尿素合成的化工计算——热力学模型篇
尿素合成的化工计算_动力学模型篇
# 11#
# 12# X平 + W# p平 XX平 - X - X平 - W # ln = k1 W# p W (X - X平 ) 2+ - X平 X - X平 + X平 X平
中氮肥 À E = 189 145 J/mol 由曲线 Ò 得到: A0 = 818 @10 h E = 116 421 J/mol
13 - 1
第 6期
À 式即为操作压力 p > 平衡压力 p平 时的尿素 合成反应动力学 ( 普遍化 ) 方程式, 可用于工业 生产上连续式反应器的尿素转化率计算。只要有 相应的 k1 值, 则液相中的甲铵转化为尿素的转化 率 X 2 = f (p, L, W, t , 2, X 1 ); 只要选择合宜 的平衡转化率计算式 [X平 = f 1 ( L , W, t) ] 以及 平衡压计算式 [ p平 = f2 (L, W, t ) ]
(- $ H R CO ) 、 ( - $ H RCO2 ) ) ) ) CO、 CO2 加 氢合成甲醇反应热, J/mol Ker ) ) ) 径向有效导热系数 Q kg/L b ) ) ) 催化床堆密度, 下角标 : b ) ) ) 床层 in ) ) ) 床层进口状态 m ) ) ) 甲醇 w ) ) ) 沸腾水
[ 4]
由上, 可以用 2种方法来计算液态甲铵的反 应速度常数。其一是 Frejacques与大塚英二的混 合型, 图 1 中 曲线 Ñ; 其二 为 Kucher 氏模 型, 图 1 中曲线 Ò 。
, 即能计
算出不同时间段内液相甲铵转化为尿素的量。 21 2 动力学方程参数 21 21 1 尿素合成反应速度常数 k1
第 6期 2008 年 11 月
中 氮 肥 M2 S ized N itrogenous F ert ilizer P rogress
《水氮热耦合条件下土壤尿素转化动力学及热力学特性研究》
《水氮热耦合条件下土壤尿素转化动力学及热力学特性研究》篇一一、引言随着现代农业的快速发展，土壤中尿素的施用已成为作物增产的重要手段。
然而，尿素在土壤中的转化过程复杂，受多种环境因素影响，特别是水、氮和温度的耦合作用。
因此，研究水氮热耦合条件下土壤尿素转化动力学及热力学特性，对于提升作物营养吸收、提高尿素利用效率、减少环境污染具有重大意义。
二、文献综述近年来，国内外学者对尿素在土壤中的转化过程进行了大量研究。
在动力学方面，学者们通过实验研究了不同环境因素对尿素转化的影响，并建立了相应的动力学模型。
在热力学方面，关于尿素转化的热力学特性的研究尚不够深入，尤其是在水氮热耦合条件下的研究更为罕见。
本研究的目的是通过对该领域的深入研究，为提高尿素利用率和减少环境污染提供理论依据。
三、材料与方法1. 材料本研究选取了不同地区的土壤样品进行实验。
实验所用尿素为工业级尿素。
2. 方法（1）实验设计：设计水氮热耦合实验系统，模拟不同环境条件下的尿素转化过程。
（2）动力学实验：在控制环境下进行尿素转化实验，测定不同时间点的尿素含量，并建立动力学模型。
（3）热力学分析：通过热力学实验测定尿素转化的热力学参数。
（4）数据分析：采用统计分析方法对实验数据进行处理和分析。
四、结果与讨论1. 动力学结果通过实验数据，我们发现水氮热耦合条件下，土壤中尿素的转化速率受温度、湿度和氮素含量的影响。
在一定的温度范围内，随着温度的升高，尿素转化速率加快。
同时，湿度和氮素含量也对尿素转化有显著影响。
我们建立了尿素转化的动力学模型，并确定了模型参数。
2. 热力学特性通过对热力学实验数据的分析，我们发现水氮热耦合条件下，尿素转化过程伴随着吸热和放热反应。
我们计算了尿素转化的焓变、熵变和自由能变化等热力学参数，并分析了这些参数与温度的关系。
3. 讨论本研究的结果表明，水氮热耦合条件下，土壤中尿素的转化过程是一个复杂的化学反应过程，受多种环境因素影响。
《尿素生产中的热量衡算2400字》
