化工工藝學(xué)第2章氮肥-全文預(yù)覽
【正文】 反應(yīng)向右進行。此外，循環(huán)甲銨液量大，甲銨泵易腐蝕，且發(fā)生結(jié)晶堵塞時，操作維修麻煩。尿素濃度低時，水解率大。 ? 另一副反應(yīng)－水解反應(yīng) ? CO(NH2)2 + H2O = NH4COONH2 ? NH4COONH2 + H2O = (NH4)2CO3 ? (NH4)2CO3 = 2NH3 + CO2 + H2O ? 總反應(yīng)式 CO (NH2)2 + H2O = 2NH3 + CO2 ? 當(dāng)溫度在 60176。 平衡常數(shù)關(guān)系推出的： ? 從上式可看出，當(dāng)用純 CO2或 NH3來氣提時，都可使壓力趨于無窮，理論上甲銨可完全分解。 分解溫度過高，氣相中含水量增多，不利于提高轉(zhuǎn)化率。當(dāng)轉(zhuǎn)化率相同時，有篩板的塔生產(chǎn)強度大，物料停留時間較短。 ? 置換型與混合型合成塔轉(zhuǎn)化率對比 ? 置換型 0 20 40 60 80 90 95 100 ? 混合型 0 19 35 49 63 71 76 80 ? 塔內(nèi)篩板數(shù)與物料停留時間的關(guān)系 ? 篩板數(shù) 0 1 3 7 ? 停留時間 /min 25 22 17 ? 合成塔篩板數(shù)與轉(zhuǎn)化率的測定值 ? 篩板數(shù) 0 2 6 ? 平衡轉(zhuǎn)化率 ? 若將塔內(nèi)流動設(shè)計為置換型，在達(dá)到同樣轉(zhuǎn)化率的條件下，置換型所需的反應(yīng)容積比混合型反應(yīng)容積小得多。高徑比越大，塔越細(xì)長，越趨于置換型； 。 ***ln*2*1 xxxxxxxxtk????? )()1( 2221 wxxVFkxVFkVFdxr ??????() () ? (2)合成塔內(nèi)的傳質(zhì)過程 ? 合成塔內(nèi)壓力高，傳質(zhì)速率快，氣體流動快。如選擇較低壓力，則平衡溫度較低， CO2轉(zhuǎn)化率下降。 ? 圖中 Y點表示一適宜操作點。壓力固定時， NH3和 CO2體系的相圖如圖 。 圖 圖 ? 最低平衡壓力下的氨碳比經(jīng)驗式： ? amin=+103 () ? 全循環(huán)法，合成塔頂壓力約 ；汽提法，合成塔頂壓力約 。 圖 ? (3)壓力的影響 ? 對液相反應(yīng)壓力影響很小。C. 170 180 190 200 210 ? (2)組成的影響 ? CO2過量影響小，氨過量提高轉(zhuǎn)化率明顯。 ?? RTK ?? RTK 圖 Mavrovic 平衡轉(zhuǎn)化率算圖 2. 影響尿素合成反應(yīng)化學(xué)平衡的因素 ? (1)溫度的影響 ? 溫度較低時平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增加 ，在 195~200176。 K2 K4 1000/T logK 1000/T logpNH3* ? 尿素合成總反應(yīng)． ? 2NH3(l) + CO2(l) = CO(NH2)2(l) +H2O(l) ? 化學(xué)平衡常數(shù)的經(jīng)驗關(guān)系為： ? () ? 或 () ? K取決于 K3和甲銨離解常數(shù) K1。 ? 上述公式間相互有誤差，一個重要原因是忽略了惰性氣體影響。 ? 二氧化碳平衡轉(zhuǎn)化率 ? x=++106t3+ () ? 式中 a,b分別為初始反應(yīng)物中氨碳、水碳摩爾比； t 為反應(yīng)溫度， 176。 尿素生產(chǎn)基本原理 ? 1. 尿素合成反應(yīng)的化學(xué)平衡 ? 工業(yè)合成尿素的反應(yīng)通常認(rèn)為分兩步 ? 2NH3(aq)+CO2(aq)=NH4COONH2(aq) 快 ? NH4COONH2(aq)=CO(NH2)2(aq)+H2O 慢 ? 第一反應(yīng)放熱很多， ?H1=。但當(dāng)有氨時，壓力為 ~脲和氨可逆向生成尿素。 ? 尿素在強酸溶液中呈弱堿性，能與酸作用生成鹽?；すに噷W(xué)第 2章 化工工藝專業(yè) 第 2章目錄 ? 氮肥 ? 尿素 ? 硝酸銨 ? 磷酸和磷肥 ? 鉀肥 ? 復(fù)合肥 氮肥 ? 尿素是最主要的化學(xué)肥料，農(nóng)業(yè)需求大，產(chǎn)量大，工業(yè)規(guī)模大，生產(chǎn)技術(shù)先進。尿素有吸濕性，易潮解。 ? 尿素水溶液持續(xù)加熱可生成縮二脲 ? 2NH2CONH2 = NH2CONHCONH2 + NH3 ? 降低壓力、升高溫度和延長加熱時間都會加劇上述反應(yīng)。尿素實際上是在土壤中轉(zhuǎn)變成碳酸銨后水解及硝化被植物吸收的。幾個平衡計算的經(jīng)驗公式如下。C條件得出的公式為 ? x=+++ () ? 注意上式平衡轉(zhuǎn)化率以百分?jǐn)?shù)表示。 ? 用上述公式計算時先計算在氣相中的量，再計算液相中實際氨碳比和水碳比，然后代入轉(zhuǎn)化率公式求解。但溫度很高， K1為主，溫度升高使甲銨濃度下降，所以總平衡常數(shù)有一個最大值，此時的平衡轉(zhuǎn)化率最高。 ? 工業(yè)生產(chǎn)中 ， 除考慮平衡轉(zhuǎn)化率外 ， 還要考慮腐蝕等 ， 一般為180 ~200176。全循環(huán)法 ~ ，汽提法 ~。 ? 平衡壓力與組成的關(guān)系很復(fù)雜，實驗得出的關(guān)系如圖 。 3. 尿素合成過程的相平衡 ? 另一個經(jīng)驗公式為： ? ? 氣相氨碳比 ? 氣相中可忽略尿素和水，液相中將尿素和水看成一個組分，可將體系簡化為三組分。 圖 圖 Y ? 從圖中可看出，當(dāng)壓力和溫度不變時，體系吸
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