尿素生产方法原理--未反应物的分离与回收_精品文档.ppt
- 文档编号:2564293
- 上传时间:2022-11-01
- 格式:PPT
- 页数:48
- 大小:4.07MB
尿素生产方法原理--未反应物的分离与回收_精品文档.ppt
《尿素生产方法原理--未反应物的分离与回收_精品文档.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《尿素生产方法原理--未反应物的分离与回收_精品文档.ppt(48页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
将未反应的将未反应的NHNH33和和COCO22从反应液中分离并回收返回系统,是从反应液中分离并回收返回系统,是尿素工业装置的重要组成部分,尿素工业装置的重要组成部分,对提高原料利用率和经济对提高原料利用率和经济效益起着关键作用。
效益起着关键作用。
2.22.2合成液未反应物的分离和回收合成液未反应物的分离和回收从尿素合成塔排出的合成反应液从尿素合成塔排出的合成反应液除了生成的尿素除了生成的尿素UrUr和水和水外,还含有外,还含有大量未反应的原料大量未反应的原料NHNH33和和COCO22(可认可认为主要以甲铵为主要以甲铵AmAm和游离氨和游离氨NHNH33形式存在形式存在)。
分解的工艺流程:
分解的工艺流程:
将合成液中的将合成液中的未反应的甲铵逐级未反应的甲铵逐级减压分解为减压分解为NHNH33和和COCO22并转入气相并转入气相(这个过程成为分解这个过程成为分解),再用水进行逐级吸收,以液相的形式返回尿素合,再用水进行逐级吸收,以液相的形式返回尿素合成系统。
成系统。
回收的工艺流程:
回收的工艺流程:
合成液中的未反应物,经过逐级减合成液中的未反应物,经过逐级减压分解后,分离出来的压分解后,分离出来的NHNH33和和COCO22体气,继续作为原料返体气,继续作为原料返回合成塔参加尿素合成反应。
回合成塔参加尿素合成反应。
将将气提气提技术引入尿素的分离过程,使部分未反技术引入尿素的分离过程,使部分未反应物在应物在不减压不减压(回收亦不加水回收亦不加水)的条件下自行返回的条件下自行返回系统,系统,使得尿素生产的技术经济指标有了进一步使得尿素生产的技术经济指标有了进一步改善。
改善。
尿素装置采用气提,即在尿素装置采用气提,即在与合成压力相同的压力与合成压力相同的压力下下将合成液中的一部分将合成液中的一部分NH33和和CO22气提出来,随后再气提出来,随后再冷凝为液体。
然后返回合成塔冷凝为液体。
然后返回合成塔进行尿素合成反应。
进行尿素合成反应。
高压气提分离和高压圈循环高压气提分离和高压圈循环气提又称气提又称解吸解吸,是一种分离液相混合物的操作,是一种分离液相混合物的操作,用一种气体通过待分离的液体混合物,把易挥发用一种气体通过待分离的液体混合物,把易挥发的组分携带出来。
的组分携带出来。
11可以可以不用泵不用泵而直接返回合成塔;而直接返回合成塔;22气提出来的气提出来的NHNH33和和COCO22混合气体所含有的水蒸气较混合气体所含有的水蒸气较之减压循环返回的甲铵液中的之减压循环返回的甲铵液中的水含量少水含量少,因而有利于,因而有利于提高合成反应转化率;提高合成反应转化率;33气提出来的气提出来的NHNH33和和COCO22混合气在高压下冷凝,冷凝混合气在高压下冷凝,冷凝温度较高,温度较高,放出热量可以回收利用放出热量可以回收利用。
气提法回收的主要优点气提法回收的主要优点在不减压的条件下,能否将合成塔出液中未反应的在不减压的条件下,能否将合成塔出液中未反应的NHNH33和和COCO22转入气相转入气相?
