[精选]尿素生产方法原理--合成工艺条件的确定1.pptx

三、合成工艺条件确实定三、合成工艺条件确实定反响反响1:快速强放热可逆反响。其平衡转化率约为快速强放热可逆反响。其平衡转化率约为98%。反响反响2:速度较为缓慢的弱吸热可逆反响，只有在液相中才速度较为缓慢的弱吸热可逆反响，只有在液相中才有明显的反响速度。其平衡转化率为有明显的反响速度。其平衡转化率为55%80%。复习：理论基础复习：理论基础尿素合成反响尿素合成反响尿素合成反响是由以甲铵为中心的两步串联反响构尿素合成反响是由以甲铵为中心的两步串联反响构成的。成的。NH3g+CO2g=NH4COONH2 l 第一步，第一步，第二步，第二步，NH4COONH2l=NH2CONH2l+H2Ol3复习：理论基础复习：理论基础气提法流程气提法流程复习：理论基础复习：理论基础相平衡相平衡尿素合成相图是一个呈马鞍形沸腾环尿素合成相图是一个呈马鞍形沸腾环的超临界共沸相图。在两个沸腾环内的超临界共沸相图。在两个沸腾环内物系呈现气液平衡特性。物系呈现气液平衡特性。NH3CO2体系tx图示意超临界组分相图性质：相图性质：A A点为纯点为纯NHNH3 3系统点；系统点；B B点为纯点为纯COCO2 2系统点，系统点，C C点呈点呈现纯度液相性质；现纯度液相性质；D D点位于气相区，呈现气相性质。点位于气相区，呈现气相性质。E E点处点处于沸腾环内，为气液混合区，混合物在于沸腾环内，为气液混合区，混合物在E E点并不是单相的，点并不是单相的，由气相由气相V1V1和液相和液相L1L1组成。组成。NH3CO2体系tx图局部放大3 3关于气液混合物图中关于气液混合物图中E E点点.对于处于对于处于E E点的气液混合物，点的气液混合物，加热会变成单一气态混合物加热会变成单一气态混合物E E1 1；而冷却则会成为液态混合物；而冷却则会成为液态混合物E E2 2。复习：理论基础复习：理论基础相平衡相平衡加热和冷却加热和冷却:1 1加热溶液图中加热溶液图中C C点。到达点。到达t1t1时，为物系沸点时，为物系沸点C1C1点，当温度到达点，当温度到达t2t2时，系统点时，系统点C2C2别离成气相别离成气相V2V2、液相、液相L2L2。2 2冷却气体图中冷却气体图中D D点。在点。在t3t3时到时到达冷凝点即露点，即点达冷凝点即露点，即点D1D1，当温度，当温度为为t4t4时，时，D2D2分成液相分成液相L3L3和气相和气相V3V3。2 2NHNH3 3COCO2 2H H2 2O OUrUr四元相图结构四元相图结构:在三元系中参加高在三元系中参加高沸点组分沸点组分UrUr，或，或UrUr和和H H2 2O O混合物，指三元系发生合成反响而混合物，指三元系发生合成反响而成的过渡态相图和稳态相图平衡态。成的过渡态相图和稳态相图平衡态。复习：理论基础复习：理论基础相平衡相平衡实际合成相图是由二元相图演变而来的实际合成相图是由二元相图演变而来的1 1NHNH3 3COCO2 2H H2 2O O三元相图结构三元相图结构:参加高沸点难挥发组分参加高沸点难挥发组分H2OH2O，其相图是尚未生成尿素的介稳态相图。，其相图是尚未生成尿素的介稳态相图。尿素合成工艺条件选择尿素合成工艺条件选择合成的工艺条件与后合成的工艺条件与后续的回收循环息息相续的回收循环息息相关。它也决定着整个关。它也决定着整个尿素生产过程的技术尿素生产过程的技术路线。路线。因因此，此，应应先先对对尿尿素素合合成成工工艺艺条条件件系系统统分分析析 第一步，必须弄清楚在尿塔内第一步，必须弄清楚在尿塔内的合成反响是怎样进行的？的合成反响是怎样进行的？第二步，分析各工艺条件对反第二步，分析各工艺条件对反响转化率究竟是如何影响的？响转化率究竟是如何影响的？第三步，确定出最优的反响条第三步，确定出最优的反响条件。件。1 1、温度、温度2 2、氨碳比、氨碳比3 3、水碳比、水碳比4 4、压力、压力5 5、惰气含量、填充度、惰气含量、填充度6 6、反响时间、生产强度、反响时间、生产强度尿素合成工艺条件选择尿素合成工艺条件选择91 1、温度、温度101、温度、温度u 当当a a和和b b一定，一定，COCO2 2平衡转化率只决定于温度；平衡转化率只决定于温度；u 极值温度极值温度topttopt：190-210190-210范围内；随范围内；随a a的增加有所降低。的增加有所降低。