尿素生产中的热量衡算1.1 合成塔1.1.1 计算依据（计算以25℃为基准）CO2(包括惰性气)进口的压力大小为21.7MPa(绝压)，温度125℃甲铵溶液进口压力大小为21.7MPa(绝压)，温度100℃尿素反应物出口压力大小为21.78MPa(绝压)，温度190℃按物料平衡各进出口物料组分列表如下：收入项目质量（kg）物质的量（kmol）支出项目质量（kg）物质的量（kmol）原料CO2气其中：CO2O2N2H2O原料液态氨循环液态氨甲铵溶液其中:NH3 CO2H2O尿素总计741.4735.072.95.230.234567.31766.441285.50521.84435.63321.532.553431.621716.20.10.20.0233.445.0358.130.91017.310.06153.56反应后混合物其中：尿素氨基甲酸铵CO2NH3NH3H2OO2N2总计3351.61010.1769.08433.87335.3951.5613.03.95.23353.6136.816.79.99.920.01343.120.0910.19137.821.1.2 计算ΔH1—CO2气体降温降压吸热22.58MPa（绝压）125℃时，i=166kcal/kg0.1MPa（绝压）25℃时，i=174kcal/kgΔH1=735.1×（166-174）=-735.1×8=-5880kcalΔH2—当量NH3降温降压及气化吸热由NH3 I-logP图查：0.1MPa（绝压）25℃时，i=423kcal/kg21.7MPa（绝压）t℃时，i=Ikcal/kgΔH2=567.3（I-423）=567.3-240455kcal尿素合成反应热平衡在一个标准大气压下，25℃固体甲铵生成热为：ΔH=38061kcal/kmolΔH3=16.2×39060=636083kcalΔH4—固体甲铵升温吸热升温时热焓增值为5261.23kcal/kmolΔH4=-16.72×5360=-88000kcalΔH5—固体甲铵融熔热量甲铵在150℃时融熔热量为：ΔH=4849.53kcal/kmol ΔH5=-16.2×4849.53=-81144kcalΔH6—循环甲铵液升温吸热物料衡算中甲铵液的组成为：NH3 523.77kg CO(NH2)2779kg 61.2%CO2437.6kg 氨水 497.54kg 48.40%H 2O 312.6kg 其中NH3185.89kg 含氨38.4%CO(NH2)22.53kg H2O 310.789kg总计 1277.6kg 总计 1277.6kg 100% 取固体甲铵比热Cp=37.3kcal/(kmol·℃)取38.4%氨水比热1.26kcal/(kg ·℃)Cp =0.7×783.36+0.4×1.2=0.8kcal/(kg ·℃) ΔH 6=-1276.5×0.76×(150-100) =-47905kcal 尿素在150℃时的生成热为5230.11kcal/kmol ΔH 7=-(16.9-0.04)×5220 =-16.8×5230.11=-87744kcal1.2预分离器预分离器物料平衡表序号 收入项目 kcal % 序号支出项目kcal % 1 2甲铵生成热 过量氨混合热635183 6224991.30 9.71 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 CO2气降温降压 当量氨降温降压 固体甲铵升温 固体甲铵融熔吸热 循环甲铵液升温 甲铵转化尿素吸热 反应融熔物升温 循环氨升温 （ΔH11+ΔH13） 循环氨气化 惰性气升温 热损失 5890 153743 87995 81144 47795 87744 108950 111391 0130.45 13061 0.83 21 11.6 11.60 6.85 12.56 15.54 16 0 0.01 2.01 总 计 697832 100总 计6974221001.2.1计算依据（计算以25℃为基准） 出口物料液相：1.8MPa （绝压），t ℃CO(NH 2)2 1010.1kg CO(NH 2)2 1010.01kg 40% CO 2 368.86kg 或CO 2(NH 3)2 653.7kg 25% NH 3 608.4kg 氨水 900.8kg 36% H 2O 576.36kg 其中NH 3 323.5kg 含氨36.6% H 2O 576.8kg总计 2565.6kg总计 2565.6kg 100% 气相：1.764MPa （绝压），115℃CO 2 65.1kg 1.43kmol 3.4%（气） 0.1MPa NH 3 678.4kg 40kmol 91.3%（气） 1.41MPa H 2O 37.72kg 2.5kmol 1.7%（气） 0.09MPa 惰性气 8.1kg 0.3kmol 0.5%（气） 0.01MPa_____________________________________________________________ 总计 789kg 43.7kmol 100% 1.8MPa 1.2.2 计算进口的液相带入热量 Cp=0.9kcal/(kg ·℃)Q 1=3345×0.9×(190-25)=448760kcal 进口气相带入热量 据空气T-S 图查得：空气在 21.7MPa ，190℃ i=85kcal/kg 0.1MPa ，25℃ i=45.12kcal/kg Q 2=8.1×(85-45.12)=317.34kcal 出口液相带出热量已知：甲铵比热 37.3kcal/(kmol ·℃) 尿素比热 0.486kcal/(kg ·℃) 36.9%氨水比热 1.1kcal/(kg ·℃)Cp =783.36×0.26＋0.48×0.4＋1.1×0.34=0.7kcal/(kg ·℃) Q 3=2565×0.7×(t-25)=1777t-44525 排出气相带出热设出口气相温度为118℃，CO2带出显热查CO2T-S图得：0.06MPa，118℃ i=194kcal/kg 0.1MPa, 25℃ i=174kcal/kgQCO2=65.1×(195-175)=1302kcalNH3带出显热查NH3I-logP图得：1.6MPa 119℃ i=462kcal/kg0.1MPa 25℃ i=422kcal/kgQNH3=679.3×(463-423)=27142kcal据H2O I-S图查得：0.84MPa， 118℃ i=649kcal/kg 0.1MPa, 25℃ i=25kcal/kgQH2O=36.8×(649-25)=23013kcal据空气T-S图查得：0.01MPa， 118℃ i=68.5kcal/kg 0.1MPa, 25℃ i=46.5kcal/kgQ空气=8.02×(67.5-45.5)=176kcalQ 4=QCO2＋QNH3＋QH2O＋Q空气=1301＋27133＋22945＋178=51525kcal 甲铵分解量在0.1MPa（绝压），25℃时甲铵生成热=38070kcal/kmol甲铵融熔热=4849kcal/kmol先求取1.8MPa（绝压），120℃时甲铵分解热A.NH4OH由118℃降温到42℃的放出的热量：取61.7%氨水比热为1.23kcal/(kg·℃)QA=1561.48×1.2×(118-41)=144659kcalB.NH4OH在41℃时分解吸收热量最后的状态：60.7%氨水混合热量为98kcal/kgNH3最后的状态：35.9%氨水混合热量为160kcal/kgNH3QB=953.5×95-321.6×160=-38955kcalC.NH3汽化热NH3在1.7MPa时汽化时的热量为263kcal/kg分解NH3量为951.50-323.6=629kgQC=629×(-263）=-164537kcalD．