尿素——未反应物的分离和回收.pptx

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未反应物的分离和回收未反应的原料NH3和CO2则溶解于尿液中，因此将未反应的NH3和CO2从反应液中分离并返回尿素合成系统，继续参加尿素合成反应，对提高原料利用率和经济效益起着关键作用。同时分离的过程也是对尿素反应液逐步提浓的过程。 合成液分离未反应物是依据NH3和CO2相对于尿素和水的易挥发性，和氨基甲酸铵及各种碳酸铵盐类的易分解性来考虑的。合成反应液中未转化为尿素的NH3和CO2虽有可能结合为碳酸铵、碳酸氢铵、氨基甲酸铵等化合物，但它们均不稳定而极易分解。 对于未反应物的分离，通常采用汽提或逐级减压、加热的方法，将合成液中的未反应的甲铵逐级减压分解为NH3和CO2并转入气相（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成系统。 尿素合成液的分解同时采用减压和加热两个手段，尽可能的将液相中的NH3和CO2转入液相理由：单独加热而不减压，或单独减压而不加热，仍会有相当多的NH3和CO2保留在液相中，NH3本身在溶液中的溶解度很高，CO2单独在溶液中的溶解度不大，但当有NH3同时存在二则互相增大了对方的溶解度。所以，应当选择适当的温度和压力条件，以使最大限度地将未反应的NH3和CO2从液相中逐出。在此，还需注意尽量减少水蒸气也同时逐出。 回收合成液中的未反应物，经过逐级减压分解后，分离出来的NH3和CO2体气，继续作为原料返回合成塔参加尿素合成反应。如果将NH3和CO2以气态形式返回是不可取的，因为气体压缩功将很高，而且还会在压缩气体中出现晶(氨基甲酸铵或碳酸盐类)等技术困难。目前均是将分离出来的NH3和CO2混合气冷凝，再用水或浓度较低的甲铵液将其吸收成为浓度较高的甲铵液，再用泵把甲铵液逐级返回，最终送入合成塔，构成回收循环。 多级原则出于技术和经济上的考虑，分解回收循环采取多级原则，反应液依次减压和受热将NH3和CO2分离出去，最后得到基本不含NH3和CO2的尿素水溶液，送往蒸发浓缩。每级的分解气通过冷凝或吸收成为液体，再逐级用泵送到更高压力的一级，最后得到高浓度的甲铵液返回合成塔。 采用多级的理由是，若希望一次降压而把未反应物全部逐出，而降压后的压力仍很高，那么就需加热到很高的温度，对设备材质提出过高的要求，并可能引起尿素的水解或其他不利的副反应。 反之，如一次降压到很低的压力，虽然可以达到分离效果，但得到的低压NH3和CO2气体转入液相又十分困难，或需冷却到很低温度，或需加入大量的水来吸收，导致回收液浓度太低。采用多级回收，合成塔出液逐级减压分离，较多数量的NH3和CO2是在中间压力下回收的，只有少量在低压下回收，这样可使吸收用水量不致太多。而如此得到的溶液可以以逆流方式用泵送到更高一级压力作为吸收液，最后返回高压合成系统的是高浓度的甲铵液 注意点：液体吸收气体的温度不可太低，以防出现固体结晶；返回系统的水量必须控制最少，否则进入合成塔的原料中水分会降低尿素合成率，造成大量溶液循环，增大了能耗。分离回收又是尿素生产中消耗能量最多的工序，必须最大限度地提高能量的利用效率，才能取得生产的经济效益 汽提法气提：一种分离液相混合物的方法，与减压和加热使未反应物分离不同。它是用一种气体通过待分离的液体混合物，把易分解的组分携带出来。 将气提技术引入尿素的分离过程，使部分未反应物在不减压(回收亦不加水)的条件下自行返回系统，使得尿素生产的技术经济指标有了进一步改善。尿素装置采用气提是在与尿素合成压力相同的压力下合成塔的出液流入汽提塔，伴随加热，向汽提塔中的合成液中通入NH3或CO2气体，将合成液中的一部分未反应NH3和CO2气提出来，再进行冷凝吸收为液体，然后返回合成塔进行尿素合成反应 CO2汽提法采用原料气CO2作为汽提气，NH3汽提法则是是属于自汽提，即只需将汽提塔中的合成液加热，NH3从液相转入气相就作为汽提气了，将未反应的NH3和CO2气体出来。 CO2汽提法 NH3汽提法 CO2气提的理论基础甲胺的分解反应式：NH4COONH2(液)2NH3(气)+CO2(气)当用纯的CO2气来气提时，气相中氨的分压等于零，故能使反应式向左移动。由反应器出来的尿液和CO2气体在管内逆流接触，间壁用蒸汽加热。由于从气提塔底部进入的是CO2气体，所以根据平衡原理，在加热和气提的双重作用下，能使尿液中的甲胺分解，并使NH3从液相中逸出。 CO2之所以能够溶解在液相中，主要是由于与NH3作用生成铵盐的缘故。现在随着液相中NH3浓度的减少，CO2的溶解液随之减少，换句话说，用CO2气气提，不仅能逐出溶液中的NH3而且还能逐出溶液中的CO2。 采用CO2或NH3气提的方法均在工业上实现。但比较起来，以CO2作为气提气更加有利，因为NH3在尿素水溶液中的溶解度很大，会使气提后的溶液处理过程比较复杂。而CO2难溶于尿素水溶液中，因之比较合适。 气提法的主要优点1.在不减压的条件下将未反应物分离回收。2．气提出来的NH3和CO2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水含量少，因而有利于提高合成反应转化率；3．气提出来的NH3和CO2混合气在高压下冷凝，冷凝温度较高，放出热量可以回收利用。