u 提高温度：提高温度：有利的方面：促进反响平衡及能提高反响速率有利的方面：促进反响平衡及能提高反响速率不利的方面：提高温度的同时会不得不提高压力，对不利的方面：提高温度的同时会不得不提高压力，对COCO2 2压缩压缩机和液氨泵的要求均会提高，其次反响物的腐蚀性也会随温机和液氨泵的要求均会提高，其次反响物的腐蚀性也会随温度增加，需采用特殊材料作合成塔的衬里，如钛、锆等度增加，需采用特殊材料作合成塔的衬里，如钛、锆等鉴于以上因素，操作温度不能超过鉴于以上因素，操作温度不能超过220 220 11优点：动力消耗及设备投资较低，优点：动力消耗及设备投资较低，缺点：别离循环方面负荷较大。缺点：别离循环方面负荷较大。两种尿素合成的技术路线：两种尿素合成的技术路线：高温、高压、高转化率的路线高温、高压、高转化率的路线低温、低压、低转化率的路线低温、低压、低转化率的路线优点：是一次通过的转化率高，别离循环的负荷较小，优点：是一次通过的转化率高，别离循环的负荷较小，能耗较低；能耗较低；缺点：设备费用高。缺点：设备费用高。2 2、氨碳比、氨碳比13不利影响：不利影响：1 1氨碳比升高，物系饱氨碳比升高，物系饱和蒸汽压升高，导致操作压和蒸汽压升高，导致操作压力升高，加大机组和泵的负力升高，加大机组和泵的负荷。荷。2 2提高氨碳比，提高了提高氨碳比，提高了二氧化碳的转化率，但降低二氧化碳的转化率，但降低了氨的转化率，未反响氨的了氨的转化率，未反响氨的循环回收，增加了输送设备循环回收，增加了输送设备的负荷，加大了能耗。的负荷，加大了能耗。在其他条件相同时，提高进料的氨碳比，二氧化碳的转化在其他条件相同时，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，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。效果逐渐下降。提高氨碳比的优点提高氨碳比的优点：1 1抑制缩二脲的生成；抑制缩二脲的生成；2 2降低物系介质的腐蚀性；降低物系介质的腐蚀性；3 3有利于调节操作的热平衡。有利于调节操作的热平衡。综合以上分析，只有选择最大尿素生成综合以上分析，只有选择最大尿素生成速度时的氨碳比最为适宜：速度时的氨碳比最为适宜：对水溶液全循环法流程氨碳比以对水溶液全循环法流程氨碳比以4.04.0左左右为宜；右为宜；二氧化碳气提法流程氨碳比以二氧化碳气提法流程氨碳比以2.92.9左右左右为宜。为宜。163、水碳比、水碳比 实际生产中：实际生产中：水溶液全循环法中，水碳比一般为水溶液全循环法中，水碳比一般为0.6-0.70.6-0.7；二氧化碳；二氧化碳气提法中，水碳比一般为气提法中，水碳比一般为0.3-0.40.3-0.4。提高水碳比的不利因素：提高水碳比的不利因素：大体上，当水碳比增加大体上，当水碳比增加0.10.1时合成系统转化率下降时合成系统转化率下降1.5%-1.5%-2%2%。水的不利因素随着氨碳比的增加减弱。水的不利因素随着氨碳比的增加减弱。有利因素：有利因素：同样的温度和氨碳比条件下，加大水碳比可降低平衡压同样的温度和氨碳比条件下，加大水碳比可降低平衡压力，即可在较低的压力下操作；力，即可在较低的压力下操作；当压力一定时，水的存在提高了液相物系的沸点，也提当压力一定时，水的存在提高了液相物系的沸点，也提高了液相物系的冷凝温度，有利于热能的回收。高了液相物系的冷凝温度，有利于热能的回收。174、压力、压力压力不是独立变量，当原料配比和压力不是独立变量，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在实际操作过程中操作压力稍高于平衡压力。平衡压力。对水溶液全循环法来说，操对水溶液全循环法来说，操作压力约为作压力约为20MPa20MPa左右；对左右；对于二氧化碳气提法来说，操于二氧化碳气提法来说，操作压力约为作压力约为14MPa14MPa左右。左右。185 5、反响时间、反响时间就平衡角度来说，反响时间越长，反响越接近平就平衡角度来说，反响时间越长，反响越接近平衡，但反响时间过长，单位时间生产能力下降，衡，但反响时间过长，单位时间生产能力下降，因而反响时间的长短通常通过综合考虑得出。因而反响时间的长短通常通过综合考虑得出。