尿素生產方法原理--尿素的合成.ppt

《尿素生產方法原理--尿素的合成.ppt》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在應用文檔-天天文庫。

1、第二章尿素生產方法原理2第一節(jié)尿素的合成一、化學平衡二、相平衡三、合成工藝條件的確定四、尿素合成塔結構的研討一、化學平衡1、合成反應過程步驟：（1）NH3與CO2混合物形成液相，并大部分以NH4COONH2形式存在。（2）氨基甲酸銨脫水生成尿素。4一、化學平衡2、合成的化學原理：NH3(g)+CO2(g)=NH4COONH2(l)△H=-100.5KJ/mol2-2-1NH4COONH2(l)=NH2CONH2(l)+H2O(l)△H=27.6KJ/mol2-2-2總的化學反應式：NH3+CO2=NH2CONH2+H2O53、尿素的合成條件高溫（180~210℃）高壓（13~24

2、MPa）液相中4、相律分析組分數=物種數-獨立反應數自由度數=組分數–2+相數獨立變量：氨碳比、水碳比和溫度6填充密度一定的時候：x=f(t,A,B,d)以液相組成和溫度作為自由度的獨立變量：x=f(t,a,b)故，只有體系均處于液相時，二者才一致。平衡轉化率平衡轉化率算圖Frejacques算圖Mavrovic算圖圖2-2-2Mavrovic平衡轉化率算圖9尿素合成系統(tǒng)的熱力學模型10K1=(1-x-c)(a+b+x+2c-1)2/c(a-2+2c)2K2=x(b+x)/(1-x-c)(a+b+x+2c-1)平衡常數:11CO2平衡轉化率經驗公式：12尿素的水解：NH2CONH

3、2+H2O=NH3+CO2已生成的尿素：60℃以下基本不水解100℃以上才顯著140℃以上水解速度劇增因此：應力求減少尿液在高溫下的停留時間另外，氨含量高的尿素溶液水解速度慢5、尿素合成的副反應：13尿素的縮合：2NH2CONH2=NH3+NH2CONHCONH214尿素的異構：NH2CONH2==NH4–N=C=O==NH3+HNCO在合成條件下，幾乎不存在此副反應在后續(xù)的蒸發(fā)工序中，由于溶液處于減壓條件下，NH3和HNCO均轉入氣相，再加上蒸發(fā)溫度高，促進了異構化尿素的損失。15二、相平衡尿素合成過程中相平衡關系對于合成和回收未轉化物的工藝條件的確定是十分重要的相圖的分類按組

4、分數劃分單組分系統(tǒng)二組分系統(tǒng)三組分系統(tǒng)按性質組成劃分蒸氣壓?組成圖沸點?組成圖熔點?組成圖溫度?溶解度圖……按組分間相互溶解情況劃分完全互溶系統(tǒng)部分互溶系統(tǒng)完全不互溶系統(tǒng)相律用圖解的方法表示出來，即用相平衡狀態(tài)圖研究由一種或數種物質所構成的相平衡系統(tǒng)的性質（如沸點、熔點、蒸汽壓、溶解度等）與條件（如溫度、壓力及組成等）的函數關系，這種關系的圖叫相圖（phasediagram）。相圖基本知識相圖的應用：1.工業(yè)生產中就是利用鹽類溶解度的變化規(guī)律，通過對其相圖的分析來分離純鹽；制備鹽類的水合鹽；由單鹽合成各種復鹽，或將復鹽分解為單鹽。2.指導生產流程的安排，如何選擇生產工藝，制備合格

5、產品應該蒸發(fā)多少水量或者添加多少水量1.相律(1)相（phase）體系內部物理和化學性質完全均勻的部分稱為相。相與相之間在指定條件下有明顯的界面，在界面上宏觀性質的改變是飛躍式的。體系中相的總數稱為相數，用?表示。氣體不論有多少種氣體混合，只有一個氣相。液體按其互溶程度可以組成一相、兩相或三相共存。固體一般有一種固體便有一個相。兩種固體粉末無論混合得多么均勻，仍是兩個相（固體溶液除外，它是單相）。1.相律(2)獨立組分數（numberofindependentcomponent）在平衡體系所處的條件下，能夠確保各相組成所需的最少獨立物種數（或是能隨心所欲地改變其數量的物質數目）稱

6、為獨立組分數。它的數值等于體系中所有物種數N減去體系中獨立的化學平衡數s，再減去各物種間的濃度限制條件r。定義：C=N-(s+r)1.相律（3）自由度（degreesoffreedom）確定平衡體系的狀態(tài)所必須的獨立強度變量的數目稱為自由度，用字母f表示。這些強度變量通常是壓力、溫度和濃度等。如果已指定某個強度變量，除該變量以外的其它強度變量數稱為條件自由度，用表示。例如：指定了壓力，指定了壓力和溫度，在鹽水體系中，自由度為溫度和鹽類的濃度實例增加壓力可以使冰的熔點降低為－1.104℃1)人站在冰刀上溜冰,冰刀下的冰熔化.2)細鐵絲穿過冰層.冰重物【例】滑冰鞋下面的冰刀與冰接觸面

7、的長度為7.62×10－2m，4.45×10－2m，60kg，求該壓力下冰的熔點是多少?已知：冰的摩爾熔化熱為6.01kJ.mol－1，Tf=273.2K,冰的密度為920kg.m－3水的密度為1000kg.m－3。水的相圖分析2.水的相圖(1)面：氣相區(qū)（氣態(tài)）；固相區(qū)（固態(tài)）；液相區(qū)（液態(tài)）(2)線：OA固－氣平衡線（冰的飽和蒸氣壓曲線）；OC固－液平衡線（冰的熔點曲線）；OD液－氣平衡線（水的飽和蒸氣壓曲線）(3)臨界點D(4)三相點O冰、水和蒸氣三相平衡共存(5)OB過冷