升温吸热NH3汽化升温吸热qNH3：1.7MPa，41℃ i=409kcal/kg1.7MPa，118℃ i=465kcal/kgqNH3=623×(409-464)=-33895kcal氨水升温吸热q氨水：取36.0%氨水比热为1.2kcal/(kg·℃)氨水量为900.8kgq氨水=900.8×1.11×(41-120)=-77089kcalQ D =qNH3+q氨水=-(76970+33285)=-110245kcalQ 6=QA+QB+QC+QD=144659-38956-164546-110353=-169224kcal 热量损失取热量损失约进入热负荷的1.2%Q 7=5085kcal预分离器出口液相温度t ℃的求取 因 ∑-7171Q=0故 44867317=1776t-44426+51454+47381+169214+5065 则 t=1777228629448977-=121.0℃出口液相带出热量Q 3Q 3=1779(t-46)=1779×(125-46)=1759986kcal1.3 一段分解系统1.3.1 计算依据进出口物料组成及工艺条件 进口反应融熔物（1.78MPa,124℃）CO(NH 2)2 1010.1kg CO(NH 2)2 1010.1kg 40.3% CO 2 368.8kg CO 2(NH 3)2 653.7kg 26.4% NH 3 609.53kg 氨水 900.76kg 36.3% H 2O 578.25kg 其中NH 3 322.52kg 36.9% 出口物料液相 1.8MPa ，160℃CO(NH 2)2 1010.1kg ，CO(NH 2)2 1010.1kg 61.4% CO 2 52.1kg 或CO 2(NH 3)292.2kg 5.6%NH 3 135.3kg 氨水 543.4kg 33.1% H 2O 450.2kg 其中NH 3 95.2kg 含氨17.2% H 2O 450.2kg总计 1646.6kg总计 1646.67kg 100% 气相 1.8MPa ，160℃CO 2 317.7kg 7.1kmol 17.1%（气） 0.3MPa NH 3 473.2kg 27.9kmol 63%（气） 1.2MPa H 2O 129.1kg 7.2kmol 17%（气） 0.3MPa__________________________________________________________ 总计 919kg 47.2kmol 100% 1.8MPa 1.3.2 计算反应融熔物带入热量 Q 1=176023kcal 反应融熔物带出热量 反应融熔物比热的计算：取17.5%氨水比热 1.1kcal/(kg ·℃) 尿素比热 0.5kcal/(kg ·℃) 甲铵比热 36.3kcal/(kmol ·℃)Cp =783.36×0.05+0.5×0.6+1.1×0.3=0.69kcal/(kg ·℃) Q 2=1646.6×0.7×(160-25)=151385kcal 据CO 2 T-S 图查：0.3MPa ， 160℃ i=203kcal/kg 0.1MPa ， 25℃ i=174kcal/kg Q 3=317.17×(203-174)=9174kcal 据NH 3 I-logP 图查得：1.2MPa ， 160℃ i=487kcal/kg 0.1MPa ， 25℃ i=422kcal/kg Q 4=472×(487-422)=30756kcal据H2O I-S图查得：0.3MPa，160℃i=664kcal/kg0.1MPa，25℃i=25kcal/kgQ5=129.1×(665-26)=82369kcal 气相带出热量总和为：Q 3+Q4+Q3=9184+30855+82569=123408kcal甲铵分解吸热甲铵分解量 653.7-92.2=561.5kg或7.2kmol甲铵分解热 32011kcal/kmolQ6=7.2×32011=230417kcalNH4OH分解热，先降温再分解，然后气化，最后升温A.36%氨水降温放热取36%氨水比热为1.1kcal/(kg·℃)QA=901.87×1.1×（160-30）=128820kcalB.NH4OH分解热（吸热）最初状态氨水浓度为36%NH3，混合热为160kcal/kgNH3最终状态氨水浓度为18%NH3，混合热为196kcal/kgNH3分解热QB=95.2×195-323.5×160=18544-51458=-328894kcalC.