工业生产中：工业生产中：o对于反响温度为对于反响温度为180-190180-190的装置，一般确定反响时间的装置，一般确定反响时间为为40-60min40-60min，o对于反响温度为对于反响温度为200200或更高的装置时，反响时间为或更高的装置时，反响时间为30min30min左右。左右。o另外尿素合成反响时间确实定还与合成塔的内部结构另外尿素合成反响时间确实定还与合成塔的内部结构有关。有关。191 1原料液中氨的纯度一般都很高质量分数不原料液中氨的纯度一般都很高质量分数不低于低于99.5%99.5%，其中，其中N N2 2、H H2 2含量不高于含量不高于0.5%0.5%。2 2二氧化碳原料气的二氧化碳原料气的COCO2 2体积分数不低于体积分数不低于98.5%98.5%干基，硫化物含量不高于干基，硫化物含量不高于15mg/m15mg/m3 3。6 6、原料纯度、原料纯度2021四、尿素合成塔结构的研讨四、尿素合成塔结构的研讨1 1、中中小小型型厂厂的的合合成成塔塔为为空空筒筒，不不设设置置内内件件，高高径径比比2020，溶液呈平推流。，溶液呈平推流。2 2、大型厂装有多孔塔板、大型厂装有多孔塔板设置塔板的目的：设置塔板的目的：防止物料反混防止物料反混 加强两相的接触加强两相的接触工业尿塔处于气液两相流的原因：工业尿塔处于气液两相流的原因：不管何种尿素流程，从化学平衡角度来考察，尽不管何种尿素流程，从化学平衡角度来考察，尽管管COCO2 2生成甲铵的转化率高达生成甲铵的转化率高达97%97%98%98%，但不能使，但不能使COCO2 2全部转化为甲铵，合成液中确实含有少量游离全部转化为甲铵，合成液中确实含有少量游离态的态的COCO2 2，至少还有，至少还有2%2%3%3%的的COCO2 2呈游离态存在，并呈游离态存在，并最终进入气相。最终进入气相。尿素合成模型尿素合成模型热力学模型热力学模型尿素合成塔物流状态处于气液两相流状态下的热力学模型。尿素合成塔物流状态处于气液两相流状态下的热力学模型。模型可分为三个阶段模型可分为三个阶段 工业尿素合成反响热力学模型顶部到达化学平衡态时，甲铵生成量基本上与进口区的分解量相等顶部到达化学平衡态时，甲铵生成量基本上与进口区的分解量相等 进口区气液两相流形成区反响区尿素生成区出口区尿素达化学平衡尿素合成模型尿素合成模型甲铵生产反响中的物理变化甲铵生产反响中的物理变化甲铵生成反响贯穿于整个反响器包括入口区和反响区。甲铵生成反响贯穿于整个反响器包括入口区和反响区。该反响是一个气体化学吸收过程，其反响历程表示为：该反响是一个气体化学吸收过程，其反响历程表示为：混合气体中的混合气体中的NHNH3 3和和COCO2 2首先必须溶解在液相中第首先必须溶解在液相中第步，步，然后再进行第然后再进行第步飞速的化学反响，生成熔融态甲铵。其中步飞速的化学反响，生成熔融态甲铵。其中只有第只有第步化学反响才是飞速的瞬间反响；假设没有步化学反响才是飞速的瞬间反响；假设没有NHNH3 3与与COCO2 2溶解为液态的这一物理过程，溶解为液态的这一物理过程，NHNH3 3与与COCO2 2是不能进行甲铵生是不能进行甲铵生成反响的。成反响的。尿素合成模型尿素合成模型尿塔返混现象尿塔返混现象 反响器中的返混系轴向混合，指上层物料主要是液反响器中的返混系轴向混合，指上层物料主要是液相物料，自然流向下方，与下层物料相互混合，引起全塔相物料，自然流向下方，与下层物料相互混合，引起全塔物料趋于均匀一致的混合现象。物料趋于均匀一致的混合现象。底部：底部：U U0 00 0，t t0 0 178 178180 180，0 0 533 kg/m3 533 kg/m3；中部：中部：U U1 1U U0 0，t t1 1180 180，1 1533 kg/m3533 kg/m3；上部：上部：U U2 2U U平平，t t2 2 188 188190 190，2 2 870 kg/m3 870 kg/m3。尿塔返混现象示意图 如果是空塔，会出现强烈的返混现象，它将如果是空塔，会出现强烈的返混现象，它将使全塔的温度梯度、密度梯度、浓度梯度变使全塔的温度梯度、密度梯度、浓度梯度变小，尿素生成反响的推动力减小，最终导致小，尿素生成反响的推动力减小，最终导致COCO2 2转化率降低。转化率降低。尿素合成模型尿素合成模型尿塔沟流现象尿塔沟流现象 沟流现象是在气液两相流的反响器中发生的又一自沟流现象是在气液两相流的反响器中发生的又一自然流动现象。是由于气液物流之间因密度差异而发生的然流动现象。