尿素生产方法原理--尿素的合成.ppt

第二章 尿素生产方法原理
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第一节 尿素的合成
一、化学平衡
二、相平衡
三、合成工艺条件的确定
四、尿素合成塔结构的研讨
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一、化学平衡
1、合成反应过程步骤：
（1） NH3与CO2混合物形成液相，并大部分以NH4COONH2形式存在。
（2）氨基甲酸铵脱水生成尿素。
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一、化学平衡
2、合成的化学原理：
NH3(g)+ CO2(g) = NH4COONH2 (l)
△H=- 2-2-1

NH4COONH2(l) = NH2CONH2(l)+H2O(l)
△H= 2-2-2
总的化学反应式：
NH3 + CO2 = NH2CONH2 + H2O
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3、尿素的合成条件
高温（180~210℃）高压（13~24MPa）液相中
4、相律分析
组分数 = 物种数 - 独立反应数
自由度数 = 组分数 – 2 + 相数
独立变量：氨碳比、水碳比和温度
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填充密度一定的时候：
x = f(t, A, B, d)
以液相组成和温度作为自由度的独立变量：
x = f(t, a, b)
故，只有体系均处于液相时，二者才一致。
平衡转化率
平衡转化率算图
Frejacques算图
Mavrovic算图
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图 2-2-2 Mavrovic 平衡转化率算图
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尿素合成系统的热力学模型
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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)
平衡常数:
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