煤化工制尿素共36页
尿素合成的基本原理ppt课件
InKi = 8200/ T - 13.24
(3-11)
只要知道平衡时的温度和反应前液相中的n(NH3)／n(CO2)，
就能计算出氨基甲酸铵的生成量。
设反应前液相中二氧化碳为Imol、氨为amol、二氧化碳转化
为氨基甲酸铵的生成率为x，平衡温度为T（K）。则
故只要知道T及a值，就可以根据以上公式求出平衡时氨基甲 酸铵的生成率x。
4
上述两个反应中，第一个反应为快速放热反应，反应程 度很大，生成溶解态的氨基甲酸铵(简写AC，甲铵)；第二 个脱水生成尿素(Urea，简写Ur)的反应为慢速吸热反应， 且为显著可逆反应。
2NH3(l)+CO2(g) ≒CO(NH2)2(l)+H2O(l) 可逆、放热、体积 减小的反应
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二、氨基甲酸铵的性质
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NH2COONH 4 (l) NH2CONH 2 (l) H2O(l) 15.5kJ.mol 1
控制反应 氨基甲酸铵的脱水是一个微吸热的可逆反应。氨基甲酸铵脱水 生成尿素的反应速率比较缓慢，要用较长的时间才能达到平衡。根 据化学平衡理论可知，即使达到化学平衡也不能使氨基甲酸铵全部 脱水转化为尿素，总反应速率的快慢取决于氨基甲酸铵脱水的速率， 因此该反应是合成尿素过程申的控制反应或称之为控制步骤。氨基 甲酸铵脱水生成尿素的反应必须在液相中进行，即氨基甲酸铵要呈 熔融状态（或液体），这是尿素合成反应的首要条件。
第三章 尿素的合成
合成尿素的主要原料
合成尿素的主要原料是液氨和气体二氧化碳。 氨（NH3）在常温常压下为无色、具有特殊刺激气味
的气体，易溶于水并呈碱性。在低温高压下易液化， 当温度低于-77.7℃以下时，氨可以成为具有臭味的无 色结晶体。 二氧化碳（CO2）常温常压条件下是一种具有窒息性 的无色气体，在一定条件下可以液化，在强烈冷却时 可以变为固体（俗称干冰）。
尿素生产工艺学(共212页)
尿素出产工艺(Yi)学前(Qian)言：在化学肥猜中，以氮肥需要量最大，应用最广：尿素是氮肥中的一个重要品种，按国家规定，肥料尿素的规格如下，氮含量不小于46％，缩二脲含量不大于0.9％，含水量不大于0.3％，粒度(Du)在φ1～2.5毫米之间要占90％以上。
尿素人工合成是在1828年尝试室里成功的，而它(Ta)的工业出产到1920年才在德国实现，在1965年以前，尿素出产装置的单系列产是小于300吨／月，到了1965年以后才开始出产装置大型化，我们国家是在70年初开始引进新建的到目前已有16套年产30万吨合成氨及尿素48万吨52万吨装置建成投产。
目(Mu) 录前言第一章概述概述尿素出产原料第二章工艺流程说明1、工艺流程2、蒸汽冷凝液流程3、原料CO气体的脱氨2第(Di)三章尿素的合成1、尿素的合(He)成反(Fan)响机(Ji)理2、影响尿(Niao)素合成反响化学平衡的因素〔一〕温度〔二〕NH3／CO2〔三〕H2O／CO2〔四〕压力3、尿素合成反响速度与工业条件的选定一、温度二、NH3／CO2三、H2O／CO2四、压力4、相图及其应用一、相律二、甲铵的单元相三、二元相四、三元相NH3—CO2—H2O三元系统的液固相图NH3—O2—H2O三元系统的气液相平衡NH3—CO2—VrH2O似三元系统的气(Qi)液相平衡5、尿(Niao)素合成液的高压分解CO2气提及合成(Cheng)塔尾气的回收一、概(Gai)述二、气提(Ti)分解合成液的道理三、气提过程在NH3—CO2—VrH2O似三元相图上的暗示四、工艺操作控制要点五、合成塔尾气的回收第四章循环系统低压分解与精馏一、概述二、减压加热底子道理三、低压分解的影响1、温度影响2、压力影响3、精馏道理四、分解率的计算1、甲铵分解率2、总氨蒸出率五、低压分解六、分解气(Qi)体冷凝回收第五章尿(Niao)素溶液的蒸发一、尿素溶液(Ye)和尿素熔融物的一般性质O的(De)平衡相图二(Er)、Vr—H2三、尿素溶液的蒸发四、尿素晶种造粒第六章工艺冷凝液的解吸和水解一、工艺冷凝液的解吸二、水解法回收解吸废液中的尿素第七章开车一、初次开车筹办工作二、原始开车高压系统的升温钝化蒸汽加空气的升温钝化方法三、投料前筹办四、开车五、短期泊车后开车第八章泊车一、正常