是由于气液物流之间因密度差异而发生的气体向上液体向下的自然对流现象。气体向上液体向下的自然对流现象。为了减轻液流返混和气流沟流现象，在合成塔内为了减轻液流返混和气流沟流现象，在合成塔内设置多块简单的挡板，以引流液相，防止返混；阻挡大设置多块简单的挡板，以引流液相，防止返混；阻挡大气泡，防止沟流、蹿流。气泡，防止沟流、蹿流。尿素合成模型尿素合成模型尿塔多孔筛板尿塔多孔筛板多层挡板主要是针对物流中液相多层挡板主要是针对物流中液相局部采取的有效措施。将空筒形局部采取的有效措施。将空筒形尿塔分隔为假设干个小室，提高尿塔分隔为假设干个小室，提高尿素合成反响中第尿素合成反响中第2 2反响的反响的推动力，加强气液的接触，阻挡推动力，加强气液的接触，阻挡甲铵分解气泡的迅速排出，同时甲铵分解气泡的迅速排出，同时对物流的多级分隔还兼有减小液对物流的多级分隔还兼有减小液相物流返混的作用，提高相物流返混的作用，提高COCO2 2转转化率。化率。尿素合成模型尿素合成模型尿塔多孔筛板尿塔多孔筛板多孔筛板型常规塔板示意图塔板的物料流动过程为：塔板的物料流动过程为：下一层气液混合物流流经塔板截面上下一层气液混合物流流经塔板截面上小孔以及塔壁与塔板间环隙上升至上一层塔小孔以及塔壁与塔板间环隙上升至上一层塔板，由于截面积突然变小，物料流速大为增板，由于截面积突然变小，物料流速大为增加，到达湍流状态时，气液之间得以充分混加，到达湍流状态时，气液之间得以充分混合，质量、热量的传递大为强化，气态合，质量、热量的传递大为强化，气态COCO2 2溶解为液态的传质速度得到保证。溶解为液态的传质速度得到保证。常规塔板的缺点如下：常规塔板的缺点如下：1 1漏液。因漏液，使液体局部返混，塔板效率随之降低。漏液。因漏液，使液体局部返混，塔板效率随之降低。2 2在增大比外表积方面缺乏措施，破碎大气泡亦没有措施，在增大比外表积方面缺乏措施，破碎大气泡亦没有措施，大气泡易于沿环隙沟流排出。大气泡易于沿环隙沟流排出。尿素合成模型尿素合成模型StamicarbonStamicarbon新型塔盘新型塔盘 3 3、塔板上小孔塔盘兼有破碎大气泡之功能，故流经小、塔板上小孔塔盘兼有破碎大气泡之功能，故流经小孔后的气体提高了比外表。一方面防止了气体走短路的孔后的气体提高了比外表。一方面防止了气体走短路的沟流现象；另一方面，形成的小气泡在横向流动的液体沟流现象；另一方面，形成的小气泡在横向流动的液体中鼓泡，从而也强化了气液接触，加速了气体中鼓泡，从而也强化了气液接触，加速了气体NHNH3 3与与COCO2 2在液体中的溶解。在液体中的溶解。1 1、设计了液相升液管，促使气液物流、设计了液相升液管，促使气液物流分开走。液相走升液管；气相走特殊设分开走。液相走升液管；气相走特殊设计的塔盘小孔。计的塔盘小孔。2 2、液体流动路线、液体流动路线 沿升液管上升沿升液管上升塔塔板横向流动板横向流动升液管，蛇形向上流动，升液管，蛇形向上流动，防止了漏液和返混。防止了漏液和返混。尿素合成模型尿素合成模型StamicarbonStamicarbon新型塔盘新型塔盘 3 3、塔盘底平面的大孔将液体分散成泡沫状，形成乳化液，、塔盘底平面的大孔将液体分散成泡沫状，形成乳化液，与小气泡充分接触和高度混合。与小气泡充分接触和高度混合。1 1、在每块塔板上安装倒、在每块塔板上安装倒U U形塔形塔盘，顶部和斜面上开小孔；塔盘，顶部和斜面上开小孔；塔盘底平面上开大孔。液相走大盘底平面上开大孔。液相走大孔，气相走小孔的路线。孔，气相走小孔的路线。2 2、特殊设计的小孔，让大气泡破碎为小气泡、小气泡分散、特殊设计的小孔，让大气泡破碎为小气泡、小气泡分散成细气泡，大大增加了气相分散度和比外表。这样的设计既成细气泡，大大增加了气相分散度和比外表。这样的设计既防止了大气泡的沟流现象，又使气液之间能够高度混合。防止了大气泡的沟流现象，又使气液之间能够高度混合。将未反响的将未反响的NHNH3 3和和COCO2 2从反响液中别离并回收返回系统，是从反响液中别离并回收返回系统，是尿素工业装置的重要组成局部，对提高原料利用率和经济尿素工业装置的重要组成局部，对提高原料利用率和经济效益起着关键作用。效益起着关键作用。