化工工艺学-PPT课件

ａ）因动力消耗增加，故成本增加； ｂ） 高压下，甲铵对设备腐蚀加剧。
故：ａ）水法： Ｐ(18-20MPa)
ｂ) CO2法：Ｐ(13-14MPa)
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《化工工艺学》 第七章 尿素
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பைடு நூலகம்
５﹒惰气含量、填充度
●ＣＯ２中含有Ｎ２、Ｈ２、Ｏ２等，量
多，使X平减小。要求：ＣＯ２ >98.5% ●液体占合成塔之高度即填充度。保持
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４﹒压力
◆ 从反应式知，压力增加对反应有利! P↑
◇有利 ａ）Ｔ﹑Ｖ一定，ｘ尿随压力增加而剧增。
ｂ）高温下，甲铵易分解为CO2 、NH3 进入气相， 使ｘ平 下降，故：Ｐ操>Ｐ甲铵平衡。
◇不利 当P增至一定程度，ｘ平趋于定值。
若P剧增，ｘ平不增加或很少。但：
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二﹒用 途

1﹒肥料 2﹒工业上用
3﹒作动物饲料
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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
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NH3 H2 O 回收 CO2
合成
分离 浓缩
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（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
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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１８５２００℃，即略高于 Xmax。
适当Ｈ，可保持X平一定。
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6﹒反应时间τ 、生产强度Ｑ
★ τ ↑ ，使ｘ转↑，Ｑ↓; ★ τ ↑， 而ｘ转↓，Ｑ↑。 工业上取
Ｑ：10-12t/dm3
t：0.6-0.8h即可。
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二﹒合成反应液的分解与 分解气的冷凝回收
第七章
尿 素
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《化工工艺学》 第七章 尿素
第七章
第一节：概述
尿 素
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 B. 水溶液全循环法﹑气提法工艺流程 C. 腐蚀﹑爆炸的产生与防止
合成反应液除产品尿素外，还含有氨气、 二氧化碳、甲铵、水，将合成反应液减压、加 热，即可实现ＣＯ２、ＮＨ３与尿素水溶液的 分离。
1﹒减压分解 2﹒多段冷凝回收（分解气）
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1．减压分解
●Ｔ<１９０℃时，反应还是朝生成甲铵进行 ●Ｔ<１９０℃时，甲铵方可分解，但副反应加快，腐蚀加剧 故需在低于合成压力下操作。 ■工业上采用多段减压加热与多段冷凝吸收 原因①当Ｐ分（<Ｐ反）一定时，随着分解过程之进行， 液相中ＣＯ２、ＮＨ３渐少，相应平衡温度渐高，它就限制 了分解之继续进行；故应再降低压力，直至ＣＯ２、ＮＨ３ 全部气化。 ②ＣＯ２、ＮＨ３降压后又需再升至反应压力，导致能 耗升高。故之。 ■分解的场所：在预分离器和分解塔（蒸馏塔）中进行的。

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%
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（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。
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（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)
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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＝0.3－0.4
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
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（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
H2 O
造粒
尿素成品
图1 尿素生产工艺框图
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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
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A.
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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
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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。