氨汽化热1.2MPa 30℃ NH3汽化热为21.6kcal/kg分解氨量为323-95=227kgQC=228.34×（-272.6）=62489kcalD.升温吸热氨气 1.2MPa，30℃ i=408.4kcal/kg1.2MPa，160℃ i=489kcal/kgQNH3=228.4×（408.4-489）=-18404kcal17.5%氨水，取其比热为1.1kcal/(kg·℃)Q氨水=531.4×1.1×（30-160）=-77700kcalQ D =QNH3+Q氨水=-77700-18407=-96106kcalQ 7=QA+QB+QC+QD=128910-32894-62579-96107=-62656kcal 热损失取进入热负荷~1.1%Q8=1889kcal设所需加热蒸汽热量为QQ 1+Q=Q2+Q3+Q4+Q5+Q6+Q7+Q817623+Q=151385+122508+230507+62758+1889Q=392724kcal1.4 二段分解系统1.1.1 计算依据（计算以25℃为基准）进二段分解塔尿素溶液温度t=160℃，压力P=0.4MPa（绝压）出二段分解塔尿素溶液温度t=150℃出二段分解塔气体温度t=120℃第二段分解气各组分的压力：CO2：0.4×1.1100.1=0.4MPaNH3：0.4×1.11318.7=2.7MPaH 2O：0.4×1.118.2=0.1Pa第二段分解塔溶液的组成CO27.91kg 0.2kmol 甲铵 13.1kgNH311.4kg 0.7kmol 或氨水 401.1kgH 2O 398.6kg 21.12kmol 其中NH35.7kg尿素 1001.kg 16.5kmol H2O 399.0kg尿素 1001.1kg 缩二脲 6.0 0.06kmol 缩二脲 6.0kg_____________________________________________________________________ 总计 1421.1kg 总计 1426.1kg1.1.2 计算（1）溶液带入热量Q1=151345kcal加热蒸汽供给热量Q2（2）尿液带出的热量因为尿素溶液中含CO2、NH3、缩二脲含量较少，所以在计算中不考虑，则尿液浓度为：H2O 397.44kg 27.4%尿素 1003.05kg 72.6%_______________________________合计 1400.4 100%查图的71%尿液Cp=0.69kcal/(kg·℃)Q3=1431.03×0.8×（150-25）=121238kcal分解气体带出热量CO20.04MPa, 120℃ i=194kcal/kg0.1MPa, 25℃ i=174kcal/kgQCO2=41.23×（194-174）=885kcalNH30.1MPa, 120℃ i=471kcal/kg0.01MPa, 25℃ i=423kal/kgQNH3=125.44×（471-423）=6073kcalH2O 0.01MPa, 120℃ i=643kcal/kg 0.01MPa, 25℃ i=25kcal/kgQH2O=49.9×（6450-25）=31213kcalQ 4=QCO2+QNH3+QH2O=886+594+311114=37651kcal（3）甲铵分解热1.72MPa，120℃时甲铵分解热为32002kcal/kmol甲铵分解量为1.00kmolQ5=1×32021=32021kcal（4）NH4OH分解热刚开始溶液中NH3量为7.9-2×1.2=5.6kmol最后溶液中NH3量为0.71-2×0.2=0.35kmolNH4OH分解量为5.60-0.4=5.3kmol刚开始溶液中H2O/NH3=21.8/5.6=1.35平均276 .935.4=31.8QA氨水降温降压放热QA=543.34×1.1×（120-20）=59789kcalQB氨水在0.1MPa，20℃下分解吸热QB=-8346=-44452kcalQC—氨气升温升压吸热0.1MPa，20℃ i=424kcal/kg0.4MPa，120℃ i=471kcal/kgQ C =5.3×17×（423-470）=-4201cal Q D 氨水升温吸热因为第二段分解系统的出口液相中含氨量较少，所以氨水浓度稀，取它的比热Cp ≈1kcal/(kg ·℃)Q D =401.1×1×（-20-120）=-40415kcalQ 6=Q A +Q B +Q C +Q D =59770-44442-4201-40415=-29188kcal （5）热损失，取热损失为进热负荷的~1.7% Q 7=2561kcal 因 ∑-7171Q=0故Q 2=Q 3+Q 4+Q 5+Q 6+Q 7-Q 1=112298+31001+29188+37871+2561-151355 =71768kcal 所以Q 2=71768kcal （6）二段分解塔热量平衡表收入项目 kcal % 支出项目 kcal % 尿素溶液带入 蒸汽供给热量151385 7171367．77 32.23尿素溶液带出 甲铵分解热 NH4OH 分解热 气相带出热 热损失 121498 32011 29148 37961 2544 51.4 15.3 20.1 17 1.7 总计 223098 100总计224008100。
工业尿素合成理论(三)
进 入反 应 区 的液态 混 合物 Ｎ Ｏ Ｎ ：・ ＨＣ Ｏ Ｈ Ｎ ， Ｃ ： Ｈ ０沿尿素合成塔上移 ， Ｈ ・Ｏ ・ 在反应区内 进行甲铵脱水转化为尿素的合成反应 ， 甲铵分解 率为 Ｅ 。尿素合成塔反应区（ － 径 向截面） ２２ 热力
学模 型 如 图 ２ ３所示 。
其反应式为：
ａ Ｈ ＋Ｃ ２ ｂ Ｏ （ ２ Ｎ ＋ Ｎ ３ Ｏ ＋ Ｈ， ＿ ａ一 ） Ｈ
同时 ， 气相混合物中的 Ｎ ， Ｃ Ｈ 与 Ｏ 逐渐溶人 液相后 进行 甲铵 生成 反应 ：
Ｎ （ ）＝ Ｎ ３１１ Ｈ３ｇ ；＝ Ｈ （） ＝
（ 一ｃ Ｎ ４Ｏ Ｎ ２ ｃ Ｏ ＋ｂ ２ １ ） ＨＣ Ｏ Ｈ ＋ Ｃ ２ Ｈ０
反 应 区 内 的 液 相 混 合 物 可 以 表 达 为
ＮＨ４ ＣＯＯＮＨ２。ＮＨ３・ＣＯ２・Ｈ２ －ＮＨ２ ０ ＣＯＮＨ２ 期
气械 Ｇ ） Ｎ ３ Ｃ２ Ｈ Ｏ
ｉ Ｉ ＮＨ３＋ Ｃ 硬科（ Ｌｌ Ｏ２＝＇ ： ＮＨ￣ＯＯＮ Ｈ２
化肥工业
Ｈ０ ２
ｃ， Ｌ
１
Ｎ ， ｃ Ｊ ， ，Ｏ Ｎ 。 Ｈ２ ｃ Ｈ２
ＣＯ２
（ Ｌ
） ／
／，Ｇ Ｎ ｃ ｃ 。 ｚ ， Ｈ
反
２
Ｎ，， （ Ｈ。ｚＧ ３２Ｏ） ｃＨ
返回 甲铵 液
进
口一
ｌ
ＮＨ３ 体 积分 数 一
图 ２ 工业尿素 合成反应 热力学模型 ｌ
（） １ １ 第 阶段： 口区——气 液两相流形成 ｒ 进
Ｈ２ ｏ
液 相（） ＮＨ３＋ Ｃ Ｌ Ｏ２￣ ＮＨ４ ＯＮＨ２ ＣＯ
（ ） ３（・ ’－） Ｈ４ ＯＮＩ ＣＯ ＋Ｈ２ ｘ Ｆ２ ＮＨ￣苎； 口 ２ＮＨ＋ １ＥｅｘＮ ＣＯ ￣ ｃ ２ｂ ０＋ Ｎ Ｉ ＿ ＣＯ ＝
尿素合成的副反应
平衡转化率 x = f(t, A, B, d) x = f(t, a, b)
平衡转化率算图 Frejacques算图 Mavrovic算图
20
平衡常数: K1=(1-x-c)(a+b+x+2c-1)2/c(a-2+2c)2 K2 = x (b+x) / (1-x-c) (a+b+x+2c-1)
45
2、气提过程相图
46
3、高压圈
①合成塔 ② 气提塔 ③高压甲铵冷凝器
47
4、高压甲铵冷凝器
48
5、高压圈工艺条件
49
50
三、中低压分离回收循环
1、中低压循环循环系统的总要求
将未转化的NH3和CO2完全回收，并尽量 减少回收物料中的水含量，且避免尿素的分解和 有害副反应的发生。