2.2 2.2 合成液未反响物的别离和回收合成液未反响物的别离和回收从尿素合成塔排出的合成反响液除了生成的尿素从尿素合成塔排出的合成反响液除了生成的尿素UrUr和水外，还含有大量未反响的原料和水外，还含有大量未反响的原料NHNH3 3和和COCO2 2可认可认为主要以甲铵为主要以甲铵AmAm和游离氨和游离氨NHNH3 3形式存在。形式存在。1 1、别离、回收的依据及方法、别离、回收的依据及方法方法措施方法措施 分解：通过减压、升温、解吸、气提等手段即可分解：通过减压、升温、解吸、气提等手段即可使之从液相转入气相的这一别离过程。使之从液相转入气相的这一别离过程。回收：采用加压、降温、吸收、冷凝等手段。回收：采用加压、降温、吸收、冷凝等手段。从分解过程分出的气体将再使之转入液相，重新作为从分解过程分出的气体将再使之转入液相，重新作为合成原料。合成原料。依据依据 根据根据NHNH3 3和和COCO2 2相对于尿素和水的易挥发性和氨相对于尿素和水的易挥发性和氨基甲酸铵及各种碳酸铵盐类的易分解性来考虑的。基甲酸铵及各种碳酸铵盐类的易分解性来考虑的。减压和加热。减压和加热。假设单独减压而不加热，为使分解彻底，须降压到很低的假设单独减压而不加热，为使分解彻底，须降压到很低的压力甚至负压；压力甚至负压；假设单独加热而不减压，因气液别离的温度不可太高，以假设单独加热而不减压，因气液别离的温度不可太高，以免生成的尿素又重新分解，且高温引起腐蚀加剧；则仍会免生成的尿素又重新分解，且高温引起腐蚀加剧；则仍会有相当多的有相当多的NHNH3 3和和COCO2 2保存在液相中。保存在液相中。所以，应中选择适当的温度和压力条件，以使最大限度地所以，应中选择适当的温度和压力条件，以使最大限度地将未反响的将未反响的NHNH3 3和和COCO2 2从液相中逐出。在此，还需注意尽量从液相中逐出。在此，还需注意尽量减少水蒸气也同时逐出。减少水蒸气也同时逐出。别离别离l将将NHNH3 3和和COCO2 2以气态形式返回是不可取的，因气体压缩功将以气态形式返回是不可取的，因气体压缩功将很高，而且还有在气体中出现固体结晶氨基甲酸铵或碳很高，而且还有在气体中出现固体结晶氨基甲酸铵或碳酸盐类等技术困难。酸盐类等技术困难。l 目前均是将目前均是将NHNH3 3和和COCO2 2混合气其中不可防止还有水蒸气混合气其中不可防止还有水蒸气通过一定条件使之重新冷凝，或用水吸收成为液体，再通过一定条件使之重新冷凝，或用水吸收成为液体，再用泵把液体甲铵液送回合成塔，构成回收循环。用泵把液体甲铵液送回合成塔，构成回收循环。回收回收加压、降温加压、降温l 其中，液体吸收气体的温度不可太低，以防出现固其中，液体吸收气体的温度不可太低，以防出现固体结晶；返回系统的水量必须控制最少，否则进入合体结晶；返回系统的水量必须控制最少，否则进入合成塔的原料中水分会降低尿素合成率，造成大量溶液成塔的原料中水分会降低尿素合成率，造成大量溶液循环；循环；采用多级的理由：假设希望一次降压而把未反响物全部逐采用多级的理由：假设希望一次降压而把未反响物全部逐出，而降压后的压力仍很高，那么就需加热到很高的温度，出，而降压后的压力仍很高，那么就需加热到很高的温度，对设备材质提出过高的要求，并可能引起尿素的水解或其对设备材质提出过高的要求，并可能引起尿素的水解或其他不利的副反响。他不利的副反响。2多级原则多级原则定义：反响液依次减压和受热将定义：反响液依次减压和受热将NHNH3 3和和COCO2 2别离出去，最后别离出去，最后得到基本不含得到基本不含NHNH3 3和和COCO2 2的尿素水溶液，送往蒸发浓缩。每的尿素水溶液，送往蒸发浓缩。每级的分解气通过冷凝或吸收成为液体，再逐级用泵送到级的分解气通过冷凝或吸收成为液体，再逐级用泵送到更高压力的一级，最后得到高浓度的甲铵液返回合成塔。更高压力的一级，最后得到高浓度的甲铵液返回合成塔。以下依次介绍各压力等级下的分解回收过程。先研讨高压以下依次介绍各压力等级下的分解回收过程。先研讨高压气提过程，再研讨压力更低的分解循环。气提过程，再研讨压力更低的分解循环。将气提技术引入尿素的别离过程，使局部未反将气提技术引入尿素的别离过程，使局部未反响物在不减压回收亦不加水的条件下自行返响物在不减压回收亦不加水的条件下自行返回系统，使得尿素生产的技术经济指标有了进一回系统，使得尿素生产的技术经济指标有了进一步改善。步改善。尿素装置采用气提，即在与合成压力相同的压力下将合成尿素装置采用气提，即在与合成压力相同的压力下将合成液中的一局部液中的一局部NH3 3和和CO2 2气提出来，随后再冷凝为液体。