气提原理气提原理LL11点的点的COCO22反气提反气提LL11的的NHNH33气提气提LL22的的COCO22气提气提LL22的的NHNH33热气提热气提“反气提反气提”:
合成塔出口溶液组成应为液相线上的一点,设合成塔出口溶液组成应为液相线上的一点,设为在顶脊线的富为在顶脊线的富NHNH33侧,如侧,如LL11点。
若采用点。
若采用COCO22气提,根据相图气提,根据相图的基本原理,过程在相图上表示为从的基本原理,过程在相图上表示为从LL11点向表示点向表示COCO22的的CC点移点移动。
此时系统组成点进入液相区,即动。
此时系统组成点进入液相区,即COCO22将溶解而不能将液将溶解而不能将液相中的相中的NHNH33和和COCO22逐出,这可称为逐出,这可称为“反气提反气提”。
相图性质:
相图性质:
AA、CC、EE分别为分别为NHNH33,COCO22和和UrnHUrnH22OO。
ll11ll11线为液相线,表现出顶脊线的特性。
线为液相线,表现出顶脊线的特性。
与液相线各点平衡的气相几乎不含与液相线各点平衡的气相几乎不含HH22OO,所以气相线几乎,所以气相线几乎与与ACAC边重合,在图中未示出。
边重合,在图中未示出。
目前的气提过程均采用气液逆流流动方式,分离效果将更目前的气提过程均采用气液逆流流动方式,分离效果将更高,液相点可沿液相线高,液相点可沿液相线LL22ll11继续向下移动,气相点则沿继续向下移动,气相点则沿气相线气相线CACA向上移动。
极限情况的液相点可达向上移动。
极限情况的液相点可达ll11,非常靠,非常靠近顶点近顶点EE,气提效率是很显著的。
,气提效率是很显著的。
COCO22气提:
气提:
如合成塔出口溶液组成位于顶脊线的富如合成塔出口溶液组成位于顶脊线的富COCO22侧,侧,如如LL22点,当通入点,当通入COCO22,系统总组成点沿,系统总组成点沿LL22CC移动,可见处于移动,可见处于气液两相区。
当总组成点到达气液两相区。
当总组成点到达BB,气液两相组成位于结线,气液两相组成位于结线的两端的两端LL22和和GG22;L;L22比比LL22点更接近点更接近EE点,表示其点,表示其COCO22和和NHNH33含量均降低,达到了气提的目的。
含量均降低,达到了气提的目的。
以上讨论的是二氧化碳气提的条件。
现再讨论氨气提。
如以上讨论的是二氧化碳气提的条件。
现再讨论氨气提。
如合成塔出口溶液组成位于顶脊线的富合成塔出口溶液组成位于顶脊线的富NHNH33侧的侧的LL11点,总组成点,总组成将沿将沿LL11AA移动。
从图移动。
从图2-2-132-2-13可见,这时不会出现反气提,但注可见,这时不会出现反气提,但注意富意富NHNH33侧液相线的形状与富侧液相线的形状与富COCO22侧不同,气提的液相线沿侧不同,气提的液相线沿LLllll11移动,其组成并不向移动,其组成并不向EE点靠近,气提效果不明显。
这自然是由点靠近,气提效果不明显。
这自然是由于于NHNH33本身在尿液中的溶解度远大于本身在尿液中的溶解度远大于COCO22在尿液中的溶解度之故。
在尿液中的溶解度之故。
氨气提:
氨气提:
为了提高氨气提的效率,现代的为了提高氨气提的效率,现代的氨气提工艺采用了氨气提工艺采用了气提与加热并举的方法气提与加热并举的方法。
图中线。
图中线ll22ll22表示更高温度的液相表示更高温度的液相线。
这样,线。
这样,液相组成所含液相组成所含NHNH33和和COCO22量较少,达到了气提的目量较少,达到了气提的目的的。
还可看出,由于提高温度的结果,即使不通入。
还可看出,由于提高温度的结果,即使不通入NHNH33,合,合成塔出口溶液点成塔出口溶液点LLll本身己经处于两相区而有气相出现,不必本身己经处于两相区而有气相出现,不必再另外引入再另外引入NHNH33气提剂。
所以气提剂。
所以NHNH33气提也叫热气提气提也叫热气提,在气提塔,在气提塔不引入不引入NHNH33。
COCO22汽提法采用原料气汽提法采用原料气COCO22作为汽提气,作为汽提气,NHNH33汽汽提法则是是属于自汽提,即只需将汽提塔中的合提法则是是属于自汽提,即只需将汽提塔中的合成液加热,成液加热,NHNH33从液相转入气相就作为汽提气了,从液相转入气相就作为汽提气了,将未反应的将未反应的NHNH33和和COCO22气体出来。
气体出来。