51
2、中压级三元相图
36
6、原料纯度 原料液氨的纯度（质量分数）≥99.5% 原料CO2的纯度（体积分数） ≥98.5%
37
38
四、尿素合成塔结构的研讨
1、中小型厂的合成塔为空筒，不设置内件，高径比20 ，溶液呈平推流。 2、大型厂装有多孔塔板 设置塔板的目的：防止物料反混
加强两相的接触
39
40
3、合成塔中，尿素生成过程 ①气相中的CO2和NH3通过传质过程进入液相 ②液相中的CO2和NH3化合生成甲胺 ③液相中的甲胺转化为尿素和H2O，反应产物H2O部分 转入气相。
81
4、爆炸范围
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5、判断气体混合物的爆炸性 A.高压下
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B.低压下
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6、防爆措施
①一般防护措施 ②惰性气体稀释 ③在高压设备上采用防爆设施 ④减少防腐用空气的加入量 ⑤预先脱除原料中的H2
尿素合成中缩二脲含量的测量及控制
第一章尿素1.1 尿素简介尿素是人工合成的第一个有机物，是一种高浓度氮肥，属中性速效肥料，也可用了生产多种复合肥料。
在土壤中不残留任何有害物质，长期施用没有不良影响。
畜牧业可用作反刍动物的饲料。
但在造粒中温度过高会产生少量缩二脲，又称双缩脲，对作物有抑制作用。
我国规定肥料用尿素缩二脲含量应小于0.5％。
缩二脲含量超过1％时，不能做种肥，苗肥和叶面肥，其他施用期的尿素含量也不宜过多或过于集中。
尿素广泛存在于自然界中，如新鲜人粪中含尿素0.4％。
尿素产量约占我国目前氮肥总产量的40％，是仅次于碳铵的主要氮肥品种之一。
尿素作为氮肥始于20世纪初。
20世纪50年代以后，由于尿素含氮量高(45％～46％)，用途广泛和工业流程的不断改进，世界各国发展很快。
我国从20世纪60年代开始建立中型尿素厂。
1986～1992年，我国尿素产量均在900万吨以上。
目前占氮肥总产量的40％。
尿素分子式是CO(NH2)2，因为在人尿中含有这种物质，所以取名尿素[1]。
尿素含氮(N)46％，是固体氮肥中含氮量最高的。
工业上用液氨和二氧化碳为原料，在高温高压条件下直接合成尿素，化学反应如下：2NH3+CO2→NH2COONH4→CO(NH2)2+N2O尿素易溶于水，在20℃时100毫升水中可溶解105克，水溶液呈中性反应。
尿素产品有两种。
结晶尿素呈白色针状或棱柱状晶形，吸湿性强。
粒状尿素为粒径1～2毫米的半透明粒子，外观光洁，吸湿性有明显改善。
20℃时临界吸湿点为相对湿度80％，但30℃时，临界吸湿点降至72.5％，故尿素要避免在盛夏潮湿气候下敞开存放。
目前在尿素生产中加入石蜡等疏水物质，其吸湿性大大下降。
尿素是生理中性肥料，在土壤中不残留任何有害物质，长期施用没有不良影响。
但在造粒中温度过高会产生少量缩二脲，又称双缩脲，对作物有抑制作用。
我国规定肥料用尿素缩二脲含量应小于0.5％。
缩二脲含量超过1％时，不能做种肥，苗肥和叶面肥，其他施用期的尿素含量也不宜过多或过于集中。
尿素工艺流程简述(副本)
尿素工艺流程简述1、尿素的合成CO2压缩机五段出口CO2气体压力约20。
69MPa（绝），温度约125℃,进入尿素合成塔的量决定系统生产负荷。
从一吸塔来的氨基甲酸铵溶液温度约90℃左右，经一甲泵加压至约20.69MPa（绝）进入尿素合成塔，一般维持进料H2O/CO2(摩尔比)0.65～0.70。
从氨泵来的液氨经预热器预热至40～70℃进入尿素合成塔，液氨用量根据生产负荷决定，塔顶温度控制在186～190℃，进料NH3/CO2分子比控制3。
8～4。
2.尿塔压力由塔顶减压阀PIC204（自调阀）自动控制,一般维持19。
6MPa(表）物料在塔内停留时间为40分钟，CO2转化率≥65％。
