化工工藝學(xué)第2章氮肥(編輯修改稿)
2025-01-17 01:59 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 率 ? 若將塔內(nèi)流動設(shè)計(jì)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。 ? 塔內(nèi)篩板較多，可以看成是由若干個串聯(lián)的、混合的小室組成。雖每個小室接近理想混合型，但就整個塔來說，其流動狀況卻接近理想置換型。生產(chǎn)實(shí)踐表明，當(dāng)物料停留時間相同時，有篩板的塔的效率比無篩板塔高得多。當(dāng)轉(zhuǎn)化率相同時，有篩板的塔生產(chǎn)強(qiáng)度大，物料停留時間較短。 5. 未反應(yīng)物的回收及副反應(yīng) ? (1)未反應(yīng)物的回收 ? 為了有效利用原料，必須將產(chǎn)物尿素與甲銨的混合物中的甲銨分離出來循環(huán)利用。 ? 甲銨分解化學(xué)反應(yīng) ? NH4COONH2(l) = 2NH3(g) + CO2(g) ? 反應(yīng)是吸熱的，減壓和加熱有利于甲銨的分解。純固體甲銨的離解壓力與溫度的關(guān)系可用下式 ? lgP = 2748/T + () 式中 P的單位為 。 分解溫度過高，氣相中含水量增多，不利于提高轉(zhuǎn)化率。分解壓力過低，使冷凝吸收效率下降，增加動力消耗。工業(yè)上多用多段減壓方式。 ? 全循環(huán)法工藝甲銨分解率 a、總氨蒸出率 aNH分解氣中含水量 GH2O與分解溫度 t的關(guān)系如下： ? 中壓段分解壓力為 ~ ? a = + – 2 ? aNH3 = ? GH2O= 1010 t ? 低壓段分解壓力為 ? a = + – 105 t 2 ? aNH3 = + 105 t 2 ? GH2O= 1011 t ? 采用氣提法流程時，系統(tǒng)理論操作壓力為 ? 式中 PS為純甲銨分解壓力。 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。 3/12 )(23 CONHsyyPP ?? ? ? ?ssCONHsp PPyyPK 2313/123/1233/123?????????????????() (2) 尿素合成副反應(yīng) ? 在尿素生產(chǎn)過程中，主要有兩類副反應(yīng)：尿素縮合反應(yīng)和水解反應(yīng)。 ? 尿素縮合成縮二脲反應(yīng) ? 2CO(NH2)2 = NH2CONHCONH2 + NH3 ? 用結(jié)晶法加工尿液時，可利用縮二脲在尿素溶液中具有一定溶解度來控制適宜的結(jié)晶溫度和尿液濃度，盡可能使縮二脲保留在溶液中，獲得含縮二脲很低的結(jié)晶尿素。含縮二脲的母液送合成塔使其中縮二脲部分分解，縮二脲不致在體系中積累。 ? 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。C以下時，尿素水解緩慢；溫度到100 176。C時尿素水解速度明顯加快；溫度在 145 176。C以上時，水解速度劇增。尿素濃度低時，水解率大。氨也有抑制尿素水解的作用，氨含量高的尿素溶液的水解率低。 尿素生產(chǎn)工藝流程 ? 1. 水溶液全循環(huán)法工藝流程 ? (1)Stamicarbon 水溶液全循環(huán)法 ? 水溶液全循環(huán)法是將未反應(yīng)的氨和二氧化碳用水吸收生成甲銨或碳酸銨水溶液返回合成系統(tǒng)的生產(chǎn)方法。典型工藝流程如圖 . 圖 ? 未轉(zhuǎn)化物需兩段分解，三段吸收，流程較長且分解壓力不高，分解氣的冷凝熱除小部分被利用外，其余須用冷卻水移走，能耗較高。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。 2. 氣提法尿素生產(chǎn)工藝流程 ? (1)氣提原理 ? 氣提法是水溶液全循環(huán)法的發(fā)展，在簡化流程、熱能回收、延長運(yùn)轉(zhuǎn)周期和減少生產(chǎn)成本等方面比全循環(huán)法優(yōu)越。合成反應(yīng)液加熱分解所需溫度太高，降低壓力降低了分解溫度，但又使循環(huán)動力增加。 ? 氣提法是在高壓下操作的帶有化學(xué)反應(yīng)的解吸過程。氣提中甲銨分解 ? NH4COONH2 (l)= 2NH3(g) + CO2(g) ? 只要供給熱量、降低 NH3或 CO2的分壓都可使反應(yīng)向右進(jìn)行。 ? 甲銨分解后由于溫度較高，氨可從液相中逸出。CO2與氨作用生成甲銨鹽量也減少，從而間接可逐出 CO2。 ? 如通入惰性氣體，同樣降低 CO2和 NH3的分壓，也可使甲銨分解，可用合成氨生產(chǎn)中的變換氣。生產(chǎn)中多用 CO2。 ? (2)Stamicarbon CO2氣提法流程 ? 此法是目前建廠最多，生產(chǎn)能力最大的方法。其流程如圖 。 ? 流程主要特點(diǎn)： ? CO2氣提，省去了中壓分解回收系統(tǒng)，簡化了流程。 ? b. 高壓冷凝器冷凝溫度高，熱能利用好；返回合成塔水量少，有利于轉(zhuǎn)化；高壓液可自流至合成塔，節(jié)省動力 . ? c. 合成塔操作壓力較低，節(jié)省動力。 ? 不足是氨碳比較低影響轉(zhuǎn)化率，高架設(shè)備維修不便。 圖 圖 氨汽提法工藝流程 ? 主要工序 : 尿素的合成和高壓回收 , 尿素的提純和中、低壓回收，尿素的濃縮與造粒，水解和解吸等。 ? 尿素合成和高壓回收 ? C02加入少量空氣后進(jìn)人離心式 C02壓縮機(jī) K1， 加壓 (絕對壓力 )到 16MPa(絕 )送入尿素合成塔 R1。液氨分兩路送出：一路到中壓吸收塔 C1；另一路液氨加壓到 22MPa(絕 ),送往高壓液氨預(yù)熱器 E7，用低壓蒸汽冷凝液預(yù)熱 。 預(yù)熱后的液氨作為甲銨噴射泵 L1的驅(qū)動流體 ， 利用其過量壓頭 ， 將甲銨分離器 V1壓力稍低的甲銨液 ， 升壓到尿素合成塔壓力 。 ? 出合
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