尿素的生产方法
尿素的生产方法
工业上用二氧化碳与氨合成尿素,由于反应物不能完全转化,未反应物需要回收。回收方式很多,早期有不循环法和部分循环法,现均采用全循环法。
全循环法是尿素合成后,未转化的氨和二氧化碳经多段蒸馏和分离后,以各种不同形式全部返回合成系统循环利用。
无论何种全循环法,尿素生产的基本工艺相同,分为四个基本步骤:2
3
4氨与二氧化碳的供应与净化;氨与二氧化碳合成尿素;尿素熔融液与未反应物质的分离与回收;尿素熔融物的加工。
目前,工业上采用水溶液全循环法及气提法。
(l)水溶液全循环法尿素合成的未反应物氨和COz ,经减压加热分解分离后,用水吸收成甲铵溶液,然后循环回合成系统称为水溶液全循环法。该法自20世纪60年代起迅速得到推广,在尿素生产中占有很大的优势,至今仍在完善提高。典型的有荷兰斯塔米卡本水溶液全循环法、美国凯米科水溶液全循环法及日本三井东压的改良C 法及D 法等。我国中小型尿素厂多数采用水溶液全循环法。
水溶液全循环法工艺可靠、设备材料要求不高、投资较低。缺点是反应热没能充分利用,一段甲铵泵腐蚀严重,甲铵泵的制造、操作、维修比较麻烦;为了回收微量的CO2和氨气,使流程变得过于复杂。
(2)气提法是用气提剂如CO2、氨气、变换气或其他惰性气体,在一定压力下加热并气提合成反应液,促进未转化的甲铵分解。
NH2COONH4=2NH3(g)↑+CO2(g)↑(可以反映)
该式是吸热、体积增大的可逆反应,只要有足够的热量,并能降低反应产物中任意组分的分压,甲铵的分解反应就一直向右进行。气提法就是利用这一原理,当通入co. 气时,气相中co. 的分压接近于1,而氨的分压趋于O ,致使反应不断进行。同样,用氨气提也有相同的结果。
根据通入气体介质的不同,分为c0. 气提法、NH3气提法和变换气气提法等。气提法工艺是当前尿素合成生产中重要的技术改进,与水溶液全循环法相比,具有流程简化、能耗低、生产费用低、单系列大型化和运转周期长等优点。
具有代表性的气提法有:荷兰斯塔米卡本CO2气提法、意大利斯那姆氨气提法、意大利蒙爱公司的等压双循环法(IDR)及日本三井东压低能耗法(ACES)。