为防止尿塔停车时管路堵塞，设置高压冲洗泵,将蒸汽冷凝液加压到19。
6～25.0MPa送到合成塔进出口物料管线进行冲洗置换。
2、中压分解出合成塔气液混合物减压至1。
77MPa（绝）进入预分离器，合成液中的氨大部分被分离闪蒸出来，通过气相管道进入一吸外冷却器,液相进入预蒸馏塔上部,在此分离出闪蒸气后溶液自流至中部蒸馏段，与一分加热器来的热气逆流接触，进行传质、传热，使液相中的部分甲铵与过剩氨分解、蒸出进入气相，同时,气相中的水蒸汽部分冷凝降低了出塔气相带水量.出预蒸馏塔中部的液体进入一分加热器，经饱和蒸汽加热后,出一分加热器温度控制在155～160℃，保证氨基甲酸铵的分解率达到88％，总氨蒸出率达到90%，加热后物料进入预蒸馏塔下部的分离段进行气液分离，分离段液位由LICA302摇控控制，物料减压后送至二分塔。
在一分加热器液相入口用空压机补加空气，防止一段分解系统设备管道的腐蚀,加入空气量由流量计指示(约2m3/TUr）通过旁路放空阀调节流量。
3、二段分解(低压分解)出预蒸馏塔的液体经LRC302减压至0.29～0。
39MPa(绝）,进入二分塔上部进行闪蒸，液体在填料精馏段与塔下分离段来的气体进行传质、传热,以降低出塔气体温度和提高进二分塔加热器的液体温度。
工业装置尿素合成动态模型及其应用 热力学动力学焓模型篇
工业装置尿素合成动态模型及其应用热力学、动力学、焓模型篇上世纪70年代之前的传统化工产业，通常采用经验型的发展模式，这种传统型发展模式以大量实验数据为基础，通过中试或分流小装置等方法，取得工业数据；然后逐级放大，直到建立工业化装置。
这种传统模式既浪费了人力物力财力，也影响了传统化工产业的发展速度。
上世纪70年代之后，随着电子计算机技术（包括软件，硬件，计算技术等）的发展，这种传统型发展模式逐渐改变。
运用电子计算机，模型化和过程模拟软件，进行流程模拟已成为加快发展传统化工产业的先进有效方法。
对于简单物系，传统化工工艺的工业实际过程，若能用机理模型准确表达的话，则通过建立数学模型和流程模拟等，可以大大减少实验量，甚至可不经过中试直接放大至工业装置。
这样既节省了人力物力财力，又加快了发展速度。
对于化工单元过程，也可通过建模，过程模拟等方法，达到优化操作，优化控制，节能降耗之目的。
上世纪80～90年代，已出现了商品化的化工软件包，其中收入了众多常见物系，低常压条件下的化工单元过程，如精馏、传热等模型电算软件。
然而，对于高温高压下的复杂物系，模型软件就很少收入了，如尿素合成物系，即使像著名的Aspen 和PRO/Ⅱ软件包也未载入。
究其原因，其一，可能是尿素公司开发的尿素合成模型模拟软件已成为尿素专利技术的组成部分，属于知识产权范围内的核心技术，不肯廉价出售；其二，尿素合成物系太过复杂，优质模型的建立殊非易事。
从而可见，尿素合成模型开发的困难所在，也体现了它的价值。
在复杂的尿素合成反应过程中，平衡（包括化学平衡和相平衡），速度和热效应是最为重要的工业要素，为此，本篇将以前文的实验数据为基础，建立尿素合成反应过程三个半经验半理论模型：——热力学模型；——动力学模型；——物流焓模型。
用三模型来描述尿塔稳态合成反应过程任一截面的状态，为我国尿素产业的发展服务，满足技改之需。
第一节热力学模型尿素合成物系热力学模型是研究尿素合成反应过程中气液物流变化的数学模型；是描述高温高压条件下NH3―CO2―H2O―（NH2）2CO物系汽液平衡复杂函数关系的热力学计算模型。
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尿素合成的化工计算——热力学模型篇
作者：沈华民， SHEN Huamin
作者单位：上海化工研究院,上海,200062
刊名：
中氮肥
英文刊名：M-SIZED NITROGENOUS FERTILIZER PROGRESS
年，卷(期)：2008(5)
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