气提出来，随后再冷凝为液体。2、高压气提别离和高压圈循环高压气提别离和高压圈循环气提又称解吸，是一种别离液相混合物的操作，用一种气气提又称解吸，是一种别离液相混合物的操作，用一种气体通过待别离的液体混合物，把易挥发的组分携带出来。体通过待别离的液体混合物，把易挥发的组分携带出来。1 1可以不用泵而直接返回合成塔；可以不用泵而直接返回合成塔；2 2气提出来的气提出来的NHNH3 3和和COCO2 2混合气体所含有的水蒸气较混合气体所含有的水蒸气较之减压循环返回的甲铵液中的水含量少，因而有利于之减压循环返回的甲铵液中的水含量少，因而有利于提高合成反响转化率；提高合成反响转化率；3 3气提出来的气提出来的NHNH3 3和和COCO2 2混合气在高压下冷凝，冷凝混合气在高压下冷凝，冷凝温度较高，放出热量可以回收利用。温度较高，放出热量可以回收利用。气提法回收的主要优点气提法回收的主要优点在不减压的条件下，能否将合成塔出液中未反响的在不减压的条件下，能否将合成塔出液中未反响的NHNH3 3和和COCO2 2转入气相转入气相?气提原理气提原理“反气提：合成塔出口溶液组成应为液相线上的一点，设反气提：合成塔出口溶液组成应为液相线上的一点，设为在顶脊线的富为在顶脊线的富NHNH3 3侧，如侧，如L1L1点。假设采用点。假设采用COCO2 2气提，根据相气提，根据相图的基本原理，过程在相图上表示为从图的基本原理，过程在相图上表示为从L1L1点向表示点向表示COCO2 2的的C C点点移动。此时系统组成点进入液相区，即移动。此时系统组成点进入液相区，即COCO2 2将溶解而不能将将溶解而不能将液相中的液相中的NHNH3 3和和COCO2 2逐出，这可称为逐出，这可称为“反气提。反气提。相图性质：相图性质：A A、C C、E E分别为分别为NHNH3 3，COCO2 2和和UrnHUrnH2 2O O。l1 l1l1 l1线为液相线，表现出顶脊线的特性。线为液相线，表现出顶脊线的特性。与液相线各点平衡的气相几乎不含与液相线各点平衡的气相几乎不含H2OH2O，所以气相线几乎，所以气相线几乎与与ACAC边重合，在图中未示出。边重合，在图中未示出。目前的气提过程均采用气液逆流流动方式，别离效果将更目前的气提过程均采用气液逆流流动方式，别离效果将更高，液相点可沿液相线高，液相点可沿液相线L2l1L2l1继续向下移动，气相点则沿继续向下移动，气相点则沿气相线气相线CACA向上移动。极限情况的液相点可达向上移动。极限情况的液相点可达l1l1，非常靠，非常靠近顶点近顶点E E，气提效率是很显著的。，气提效率是很显著的。气提：如合成塔出口溶液组成位于顶脊线的富气提：如合成塔出口溶液组成位于顶脊线的富COCO2 2侧，如侧，如L L2 2点，当通入点，当通入COCO2 2，系统总组成点沿，系统总组成点沿L2CL2C移动，可见处于气移动，可见处于气液两相区。当总组成点到达液两相区。当总组成点到达B B，气液两相组成位于结线的，气液两相组成位于结线的两端两端L2L2和和G2;L2G2;L2比比L2L2点更接近点更接近E E点，表示其点，表示其COCO2 2和和NHNH3 3含量均降低，到达了气提的目的。含量均降低，到达了气提的目的。以上讨论的是二氧化碳气提的条件。现再讨论氨气提。如以上讨论的是二氧化碳气提的条件。现再讨论氨气提。如合成塔出口溶液组成位于顶脊线的富合成塔出口溶液组成位于顶脊线的富NHNH3 3侧的侧的L L1 1点，总组成点，总组成将沿将沿L L1 1A A移动。从图移动。从图2-2-132-2-13可见，这时不会出现反气提，但注可见，这时不会出现反气提，但注意富意富NHNH3 3侧液相线的形状与富侧液相线的形状与富COCO2 2侧不同，气提的液相线沿侧不同，气提的液相线沿L Ll l l l1 1移动，其组成并不向移动，其组成并不向E E点靠近，气提效果不明显。这自然是由点靠近，气提效果不明显。这自然是由于于NHNH3 3本身在尿液中的溶解度远大于本身在尿液中的溶解度远大于COCO2 2在尿液中的溶解度之故。在尿液中的溶解度之故。为了提高氨气提的效率，现代的氨气提工艺采用了气提与加为了提高氨气提的效率，现代的氨气提工艺采用了气提与加热并举的方法。图中线热并举的方法。图中线l l2 2l l2 2表示更高温度的液相线。这样，表示更高温度的液相线。