化反应，生成粗合成气。
反应后的粗合成气和溶渣进入气化炉下部的激冷室。
在激冷室中，粗合成气经冷却、洗涤，将粗合成气中的大部分碳黑洗去，并和粗渣分开。
出激冷室的粗合成气直接进入文丘里洗涤器和碳洗塔进一步洗涤，除去粗合成气中残留的碳黑，然后将水蒸汽／干气比约1.3～1.5的合成气送至变换工序。
溶渣被激冷室底部通过破渣机进入锁斗，定期排入渣池，渣池设有捞渣机将粗渣捞出，装车运往园区免烧砖项目。
渣池中含细渣的灰水通过渣池泵送至真空闪蒸器。
碳洗塔的液位通过控制进入塔内的灰水量来维持，碳洗塔内的黑水分两股排出，一股黑水去高压闪蒸器；另一股由灰水循环泵送至气化炉也进入高压闪蒸器，黑水经减压，闪蒸出黑水中溶解的气体并通过变换冷凝液加热器回收闪蒸汽的热量，通过高压闪蒸分离器，闪蒸出的气体至变换或火炬，水送入脱氧水槽。
（2）净化装置a.变换变换工序主要反应式为：COS+H2O——CO2+H2S+QCO+H2O——CO2+H2+Q由气化送来粗煤气经煤气水分离器分离掉少量的冷凝液及灰尘后，经中温换热器温度升高至250℃，进第一中温变换炉。
第一中温变换炉分上、下两段，炉内装有两段三层耐硫变换触媒，层间配有煤气激冷管线调温，出第一中温变换炉变换气CO含量为24％(干)，温度为420℃左右。
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尿素贮罐的尿素溶液取样后打到一段蒸发加热器（0.03Mpa 130℃）尿素溶液中的气体水分充分分解、蒸发，出一段加热器的尿素溶液浓度大约为95%，然后流进二段蒸发加热器（0.003MPa 140℃）继续加热浓缩,出来的尿素为熔融状态（99.7%），取样后送到造粒系统直接做成颗粒状，包装存储。
1：液氨控制
2.反应阶段：
3.尿素造粒
4.气体回收（一）
5.气体回收（二）
6.氨水解吸
7.气相回流
8.汽包系统
9.冷凝液系统
பைடு நூலகம்流程说明
1、液氨加压
来自界区的液氨在取样分析后由高压泵加压到14Mpa送往高压喷射器
2、反应阶段
液氨作为喷射动力，将来自高压洗涤器的甲铵液一起带入高压甲铵冷凝器，在其中生成甲铵CO2+2NH3 ⇌NH4•COONH2反应放热，回收一部分热量让反应平衡向正反应偏移;反应后的气体跟液体直接通往合成塔底部，在合成塔（14Mpa 183℃）中生成尿素NH4•COONH2 ⇌CO(NH2)2+H2O 反应吸热,而气体CO2+2NH3 ⇌NH4•COONH2反应放热，所以合成塔中自热平衡，且合成塔中设有多层塔板，防止返混；反应生成的尿素-甲铵液体从合成塔底部取样分析后去汽提塔顶部，与下层来的高压CO2逆流接触，在高温以及CO2气体带动下，甲铵液被进一步分解，尿素及甲铵液从汽提塔底部取样分析后去往精馏塔，在精馏塔中循环加热，促进甲铵液进一步分解，出来的尿素溶液浓度大约为68%，取样分析后进入闪蒸罐（常压），闪蒸出CO2/NH3/H20,尿素溶液流进尿素贮罐。
4、其他说明
过程中产生的气体回收利用，或者去排气筒，用过程中产生的溶液吸收后返回氨水槽，不能吸收的气体排大气。