化工企業過程裝備與控制工程專業生產實習報告

4.3.3.2 尿素合成工藝條件的選擇

4.3.3.2.1 過剩氨

過剩氨是比較化學反應量所多的氨,常以百分率表示,或表示。過剩氨可以使反應的平衡趨向生成尿素的一方,使產率提高。過剩氨也可以合成速度加快,提高尿素產率,過剩氨的存在,可與系統中的水結合,從而降低了水的濃度,抑制了副反應的發生。

過剩氨的存在,帶走了一部分氨基甲酸銨的生成熱,不僅有利於反應平衡趨向生成尿素的方向,提高尿素產率,而且有利於維持塔內反應的自熱平衡,簡化了合成塔的結構,過剩氨的存在,抑制了氫酸和氫酸氨的生成,降低了對合成塔的腐蝕。但過剩氨的存在也帶來一些不利影響:

過剩氨的增加過大,二氧化碳轉化率增加率也逐漸增加,並且提高了合成塔內反應系的平衡壓力:

過剩氨的增加,會破壞反應物的自然平衡,為維持合成塔內頂定溫度,就必須提高濃氨預熱溫度;

過剩氨的增加,會是反應混合物的比重下降,所需反應釜的容積加大,處理未生成尿素的反應物的設備也更大,動力消耗增加。

因此,在尿素水溶液全循環法中比一般在3.5-4.1。

水份

水是尿素合成過程中的產物,水存在可以降低氨基甲酸銨的熔點,有利於尿素的合成,氨基甲酸銨可以溶解在水中,故可以消除氨基甲酸銨的堵塞現象。

但是從化學反應平衡考慮,過量水的存在阻止合成反應向著生成尿素的方向移動,促進氨基甲酸銨水解等付反應的進行。造成co2轉化率的下降,甚至引起合成與分解的操作條件惡性循環,水的存在也使合成塔腐蝕加劇。因此在水溶液全循環中,正常生產時避免向合成塔內送水,在過剩氨回收和液相循環中,也應力求減少水分進入合成塔,在工業生產中進行合成塔物料為1/0.65。

4.3.3.2.2 的純度

的純度低,不僅會降低的轉化率,而且會造成合成塔的腐蝕,生產實踐證明 %在86-100%時,純度每下降1%的轉化率下降0.6%左右。因此生產中過頂二氧化碳的純度要在98%以上。

溫度和壓力

溫度越高尿素達最大產率的時間越短,即反應速度越快,合成塔的生產強度也就提高,但溫度越高,尿素產率的提高逐漸減慢,同時反應溫度的提高也必須使合成系統的平衡壓力提高,腐蝕速度增加,為保證尿素在液相中生成和一定的反應速度,對設備製造和防腐問題,合成塔的操作溫度控制在185-190℃為宜。

合成塔的操作壓力,必須大於操作條件下的平衡壓力,否則會使氨基甲酸銨離解,溶液中氨氣化,轉化率下降,但操作壓力過高,會使動力消耗增加,設備製造強度加大。因此合成塔的操作壓力高於其操作條件下平衡壓力10-30氣壓較好。

4.3.3.3 未反應成尿素物質的分離和回收

在合成塔中比為4時,約有65%的 和33%的氨轉變成尿素,其餘的氨和二氧化碳則以氨基甲酸銨,游離二氧化碳和游離氨的形式存在於合成後尿素熔融物種,這部分物質必須同尿素分離,以便循環利用。

為了把未反應生成尿素的從尿水熔融物分離出來,一般採用逐段降壓和提溫的方法,有利於 的溜出,但壓力的選擇,還必須考慮到,的回收,為年度的控制還必須考慮到高溫對設備的腐蝕,溫度和壓力的選擇都不宜太高太低。

為了把分離出來的回收,通常是在不同溫度,不同壓力,是用水和氨水,把 吸收,生成甲胺和氨水,然後返回尿素合成塔。