这样，液相组成所含液相组成所含NHNH3 3和和COCO2 2量较少，到达了气提的目的。还可看量较少，到达了气提的目的。还可看出，由于提高温度的结果，即使不通入出，由于提高温度的结果，即使不通入NHNH3 3，合成塔出口溶，合成塔出口溶液点液点L Ll l本身己经处于两相区而有气相出现，不必再另外引入本身己经处于两相区而有气相出现，不必再另外引入NHNH3 3气提剂。所以气提剂。所以NHNH3 3气提也叫热气提，在气提塔不引入气提也叫热气提，在气提塔不引入NHNH3 3。三、高压合成圈的构成三、高压合成圈的构成一是合成反响本身即合成塔，一是合成反响本身即合成塔，二是局部未反响物的别离即气提塔；二是局部未反响物的别离即气提塔；三是余热能量的回收和利用高压甲铵冷凝器。三是余热能量的回收和利用高压甲铵冷凝器。这一回路称为高压圈。这一回路称为高压圈。气提塔排出的气提塔排出的NHNH3 3和和COCO2 2混合气并含少量水蒸气经冷凝液化混合气并含少量水蒸气经冷凝液化，即可作为原料自行返回合成塔。气提气的冷凝既是合成塔自，即可作为原料自行返回合成塔。气提气的冷凝既是合成塔自热平衡的要求，又提供了能量回收的有利条件。热平衡的要求，又提供了能量回收的有利条件。热回收冷凝热回收冷凝高压甲铵冷凝器。高压甲铵冷凝器。高压冷凝器可视为合成塔的前导，在其中主要进行高压冷凝器可视为合成塔的前导，在其中主要进行甲铵的合成反响，放出大量温度较高的热能。从热甲铵的合成反响，放出大量温度较高的热能。从热力学原理可以论断，不管是纯蒸气还是气体混合物，力学原理可以论断，不管是纯蒸气还是气体混合物，冷凝温度总是随压力的增加而升高，所以高压圈的冷凝温度总是随压力的增加而升高，所以高压圈的气体冷凝热较之中低压下回收气体的冷凝热可以得气体冷凝热较之中低压下回收气体的冷凝热可以得到最有效的利用，如副产蒸汽等。完成这一任务的到最有效的利用，如副产蒸汽等。完成这一任务的设备就是高压甲铵冷凝器。设备就是高压甲铵冷凝器。由此可见，高压圈主要包括合成、别离由此可见，高压圈主要包括合成、别离 汽提或汽化汽提或汽化和热回收冷凝三个环节。和热回收冷凝三个环节。高压圈内的物流循环，可以依靠重力自流，也可以高压圈内的物流循环，可以依靠重力自流，也可以利用进入高压圈的原料流股压力利用进入高压圈的原料流股压力 例如液液喷射器，用以例如液液喷射器，用以克服流动阻力，不必另设驱动设备。至于自外引入高压圈的物克服流动阻力，不必另设驱动设备。至于自外引入高压圈的物流，包括原料氨和原料二氧化碳，以及从中、低压系统返回的流，包括原料氨和原料二氧化碳，以及从中、低压系统返回的未反响物质液氨、甲铵液，则需通过相应的泵或压缩机。未反响物质液氨、甲铵液，则需通过相应的泵或压缩机。由于大量未反响物在高压圈内循环，省去由于大量未反响物在高压圈内循环，省去了驱动装置，所以动力消耗是大大节省了。了驱动装置，所以动力消耗是大大节省了。合成反响是放热反响，为维持回路的热平合成反响是放热反响，为维持回路的热平衡，设置了热回收装置，通常称为高压甲铵冷凝器。衡，设置了热回收装置，通常称为高压甲铵冷凝器。别离过程别离过程 汽提或升温需要加热，这些热量实际汽提或升温需要加热，这些热量实际上在高压甲铵冷凝器又复排出而得以回收。上在高压甲铵冷凝器又复排出而得以回收。从气提塔出来的气体混合物中从气提塔出来的气体混合物中H H2 2O O含量很低。我们暂用含量很低。我们暂用NHNH3 3-CO-CO2 2二元相图来研究气二元相图来研究气提塔出口气体的冷凝。在此应当指出，从气提提塔出口气体的冷凝。在此应当指出，从气提塔来的物料在高压甲铵冷凝器中的停留时间很塔来的物料在高压甲铵冷凝器中的停留时间很短，基本上只是进行冷凝而不进行尿素的合成短，基本上只是进行冷凝而不进行尿素的合成反响。为此，需要研究不进行尿素合成反响的反响。为此，需要研究不进行尿素合成反响的条件下的相平衡关系，所以这个相图应是一种条件下的相平衡关系，所以这个相图应是一种介稳相图。图介稳相图。图2-2-142-2-14是压力是压力13.2MPa13.2MPa时的时的NHNH3 3-COCO2 2恒压相图。根据需要，该图只画出高温下的恒压相图。根据需要，该图只画出高温下的气液平衡相图。气液平衡相图。9、静夜四无邻，荒居旧业贫。4月-234月-23Tuesday,April 18,202310、雨中黄叶树，灯下白头人。