泊车二、紧急泊车第九章正常出产主要调节参数及动作范围(Wei)的限度一、合成部(Bu)份二(Er)、循环部份三、蒸(Zheng)发部份四、解(Jie)吸与水解第十章尿素设备腐蚀及防腐蚀一、尿素一甲铵溶液对设备的腐蚀二、尿素设备的腐蚀类型三、尿素设备的防腐蚀四、我厂设备用材简介第十一章主要设备简介一、脱氢反响器〔9101—D〕二、尿素合成塔〔9201—D〕三、高压热交换器〔气提塔〕〔9201—C〕四、高压甲铵冷凝器〔9202—C〕五、高压洗涤器〔9203—C〕六、精馏塔和循环加热器〔9301—E、、7301—ECA/B〕七、低压甲铵冷凝器〔9301—C〕八、第一解吸塔、第二解吸塔〔9701—E/9702—E〕九、水解(Jie)塔〔9703—E〕十、膜(Mo)式蒸发器〔9401—C、9401—CF、9402—C、9402—CF〕十一、二氧(Yang)化碳压缩机组〔9102—J/JT〕十(Shi)二、高压氨泵〔9103—J/JA〕高(Gao)压甲铵泵〔9301—J/JA〕附录：阐发控制点一览表第一章概述一、尿素的物理化学性质尿素的化学名为碳酰二铵，分子式为〔NH2〕2CO，分子量为60.60，含氮量为46.6％，纯尿素的熔点在1大气压下为132.7℃，在高于150～160℃的温度时，会发生缩合作用生成缩二脲。
尿素工艺流程课件
煤炭合成法是利用煤炭高温裂 解产生合成气，然后通过氨合
成反应生成尿素。
两种方法的主要区别在于原料 和工艺条件的不同。
尿素生产工艺流程图解
• 尿素生产工艺流程图包括以下几个主要步骤：原 料气制备、合成、分离、提纯、造粒和包装。
尿素生产工艺流程图解
具体流程如下
1. 原料气制备：将天然气或煤炭裂解产生合成气，经过净化处理后用于后续合成反 应。
高温水制备与运输
高温水制备需使用专门设备，运输需使用专门管道或水桶。
尿素合成塔及反
03
机理
尿素合成塔的构造与工作原理
要点一
尿素合成塔的构造
要点二
尿素合成塔的工作原理
尿素合成塔通常由反应室、冷却器、分离器、循环泵和输 送泵等组成。反应室是核心部分，用于完成尿素的合成反 应。冷却器用于降低反应温度，分离器则用于分离反应产 物。循环泵用于将未反应的氨和二氧化碳循环至反应室， 输送泵则将合成的尿素输送到下游工序。
品质量的影响。
03
发展趋势
尿素生产过程的智能化与自动化水平的提升将成为未来发展的趋势，将
有助于提高尿素的产量和品质，降低生产成本，提高企业的经济效益和
市场竞争力。
THANKS.
尿素分子式中含有一个氨基和 一个羰基，因此它是一种二元 碱，能与酸反应生成盐。
尿素是一种中性肥料，适用于 各种土壤和作物，广泛应用于 农业生产。
尿素的生产方法与技术
01
02
03
04
尿素的生产方法主要有两种： 天然气合成法和煤炭合成法。
天然气合成法是利用天然气高 温裂解产生合成气，然后通过
氨合成反应生成尿素。
尿素合成塔的工作原理是高压、高温条件下，将氨和二氧 化碳反应生成尿素。首先，将氨和二氧化碳的混合气体送 入反应室，在高温高压下进行反应。反应生成的尿素和未 反应的氨、二氧化碳以及水蒸气经过冷却器降温后进入分 离器。在分离器中，水和尿素分离，水通过循环泵返回反 应室继续参与反应，而尿素则通过输送泵送至下游工序。
煤制尿素工艺技术方案
煤制尿素工艺技术目前，世界上最具有竞争性的尿素合成工艺是荷兰Stamicarbon公司的CO2汽提工艺、意大利Snamprogetti公司的NH3汽提工艺和日本东洋公司的ACES工艺。
它们在世界上建厂数量为：CO2汽提工艺115套，氨汽提工艺80套，ACES工艺9套。
1980以后建厂的工艺以氨汽提工艺居多。
近年来，CO2汽提工艺有很大的发展，Stamicarbon与Sandvik公司合作，推出了一种耐腐蚀性能更优异的专门双相钢材料——Safurex （Stamicarbon A4-18005型BE.06），该材料可以在无氧情况下，能耐高温甲铵液的腐蚀，在中国宁夏用新的CO2汽提工艺成功的改造了NH3汽提工艺，使装置增产50%。
（一）国外尿素技术工艺概况1、CO2汽提工艺该工艺由荷兰Stamicarbon公司于1964年开始中间试验，1967年建成第一套工业装置。
该工艺在70年代初期发展迅速，目前己在世界范围内承建200多套尿素装置，总能力大约为50 Mt/a，占世界尿素总能力的45%，设计能力范围在70～3250t/d。
