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angle瑞
2013-04-11 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《工艺ppt》,可适用于工程科技领域

尿素尿素小组成员:黎洪双廖武磊马晓娟马莲芳马瑞目前在国内外市场上尿素一般以颗粒形式进行销售生产开发大颗粒尿素已被多年的实践证明是提高尿素产品质量的重要途径并已成为今后尿素生产技术改造的发展趋势尿素的主要性质尿素的主要性质物理性质尿素化学名称为脲或碳酸酰分子式为CO(NH)分子量为纯尿素中氮的质量分数为。纯尿素为白色无臭的针状或棱柱状结晶体工业或农业品为白色略带微红色固体颗粒无臭无味。密度.gcm。熔点.℃。溶于水、醇稍溶于乙醚和脂。溶解度随温度的升高而增加尿素的主要性质尿素的主要性质化学性质尿素在强酸溶液中呈弱碱性可与酸作用生成盐。在高温下可进行缩合反应生成缩二脲、缩三脲和三聚氰酸。加热至℃分解产生氨气同时变为氰酸。因为在人尿中含有这种物质所以取名尿素。尿素在水中会进行水解。最后成为氨和二氧化碳。但常温下水解速度很慢。生产缩二脲的方程式:NHCONH=NHCONHCONHNH(减低压力升高温度和延长加热时间都会加速缩二脲的生成)尿素与直链有机化合物作用生成络合物。在盐酸作用下尿素同甲醛反应生成甲基尿素在中性溶液中与甲醛作用生成二甲基尿素。尿素的主要用途尿素的主要用途尿素最主要的用途是用作肥料世界上的尿素都用作肥料尿素中氮的质量分数在以上尿素在土壤中的水分和微生物作用下转变成碳酸铵。进一步水解及硝化供作物吸收。在此过程中分解出的二氧化碳也可被农作物吸收利用。工业上尿素产量用作工业原料主要作为高聚物的合成材料可生产三聚氰胺甲醛树脂用作塑料喷漆粘合剂添加剂医药工业中尿素可制氨基甲酸酯酰脲。造影显影剂止痛剂漱口水甜味剂等石油工业中尿素可用于生产石油炼制的脱蜡剂纺织工业中尿素可用于生产含脲聚合物也可作纤维素产品的软化剂尿素还可用作炸药的稳定剂选矿的起泡剂也可用于制革颜料生产尿素的生产基本原理尿素的生产基本原理基本原理:尿素合成反应的化学平衡由液氨和二氧化碳气体直接合成尿素的总反应方程式NH(L)CO(L)=CO(NH)(L)HO(L)Q这是一个可逆的放热反应。该反应分两步进行。第一步由氨与二氧化碳生成氨基甲酸铵NHCOONH简称甲铵。反应式如下:NH(L)CO(L)=NHCOONH(L)Q这是一个可逆的强放热反应。生成甲铵的反应速度比较快容易达到动态的化学平衡达到平衡时甲铵可达以上。第二步由甲铵脱水生成尿素反应式为NHCOONH(L)=CO(NH)(L)HO(L)Q这是一个可逆的吸热反应反应速度较慢需在液相中进行即使达到了化学平衡也不能使全部甲铵都脱水转化为尿素转化率一般只能到~。因此这个反应是生成尿素的控制反应。由于原料氨和二氧化碳不能完全合成尿素因此就存在未反应物的分离回收和循环利用问题。影响尿素的合成反应的因素影响尿素的合成反应的因素、温度:当氨碳比和水碳比一定二氧化碳平衡转化率只决定于温度在通常的操作条件范围内平衡转化率随温度的升高而增加但增加幅度越来越小当达到某一温度后转化率反而下降。目前使用的工业流程中的合成温度为~℃两种技术路线。()高温、高压、高转化率路线优点是一次通过的转化率高分离循环的负荷较小能耗较低但设备费用高。()低温、低压、低转化率路线动力消耗及设备投资较低但分离循环方面负荷较大。氨碳比在其他条件相同时提高进料的氨碳比二氧化碳的转化率升高。当氨碳比增加到一定程度随氨碳比的继续增高效果逐渐下降。提高氨碳比的优点:()抑制缩二脲的生成()降低物系介质的腐蚀性()有利于调节操作的热平衡。不利影响:()氨碳比升高物系饱和蒸汽压升高导致操作压力升高加大机组和泵的负荷。()提高氨碳比提高了二氧化碳的转化率但降低了氨的转化率未反应氨的循环回收增加了输送设备的负荷加大了能耗。水碳比水碳比较高不利于尿素的生成因而在生产中力求降低水碳比。但水碳比的提高也有有利的方面:()提高水碳比可降低平衡压力降低操作压力。()水碳比的提高提高了液相物系的沸点提高了气相物系的冷凝温度有利于热能的回收。、压力压力不是独立变量当原料配比和温度一定时平衡压力一定因而在实际操作过程中操作压力稍高于平衡压力。