02:00:0002:00:0002:004/18/2023 2:00:00 AM11、以我独沈久，愧君相见频。4月-2302:00:0002:00Apr-2318-Apr-2312、故人江海别，几度隔山川。02:00:0002:00:0002:00Tuesday,April 18,202313、乍见翻疑梦，相悲各问年。4月-234月-2302:00:0002:00:00April 18,202314、他乡生白发，旧国见青山。18 四月 20232:00:00 上午02:00:004月-2315、比不了得就不比，得不到的就不要。四月 232:00 上午4月-2302:00April 18,202316、行动出成果，工作出财富。2023/4/18 2:00:0002:00:0018 April 202317、做前，能够环视四周；做时，你只能或者最好沿着以脚为起点的射线向前。2:00:00 上午2:00 上午02:00:004月-239、没有失败，只有暂时停止成功！。4月-234月-23Tuesday,April 18,202310、很多事情努力了未必有结果，但是不努力却什么改变也没有。02:00:0002:00:0002:004/18/2023 2:00:00 AM11、成功就是日复一日那一点点小小努力的积累。4月-2302:00:0002:00Apr-2318-Apr-2312、世间成事，不求其绝对圆满，留一份缺乏，可得无限完美。02:00:0002:00:0002:00Tuesday,April 18,202313、不知香积寺，数里入云峰。4月-234月-2302:00:0002:00:00April 18,202314、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。18 四月 20232:00:00 上午02:00:004月-2315、楚塞三湘接，荆门九派通。四月 232:00 上午4月-2302:00April 18,202316、少年十五二十时，步行夺得胡马骑。2023/4/18 2:00:0002:00:0018 April 202317、空山新雨后，天气晚来秋。2:00:00 上午2:00 上午02:00:004月-239、杨柳散和风，青山澹吾虑。4月-234月-23Tuesday,April 18,202310、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。02:00:0002:00:0002:004/18/2023 2:00:00 AM11、越是没有本领的就越加自命非凡。4月-2302:00:0002:00Apr-2318-Apr-2312、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。02:00:0002:00:0002:00Tuesday,April 18,202313、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。4月-234月-2302:00:0002:00:00April 18,202314、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。18 四月 20232:00:00 上午02:00:004月-2315、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。四月 232:00 上午4月-2302:00April 18,202316、业余生活要有意义，不要越轨。2023/4/18 2:00:0002:00:0018 April 202317、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。2:00:00 上午2:00 上午02:00:004月-23MOMODA POWERPOINTLorem ipsum dolor sit amet,consectetur adipiscing elit.Fusce id urna blandit,eleifend nulla ac,fringilla purus.Nulla iaculis tempor felis ut cursus.感感 谢谢 您您 的的 下下 载载 观观 看看专家告诉