我国也己有18套大型装置在运行，最大的单系列是中海油富岛化学有限公司的2700t/d。
该工艺包括原料压缩、尿素合成及未反应物的高压分解和回收、未反应物的低压分解和回收、尿液浓缩与造粒、工艺冷凝液处理等工序。
该工艺用CO2作汽提剂，在与合成等压条件下将合成塔出料在汽提塔内加热汽提，使未转化的大部分甲铵分解成CO2和NH3蒸出，分解及汽化所需的热量由2.45MPa蒸汽供给。
汽提塔出汽在高压冷凝器内生成甲铵冷凝液，冷凝反应所放出的热量副产低压蒸汽，供低压分解、尿液蒸发使用，汽提塔出液减压后进入精馏塔，将残余甲铵和氨进一步加热分解并蒸出，然后经真空闪蒸，两段真空蒸发浓缩至99.7%的尿液送造粒塔造粒，或者直接用一段蒸发的96%尿液去生产大颗粒尿素。
2、NH3汽提工艺NH3汽提工艺由意大利Snamprogetti公司于1967年试验成功并获得专利。
尿素生产方法原理--尿素的合成PPT
NH3一C02一H 20 —NH 2CONH2四元相图结构
在NH3一C02一H 20三元系中加人高沸点 组分NH2CONH2或NH2CONH2和H20混合物后，即成为
NH3一C02一H 20 —NH 2CONH2四元系。在尿素合成 反应过程中系指三元系发生合成反应而成的过渡
态相图和稳态相图(平衡态)。
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实际合成相图是由二元相图演变而来 超临界NH3-CO2二元共沸相图的形状结
以及气液相平衡变化规律，是尿素合成实际相图 NH3一CO2一H 2O三元系以及NH3一CO2一H 2O — NH2CONH2四元系相图的基础。
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2、NH3一C02一H 20 三元相图结构
在NH3一C02二元系中加入高沸点难挥 发组分H20后，即成为NH3一C02一H 20三元系，是 尚未生成尿素的介稳态相图。随着H20的进入，二 元物系的沸点会进一步升高，因而原来的二元相 图形状会发生如下变化：沸腾环上移；相图的液 相范围会进一步扩大；二元共沸点温度升高，共 沸点组成的NH3／CO2略微升高。通常将NH3一C02一 H 20三元系表示为NH3一C02(H2O／CO 2为定值)似 二元系。
16尿素合成过程中相平衡关系对于合成和回收未转化物的工艺条件的确定是十分重要的相图的分类按组分数划分单组分系统二组分系统三组分系统按性质组成划分蒸气压组成图沸点组成图熔点组成图温度按组分间相互溶解情况划分完全互溶系统部分互溶系统完全不互溶系统相律用图解的方法表示出来即用相平衡状态图研究由一种或数种物质所构成的相平衡系统的性质如沸点熔点蒸汽压溶解度等与条件如温度压力及组成等的函数关系这种关系的图叫相图phasediagram
相图的分类
单组分系统 按组分数划分 二组分系统
三组分系统
尿素合成ppt课件
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尿素合成
2、NH3/CO2（分子比） 较高的氨碳比虽然能获得较好的尿素转化率，
但过高的氨碳比必然要提高尿素合成的平衡压力， 增加动力消耗，同时还会增加系统回收氨的负荷， 增加设备，此外还必须考虑尿素合成塔的热平衡。 因为一般采用自热平衡式尿素合成塔，当氨碳比 过多时有可能引起自热平衡的破坏，使反应温度 下降，转化率下降。因此只有选择最大尿素生成 速度时的氨过剩率为最适宜。对二氧化碳汽提法 流程NH3/CO2以2.9左右为宜。
甲 尿氨液和、尿
尿液、
尿液
尿
高
液 H2O
H2O
中
H2O
低
蒸液
造
压
压
压
发
粒
合
分
分
系
系
成
解
解
统
统
尿液的浓度： 尿液的浓度： 尿 液 的 浓 度
50%左右
60%左右
70%左右
尿液的浓度 96%以上
CO2 NH3
成品包装
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尿素合成
在化学肥料中，以氮肥需要量最大，应用最
广：尿素是氮肥中的一个重要品种，按国家规定， 肥料尿素的规格如下，氮含量不小于46％，缩二 脲含量不大于0.9％，含水量不大于0.3％，粒度在 φ1～2.5毫米之间要占90％以上。
随着H20和NH2CONH2的生成，三元物系的沸点 进一步升高，原三元相图形状会发生如下变化：
