尿素生產(chǎn)方法原理--合成工藝條件的確定1(編輯修改稿)
2025-02-05 16:02 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 尿塔多孔篩板 多孔篩板型常規(guī)塔板示意圖 塔板的物料流動過程為： 下一層氣液混合物流流經(jīng)塔板截面上小孔以及塔壁與塔板間環(huán)隙上升至上一層塔板，由于截面積突然變小，物料流速大為增加，達到湍流狀態(tài)時，氣液之間得以充分混合，質(zhì)量、熱量的傳遞大為強化，氣態(tài) CO2溶解為液態(tài)的傳質(zhì)速度得到保證。 常規(guī)塔板的缺點如下 ： （ 1）漏液。因漏液，使液體部分返混，塔板效率隨之降低。 （ 2）在增大比表面積方面缺乏措施，破碎大氣泡亦沒有措施，大氣泡易于沿環(huán)隙溝流排出。 尿素合成模型 — Stamicarbon新型塔盤 塔板上 小孔塔盤兼有破碎大氣泡之功能，故流經(jīng)小孔后的氣體提高了比表面 。一方面防止了氣體走短路的溝流現(xiàn)象；另一方面，形成的小氣泡在橫向流動的液體中鼓泡，從而也強化了氣液接觸，加速了氣體 NH3與 CO2在液體中的溶解。 設計了液相升液管，促使氣液物流分開走。 液相走升液管；氣相走特殊設計的塔盤小孔 。 液體流動路線 沿 升液管上升 — 塔板橫向流動 — 升液管 ，蛇形向上流動，防止了漏液和返混。 尿素合成模型 — Stamicarbon新型塔盤 塔盤底 平面的大孔將液體分散成泡沫狀，形成乳化液，與小氣泡充分接觸和高度混合。 在每塊塔板上安裝倒 U形塔盤，頂部和斜面上開小孔；塔盤底平面上開大孔。 液相走大孔，氣相走小孔的路線。 特殊設計的小孔， 讓大氣泡破碎為小氣泡、小氣泡分散成細氣泡，大大增加了氣相分散度和比表面。 這樣的設計既防止了大氣泡的溝流現(xiàn)象，又使氣液之間能夠高度混合。 將未反應的 NH3和 CO2從反應液中分離并回收返回系統(tǒng)，是尿素工業(yè)裝置的重要組成部分， 對提高原料利用率和經(jīng)濟效益起著關鍵作用。 合成液未反應物的分離和回收 從尿素合成塔排出的合成反應液 除了生成的尿素 Ur和水 外，還含有 大量未反應的原料 NH3和 CO2(可認為主要以甲銨 Am和游離氨 NH3形式存在 )。 分離、回收的依據(jù)及方法 方法（措施） 分解：通過 減壓、升溫 、解吸、氣提等手段即可使之從液相轉(zhuǎn)入氣相的這一分離過程。 回收：采用 加壓、降溫 、吸收、冷凝等手段。 從分解過程分出的氣體將再使之轉(zhuǎn)入液相，重新作為合成原料。 依據(jù) 根據(jù) NH3和 CO2相對于尿素和水的易揮發(fā)性和氨基甲酸銨及各種碳酸銨鹽類的易分解性來考慮的。 減壓和加熱。 ? 若單獨減壓而不加熱，為使分解徹底，須降壓到很低的壓力（甚至負壓）； ? 若單獨加熱而不減壓，因氣液分離的溫度不可太高，以免生成的尿素又重新分解，且高溫引起腐蝕加??；則仍會有相當多的 NH3和 CO2保留在液相中。 ? 所以，應當選擇適當?shù)臏囟群蛪毫l件，以使最大限度地將未反應的 NH3和 CO2從液相中逐出。在此，還需注意盡量減少水蒸氣也同時逐出。 分離 ? 將 NH3和 CO2以氣態(tài)形式返回是不可取的，因氣體壓縮功將很高，而且還有在氣體中出現(xiàn)固體結晶 (氨基甲酸銨或碳酸鹽類 )等技術困難。 ? 目前均是將 NH3和 CO2混合氣 (其中不可避免還有水蒸氣 )通過一定條件使之重新冷凝， 或用水吸收成為液體，再用泵把液體 (甲銨液 )送回合成塔，構成回收循環(huán)。 回收 加壓、降溫 ? 其中， 液體吸收氣體的溫度不可太低 ，以防出現(xiàn)固體結晶； 返回系統(tǒng)的水量必須控制最少， 否則進入合成塔的原料中水分會降低尿素合成率，造成大量溶液循環(huán)； 采用多級的理由：若希望一次降壓而把未反應物全部逐出，而降壓后的壓力仍很高，那么就需加熱到很高的溫度，對設備材質(zhì)提出過高的要求，并可能引起尿素的水解或其他不利的副反應。 2．多級原則 定義：反應液 依次減壓和受熱 將 NH3和 CO2分離出去，最后得到基本不含 NH3和 CO2的尿素水溶液，送往蒸發(fā)濃縮。每級的分解氣 通過冷凝或吸收成為液體， 再逐級用泵送到更高壓力的一級 ，最后得到高濃度的甲銨液返回合成塔。 以下依次介紹各壓力等級下的分解回收過程。先研討高壓氣提過程，再研討壓力更低的分解循環(huán)。 將 氣提 技術引入尿素的分離過程，使部分未反應物在 不減壓 (回收亦不加水 )的條件下自行返回系統(tǒng)，使得尿素生產(chǎn)的技術經(jīng)濟指標有了進一步改善。 尿素裝置采用氣提，即在與合成壓力相同的壓力下將合成液中的一部分 NH3和 CO2氣提出來，隨后再冷凝為液體。
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