化工生产技术(6)

2018-11-17 21:31

转化率反而下降。

过剩氨的影响:由于过剩氨的存在,降低了甲铵的熔点,温度为150℃时,虽然低于甲铵的熔点,但一开始物系便为液相反应速度就较快。在相同温度下,有过剩氨时反应速度较大,而且CO2转化率也较高。

液体动力学条件的影响:在工业上尿素合成塔内物料由于温度、比重的不同产生了返混现象。返混的结果,使合成塔上部尿素含量较多的物料与底部尿素含量较少的物料混合,这不仅降低了出口物料中尿素的浓度,而且由于顶部生成物(尿素和水)返回底部,使反应速度降低。因此在直径大,高径比小的合成塔中,必须考虑防止返混现象。为了防止返混现象,一般在合成塔内装置若干筛板。物料经筛板时由于断面缩小,流速加大,增加了湍动状态,增加了氨和二氧化碳的接触面积,加快了反应速度,因此增加了筛板后,提高了二氧化碳转化率。

30.合成尿素工艺条件的选择

合成塔操作主要工艺指标是:压力、温度、进料物料中的氨碳比与水碳比等。

·压力:操作压力的选择是以合成塔顶物料平衡压力为基准,且高于平衡压力的20%,

2

即196~200kg/cm;

·温度:合成塔温度的选择是以材料耐腐蚀能力作主要因素来考虑,在加氧的情况下操作温度是185~190℃;

·氨碳比:氨碳比的选择在考虑循环回收系统设备大小及合成塔最佳温度下的自热平

衡,一般氨碳比选择为3.4~4.2;

·水碳比:进合成塔水碳比取决于回收甲铵液所带入的水量,水碳比增高,二氧化碳转化率下降,水碳比控制不当就会出现操作上的“恶性循环”,一般水碳比选择为0.5~0.75。 1.8合成塔原始开车要升压到80~100kg/cm2的原因

因投料时塔内温度有150℃,纯甲铵在150℃时的离解压力约为70个大气压,为了不使甲铵液分解,使合成塔的实际操作压力大于甲铵液的离解压力,这就是投料前合成塔要升2

压至80~100kg/cm的原因。所以合成塔原始开车投料前,升温至150℃是为了使液氨与二氧化碳气体反应得到液态甲铵;升压至80~2

100kg/cm是为了使液态甲铵不分解。 31..中压分解吸收原理

在尿素合成反应液中,未反应的氨和二氧化碳可看成是由两部分构成:一部分是过剩氨,另一部分是未转化未尿素的氨基甲酸铵。二氧化碳和氨的溶解是放热和体积缩小的过程。所以,当温度升高和压力下降时溶解度减小。所以对合成反应液采用降压和加热的处理方法,有利于把游离氨和二氧化碳分离出来,另外减压加压也有利于甲铵的分解。一段分解气用稀氨水和二甲液吸收,冷凝地道氨基甲酸铵和气氨,而从吸收原理考虑,提高压力有利于吸收的进行和气氨的冷凝,但不利于一段的分解。因而中压压力选择要考虑气氨在氨冷凝器冷凝的条件下与一段分解压力相适应。

32.从甲铵液中分离未转化物的方法

从合成塔出来的合成液中有未被转化成尿素的甲铵和过剩氨。甲铵的生成反应是放热和体积减少的过程,如果减压,加热合成液中未转化的甲铵向分解成气体氨和二氧化碳的方向进行。降低压力,提高溶液的温度,溶液中氨和二氧化碳气体溶解度会大大降低。所以从合成液中分离出来转化物的操作需要采用减压加热,既有利于甲铵的分解,也有利于使溶解在合成液中的过剩氨和二氧化碳气体蒸馏出来。 33.分解温度对甲铵分解率和氨的蒸出率的影响

在中压分解系统中,甲铵分解率随温度的增长速度大于总氨蒸出率随温度的增长速度,这是因为合成液中的过剩氨是物理性溶解,而甲铵是化合物存在于合成液中,过剩氨在合成塔减压后虽然温度很低也能大量蒸出,这说明过剩氨的蒸出率受压力的影响比温度大。而甲铵的分解,只要温度达到甲铵在此压力下的离解温度,甲铵就会大量分解。如果压力低,但没有达到甲铵分解温度,甲铵分解量少,这就表明甲铵的分解率受温度的影响比压力大。 34.分解压力对甲铵分解率和氨的蒸出率的影响

分解温度一定时,分解压力的降低,甲铵分解率和氨的蒸出率都升高。但氨的蒸出率明显高于甲铵的分解率,这说明分解压力对氨的蒸出率的影响比对甲铵分解率的影响要大。 35.分解气中含水量的高低的影响因素

分解气中含水量的高低和影响因素:

·分解气中的水含量与温度有关,当温度升高后进入中压分解系统而合成液中的水也被同时蒸出,使气相中的水含量,随温度的上升而上升;

·当温度一定时,压力越低,分解气相中含水量上升;

·分解气相中的水含量与进合成塔物料中的NH3/ CO2有关,与H2O/CO2也有关,当NH3/ CO2 比一定,H2O/CO2﹥0.6时,随着H2O/CO2的增加,使合成液中的水蒸发量增大,分解气中含水量增加;当H2O/ CO2一定,NH3/CO2﹥4.2时,随着NH3/CO2的增加,使中压系统中氨蒸出率增大,由于氨的蒸出引起合成液中的水大量蒸发,所以分解气相含水量增加。 36.中压分解预分离流程设置目的及优缺点

设置预分离器的目的就是使气体进入回收吸收系统的水量减少,有利于全系统的水平衡。

优点:可以使大部分游离氨得到分离。 缺点:

·分解气相中带水量多;

·中压分解及蒸发加热器耗蒸汽多,不利于中压吸收及蒸发的操作; ·中压设备易腐蚀。

37.中压分解预精馏流程设置目的及优缺点

中压分解预精馏流程设置的目的:提高合成液出精馏段的温度,也就是提高了进一分加热器合成液的温度,减少了加热器的负荷,使精馏段的分解气温度降低,气相中水蒸汽分压降低,气相含水减少了,这样在吸收系统回收

时,使分解气中的氨和二氧化碳能够生成浓的甲铵液,减少了进合成塔的水量,提高CO2转化率。

优点:

·分解气相中带水少;

·中压分解及蒸发加热器耗蒸汽量少,有利于中压吸收的操作;

·在保持合成塔H2O/CO2相同的情况下,允许低压吸收液含有较多的水,有利于低压吸收操作,相应可以降低低压系统压力,从而可以降低低压分解温度,可减少尿液中缩二脲的形成和尿液的水解;

缺点:

·中压分解塔腐蚀严重,因为出合成塔的合成液经减压被分解气体的精馏使氧绝大部分逸出,进入加热器的合成液在较低氧含量的情况下加热到160℃,使一般含钼不锈钢材料容易腐蚀。

38.甲铵液组分对二氧化碳的吸收的影响

当甲铵液中H2O/CO2一定,NH3/CO2增加时,气相中CO2百分含量下降,氨含量上升。这是因为液相中易挥发物氨增加,使气相中氨的分压增加,CO2分压下降;

当甲铵液组成固定,溶液温度上升,气相二氧化碳含量增加,这是由于CO2的冷凝效果与溶解度下降的缘故,特别在NH3/CO2比较小的时候,溶液温度对气相中二氧化碳浓度增加的影响比较显著,而在NH3/CO2比较大时影响较小,一般溶液温度增加20℃,气相中二氧化


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