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二氧化碳气提法制取尿素

目录

一．TOC\o1-6\h\z\u概述

二．方法比较

三．发展历史 2

四．工艺原理 错误！未定义书签。

五．工艺条件 3

1.温度 3

2.氨碳比 3

3.水碳比 4

4.压力 4

5.反应时间 5

6.原料纯度 5

六．工艺流程 5

七．主要设备 6

1.合成塔 6

2.喷射泵 7

3.汽提塔 8

4.洗涤器 8

5.精馏塔 9

八．总结 9

九．参考文献 10

二氧化碳气提法制取尿素

一．概述

1.尿素的性质：尿素又称为脲，分子是为：CO(NH2)2，相对分子质量为60.06，熔点为132.7℃。在室温下是无色、无味、无嗅的针状晶体，在一定条件下，也呈斜方棱柱结晶状，尿素易溶于水和液氨，也溶于甲醇、乙醇、甘油、不溶于乙醚和氯仿。

2.尿素的用途：主要分为工业和农业两类：

农业：尿素总产量中90%以上主要用作化学肥料，除了做化学肥料外，还可作牛、羊等反刍动物的辅助饲料(46%左右)。

工业：尿素在工业上主要用作合成高聚物材料，其中一半以上用作生产尿素甲醛树脂和三聚氰胺；除此之外尿素作为添加剂应用于多种化工产品的生产中，同时尿素还用于医药和试剂的生产中。

3.尿素的生产方法：不循环法、半循环法、全循环法

全循环法：（水溶液全循环法、气提法）

4.尿素生产原料：二氧化碳、氨

二．方法比较

1.水溶液全循环法与汽提法相比能量利用不合理，消耗较高，流程较长，近几年新建的大中型厂已很少采用该工艺。

2.CO2汽提法高压圈操作压力最低，无中压系统，流程短，设备少，生产稳定，消耗较低，投资较少，在国内有丰富的设计、设备制造和生产经验，且采用脱氢技术，从根本上杜绝了生产中的爆炸危险性，故选用该工艺。

3.氨汽提法工艺先进，消耗低，无高框架结构，无爆炸危险；但该工艺需购买国外专利工艺包，装置不能国产化，设备制造周期长，故不采用该工艺。

三．发展历史

1773年化学家鲁艾尔首次制得尿素结晶。1828年德国化学家维勒利用氰酸与氨的水溶液反应，首次用人工方法从无机物出发制的了有机化合物尿素。1868年俄国化学家巴扎罗夫通过加热氨基甲酸铵制得了尿素，为尿素的工业化发展奠定了基础。1922年在德国建成第一座以氨和CO2为原料的合成尿素工厂。

中国尿素工业的发展始于20世纪50年代，目前全国尿素年产能力达2500万吨以上，位于世界前列。

四．工艺原理

1.主反应：尿素的合成分两步进行：

2NH3(g)+CO2(g)≒NH4COONH2(l)

NH4COONH2(l)≒CO(NH2)2+H2O(l)

首先NH3和CO2反应生成中间产物氨基甲酸铵NH4COONH2，然后氨基甲酸铵脱水生成尿素：CO(NH2)2。

第一步氨基甲酸铵的合成反应速度极快，而且反应相当完全，反应为强放热反应，而氨基甲酸铵的脱水转化为尿素是弱吸热反应，反应速度慢，而且平衡转化率不高，一般不超过50%~75%。

总体来说尿素的合成必须在高温高压下液相中进行，尿素生产工艺温度为：180~185℃、压力：13~24MPa。

2．副反应：

尿素合成条件还可能发生其他副反应，主要有三个：尿素的水解、缩合和异构化，三个副反应的存在增加了尿素的损失，应减小到最小程度。

（1）、尿素水解：

CO(NH2)2+H2O≒2NH3+CO2

水解反应在较高温度下较为显著，因而应力求减小尿液在高温下的停留时间。

（2）、缩合反应：

2CO(NH2)2≒NH2CONHCONH2+NH3

温度越高，尿素浓度越高，氨浓度低均能促进缩合反应的发生，通常通过增加氨含量来抑制缩二脲的生成。

（3）、异构反应：

CO(NH2)2≒NH4NCO,

氰酸铵进一步分解：NH4NCO≒NH3+HNCO,氨浓度的减小和温度的升高均有利于异构化反应的进行，特别是后续蒸发阶段，该反应较为严重。

五．工艺条件

1、温度：(180~185℃)

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180~185℃，两种技术路线。

（1）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。

（2）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。

2、氨碳比（2.8~2.9）

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，