COCO22汽提法的工艺流程汽提法的工艺流程NHNH33汽提法汽提法高压合成圈的构成高压合成圈的构成一、一、合成反应合成反应本身即合成塔,本身即合成塔,二、部分未反应物的二、部分未反应物的分离分离即气提塔;即气提塔;三、三、余热余热能量的回收和利用(高压甲铵冷凝器)。
能量的回收和利用(高压甲铵冷凝器)。
这一回路称为高压圈。
这一回路称为高压圈。
气提塔排出的气提塔排出的NHNH33和和COCO22混合气混合气(并含少量水蒸气并含少量水蒸气)经冷经冷凝液化,即可作为原料自行返回合成塔。
气提气的冷凝液化,即可作为原料自行返回合成塔。
气提气的冷凝既是合成塔自热平衡的要求,又提供了能量回收的凝既是合成塔自热平衡的要求,又提供了能量回收的有利条件,有利条件,完成这一过程的设备就是高压甲铵冷凝器完成这一过程的设备就是高压甲铵冷凝器。
热回收冷凝热回收冷凝高压甲铵冷凝器高压甲铵冷凝器一、一、可视为合成塔的前导可视为合成塔的前导,在其中主要进行甲铵的,在其中主要进行甲铵的合成反应,放出大量温度较高的热能。
合成反应,放出大量温度较高的热能。
二、冷凝温度总是随压力的增加而升高,二、冷凝温度总是随压力的增加而升高,所以高压所以高压圈的气体冷凝热较之中低压下回收气体的冷凝热可圈的气体冷凝热较之中低压下回收气体的冷凝热可以得到最有效的利用以得到最有效的利用,如副产蒸汽等。
,如副产蒸汽等。
高压甲铵冷凝器的概念:
高压甲铵冷凝器的概念:
高压甲铵冷凝器的作用:
高压甲铵冷凝器的作用:
u高压圈内的物流循环,高压圈内的物流循环,可以依靠可以依靠重力自流重力自流,也可以,也可以利利用用进入高压圈的原料进入高压圈的原料流股压力流股压力(例如液液喷射器例如液液喷射器),用以克,用以克服流动阻力,不必另设驱动设备。
服流动阻力,不必另设驱动设备。
u自外引入高压圈的物流,自外引入高压圈的物流,包括原料氨和原料二氧化碳,包括原料氨和原料二氧化碳,以及从中、低压系统返回的未反应物质以及从中、低压系统返回的未反应物质(液氨、甲铵液液氨、甲铵液),则则需通过相应的泵或压缩机。
需通过相应的泵或压缩机。
u由于大量未反应物在高压圈内循环,省去了驱动装置,由于大量未反应物在高压圈内循环,省去了驱动装置,所以动力消耗是大大节省了。
所以动力消耗是大大节省了。
高压圈内的物流循环方式高压圈内的物流循环方式u从气提塔出来的气体混合物中从气提塔出来的气体混合物中HH22OO含量很低。
含量很低。
u从气提塔来的物料在高压甲铵冷凝器中的停留时间从气提塔来的物料在高压甲铵冷凝器中的停留时间很短,基本上只是进行冷凝而不进行尿素的合成反应。
很短,基本上只是进行冷凝而不进行尿素的合成反应。
u图图2-2-142-2-14是压力是压力13.2MPa13.2MPa时的时的NHNH33-CO-CO22恒压相图。
恒压相图。
气提塔出口气体的冷凝气提塔出口气体的冷凝用用NHNH33-CO-CO22二元相图来研究气提塔出口气体冷凝的二元相图来研究气提塔出口气体冷凝的原因:
原因:
11、相图性质、相图性质22、冷凝温度的选择、冷凝温度的选择最高共沸点最高共沸点gg(165165),共沸物组成),共沸物组成(质量分质量分数数):
NH348%NH348%,CO252%CO252%,相当于氨碳比,相当于氨碳比2.382.38。
二元相图分析二元相图分析-相图性质相图性质氨碳比:
在整个高压圈中,高压甲铵冷凝液的出氨碳比:
在整个高压圈中,高压甲铵冷凝液的出料乃是合成塔的进料,物料氨碳比还需要服从尿料乃是合成塔的进料,物料氨碳比还需要服从尿素合成的要求。
素合成的要求。
如果原始气体组成偏离共沸点,无论如果原始气体组成偏离共沸点,无论NHNH33过过量还是量还是COCO22过量,过量,开始冷凝温度开始冷凝温度(露点露点)都更都更低,而且温度随冷凝过程而不断下降。
低,而且温度随冷凝过程而不断下降。
以图以图中的中的bb点为例,冷却到了点为例,冷却到了ff点开始冷凝,此时点开始冷凝,此时温度略低于共沸温度。
温度略低于共沸温度。
二元相图分析二元相图分析-冷凝温度的选择冷凝温度的选择例如,当温度到达例如,当温度到达160160,总组成点在,总组成点在hh,液相和气相,液相和气相各达到各达到jj和和kk点,点,液相质量分数
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 尿素 生产 方法 原理 反应物 分离 回收 精品 文档