、反应时间就平衡角度来说反应时间越长反应越接近平衡但反应时间过长单位时间生产能力下降因而反应时间的长短通常通过综合考虑得出。、原料纯度()原料液中氨的纯度一般都很高质量分数不低于其中N、H含量不高于。()二氧化碳原料气的CO体积分数不低于(干基)硫化物含量不高于mgm。合成液未反应物的分离和回收未反应物的回收循环主要包括分解和回收两部分。尿素合成液的分解目的是将NH和CO尽可能转入气相往往是减压和加热两个手段同时采用。回收循环一般采用多级原则最后得到基本不含NH和CO的尿素水溶液。全循环法的分类水溶液全循环法:水吸收未反应物气提法:用气体分解甲铵将分解物带回系统热气循环法:减压热气状态下将未反应物返回气体分离循环法:将未反应物先分离后选择吸收后返回浆液循环法:将分解的氨与CO用无水介质返回等压循环法:采用氨与CO的两次气提。尿素生产基本流程图尿素生产基本流程图传统生产工艺流程讨论:未转化物循环:需两段分解三段吸收流程较长且分解压力不高分解气的冷凝热除小部分被利用外其余须用冷却水移走能耗较高。此外循环甲铵液量大甲铵泵易腐蚀且发生结晶堵塞时操作维修麻烦。水溶液全循环法的优点动力消耗少(液态循环)不消耗贵重溶剂投资省。水溶液全循环法的缺点能量利用率差(没有充分回收热量)一段甲铵泵腐蚀严重(-℃)流程过于复杂(个循环段)。气提法定义:通过气提剂的作用在与合成等压的条件下使反应液中未转化的甲铵具有较高的分解率的方法。气提中甲铵分解:NHCOONH(l)=NH(g)CO(g)只要供给热量、降低NH或CO的分压都可使反应向右进行。分类:二氧化碳气提法氨气提法变换气气提法。典型流程:荷兰斯塔米卡邦公司。气提法尿素生产工艺流程气提法尿素生产工艺流程CO气提法优点:①用原料气CO气提气提效率高使未转化的大部分直接返回少量残余物在一次低压分解循环即可回收省去中压循环简化流程。②合成压力低节省压缩机和泵的动力。③高压圈内高压冷凝器的余热温度高用来副产蒸汽有利于能量的利用降低蒸汽和冷却水的消耗。CO气提法缺点:①CO转化率低循环量大。②设备腐蚀严重易爆炸。氨气提法(意大利)用氨气作合成反应液的气提剂。操作工艺条件:压力:MPa温度:~℃氨碳比:~水碳比:~转化率:左右。氨气提法优点:①提高氨碳比提高原料CO的转化率并有助于提高气提效率。②通过热气提方式使相当多的未转化物直接返回。③高压圈内高压冷凝器副产蒸汽有利于能量的利用。④合成系统采用高氨碳比有助于减轻设备腐蚀少加防腐空气。氨气提法缺点:①氨气提效率不高不如CO气提②需要设中压分解循环流程长设备较多。氨汽提法工艺主要包括:a尿素的合成和高压回收b尿素的提纯和中低压回收c尿素的浓缩与造粒d水解和解吸以及辅助设施等尿素的结晶与造粒尿素的结晶与造粒尿素的结晶利用尿素的溶解度随温度的降低而降低的关系将在较高温度下得到的尿素溶液冷却可析出结晶再通过离心分离干燥得到尿素产品。结晶尿素的生产方法:常压结晶法和真空结晶法①常压结晶法:是在常压下将尿素溶液浓缩至~尿素饱和溶液送入结晶器冷却至~℃有晶体析出再经干燥即可得到水含量小于的尿素结晶产品。优点:常压结晶法的设备少流程简单缺点:结晶热得不到利用蒸汽和冷却水消耗大。②真空结晶法:可以有效地利用尿素结晶热并在低温下使尿素溶液水分蒸发。操作条件:MPa、℃。尿素的造粒农业上使用的尿素一般是具有一定粒度的颗粒。粒状的优点:流动性好不易吸潮和结块便于散装储存和运输。造粒方法:①造粒塔造粒②造粒机造粒()、造粒塔造粒将℃尿素含量为的溶液送至几十米高的造粒塔顶部有喷头将其喷洒与自下而上的空气对流换热将其冷却得到尿素颗粒落到地面温度为~℃通常粒度为~mm。造粒塔造粒优点:①生产能力大(~td)②操作简单③生产费用低。造粒塔造粒缺点:①有污染(粉尘)②机械强度不够。)、造粒机造粒优点:①造粒机所得到的产品的水分和缩二脲含量低于造粒塔产品②产品颗粒大小可调节③强度高为造粒塔产品的~倍更便于散装运输④对环境污染小。缺点:生产能力小(td)。)晶种造粒可以改进产品质量提高尿素颗粒的粒度均匀度和冲击强度还可以使尿素中水的质量分数降低~晶种加入量约为㎏h,晶种粒子要求小于um。为防止造粒过程结块可往尿液中加甲醛甲醛在蒸发工序前或后加入即可其数量要保证最终产品中质量分数不大于

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