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尿素合成
NH3一C02一H 20 三元相图结构
在NH3一C02二元系中加入高沸点难挥发组分 H20后，即成为NH3一C02一H 20三元系，是尚未生 成尿素的介稳态相图。随着H20的进入，二元物系 的沸点会进一步升高，因而原来的二元相图形状 会发生如下变化：沸腾环上移；相图的液相范围 会进一步扩大；二元共沸点温度升高，共沸点组 成的NH3／CO2略微升高。通常将NH3一C02一H 20 三元系表示为NH3一C02(H2O／CO 2为定值)似二元 系。
尿素生产技术课件(PPT 88页)
吸收工段：从一段分解、二段分解出来的 气相含有未反应的氨和二氧化碳，分别进 入一段吸收和二段吸收，氨和二氧化碳被 后面闪蒸、一段蒸发、二段蒸发工段冷凝 下来的冷凝水吸收混合形成水溶液，用泵 送入尿素合成塔；
一段吸收后剩余的气体进入惰洗器稀释后， 与二段吸收的残余气体混合进入尾气吸收 塔，与一段蒸发、二段蒸发工段气相冷凝 除去水后残余的气体混合后放空。
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主要设备--一段吸收塔10
在一段吸收塔中，若液氨中混有少量的CO2，则会 生成氨基甲酸铵结晶而堵塞设备和管道，因此一 段吸收塔要保证CO2被完全吸收。
在原料返回时，氨以纯氨和甲铵液形式，CO2以甲 铵液形式返回，甲铵液肯定会带一定量的水，水 是反应不希望的。所以应减少CO2返回量---尽量 提高CO2的转化率。
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改良C法（日本）
改良C法，是传统水溶液全循环法的改进，生产低缩二 脲含量尿素产品，也生产常规尿素产品。
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改良C法--操作条件
合成塔： 温度：190-200℃，压力：23-25MPa，氨碳比：4，水碳比： 0.37，转化率：72%。 合成塔为高径比18的空塔，用钛衬里，耐高温腐蚀。
分解塔：
合成塔原料： 原料CO2有60%进入合成塔，其余40%进入中压系统。 原料液氨在泵出口处加入少量的钝化空气，经预热后70%自 塔顶进入盘管，其余30%从合成塔低引入，以保持全塔的热 平衡。
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热循环法（HR）（美国）
尿素流程：塔出料减压至2.6MPa进入液体分布器6， 进行闪蒸，再减压至2.3MPa进入第一分解器7，第一 加热器8和第一分离器9。压力减压至0.2MPa，进入 第二分解器和第二分离器11；然后送去浓缩，造粒。
目前：衬里的高压容器。外筒为多层卷焊受压容器，内部 衬有一层耐腐蚀的不锈钢板，隔离尿素甲铵腐蚀介质，外 壳保温，防止热量外散。 优点：容积利用率高，耐腐蚀材料用量少，操作方便
尿素生产工艺流程
尿素生产工艺流程
尿素是一种重要的化肥和化工原料，其生产工艺流程是一个复杂的过程，需要经过多个步骤才能得到最终的产品。
尿素的生产工艺流程主要包括合成氨、尿素合成和尿素精制三个主要步骤。
首先，合成氨是尿素生产的第一步。
合成氨是通过哈勃-波斯特过程来实现的，该过程是将氮气和氢气在催化剂的作用下进行高温高压反应，生成氨气。
合成氨是尿素合成的重要原料，其质量和产量直接影响着尿素的生产效率和质量。
其次，尿素合成是尿素生产的核心步骤。
尿素的合成是通过将合成氨和二氧化碳在催化剂的作用下进行加热反应，生成尿素。
这个过程需要严格控制温度、压力和反应时间，以确保尿素的产率和质量。
此外，在尿素合成过程中，还需要对反应产物进行分离和精制，以得到高纯度的尿素产品。
最后，尿素精制是尿素生产的最后一步。
尿素精制包括结晶、干燥和筛分等工艺，以去除杂质和水分，提高尿素的纯度和产品质量。
尿素精制是尿素生产过程中至关重要的一环，它直接影响着尿素的市场竞争力和应用范围。
总的来说，尿素生产工艺流程是一个复杂而严谨的过程，需要各个步骤紧密配合，严格控制各项工艺参数，才能确保尿素的高产率和优质产品。
随着化工技术的不断进步，尿素生产工艺流程也在不断优化和改进，以适应市场对高效、环保、高品质产品的需求。
希望通过不断的技术创新和工艺改进，能够推动尿素生产工艺流程向着更加智能化、绿色化和高效化的方向发展。