【《尿素合成方法探究文献综述》3600字】

尿素合成方法研究文献综述目录TOC\o"1-3"\h\u9435尿素合成方法研究文献综述 148061.1尿素的性质与用途 142671.2尿素的合成机理 1292401.3尿素国内常用合成方法 2259351.4国外合成化学世界尿素工业的发展动向 41.1尿素的性质与用途分子式：CO（NH2）2，分子量60.06，尿素俗称碳酰二胺或者脲，其中氮的含量是46.65%，在固体氮肥中含氮量是最高的，常温下是无色无味的，纯尿素结晶体的形状是细针状或宽棱柱状的，尿素流通于市场的一般都是白色颗粒状，通常不易结块，便于使用，方便运输和储藏等。大多数工业或农业品为白色稍带微红色固体颗粒，无臭味，常温常压下，尿素密度为1.335kg.m-3，堆密度为520-640kg.m-3，粒状尿素堆积时，其斜面与水平面成25~27度角。这角度称为堆积角[1][2]。尿素很容易吸水，也很容易溶于水和液体NH3，在20℃时，100ml的水可以溶解尿素105g，得到的水溶液为微碱性。常温下，尿素在水中缓慢水解，先转化为甲基铵，再转化为碳酸铵，最后分解为氨和二氧化碳。随着温度的升高，水解速率加快，水解度也提高。尿素也可溶于甲醇、乙醇和甘油，但不溶于乙醚和氯仿[1]。尿素是有机氮在土壤中脲酶、水解碳酸铵与碳酸氢铵后,可以被植物吸收利用,在所有固体氮尿素氮含量最高,是一种中性有机肥料,没有任何残留在土壤中有害物质,长期使用不会影响土壤,因此,在上世纪80年代建成的合成氨厂之后，大部分的氨被用来制造尿素。其次，尿素在化工原料中的使用也非常广泛，还可以用于药品的制造以及生活用品以及钢筋混凝土等的生产中[1]。尿素一般用作氮肥使用，开始于上世纪初期。上世纪50年代之后，尿素被大规模推广，由于尿素含氮量高、用途广泛，很快便在世界范围内得到使用。目前中国的化肥生产中，尿素的生产总量大概占氮肥总产量的50%，是在产量和质量上与碳铵竞争的主要氮肥品种之一。我国从上世纪六七十年代就开始建造大、中型尿素厂，使得我国尿素总产量不断增加，2006年全国尿素总产量达4600吨以上[1]。1.2尿素的合成机理目前关于NH3和CO2合成尿素的反应机理众说纷纭，但通常情况下大多数专家认可了反应是在液相中分两步进行反应的，并需要高温高压[1]第一步，高温下的液氨与气态二氧化碳反应生成中间产物液态甲胺，其反应式为2NH3(液)+CO2(气)↹NH4COONH2(液)此反应为快速，强放热的可逆反应。如果冷却条件允许，不断的把反应热转移，以保持一定的反应温度，可使甲胺冷凝成为液体，则该反应较容易达到化学平衡，而且平衡条件下，二氧化碳转化率较高，在常压下该反应的速率很慢，加压下则很快[1]。第二步，甲胺脱水生成尿素，其反应式为(液)↹(液)+H2O(液)该反应一般使比较弱的吸热反应，通常情况下在液相中进行反应，其反应过程非常的慢，达到所需的化学反应平衡状态所需时间也比较久，转化率通常情况下也是极其的平稳，所以这是合成尿素过程中控制反应进行快慢的主要反应，如果反应在固相中进行，则需要高压，反应速率又变得极其缓慢，也需要较高的反应温度[1]。则氨的合成总反应式为：(液)+(气)↹(液)+H2O(液)因受化学平衡的限制，氨气和二氧化碳只能部分转化为尿素[1]。1.3尿素国内常用合成方法在我国，尿素生产技术主要是基于水溶液总循环法，即用一定量的水吸收未转化的CO2和氨，再循环利用。由于加水量的不同，可将水溶液的全循环法分为两类:一类是加水量大，水碳比接近1的碳酸铵水溶液的全循环法。另一种是甲胺溶液加少量水的全循环法，基本上将甲基铵溶液返回系统。20世纪70年代初，提取法的生产要素开始占据优势。气体萃取法是一种气体介质在等压条件下与合成塔通过反应液分解铵的方法，并根据不同的气体介质，可进行分解使用变换气气提法等[1][19]。（1）水溶液全循环法工艺特点及优缺点水溶液全循环法反应塔的常用操作压力通常为，温度T为，NH3/CO2分子比为4.0，二氧化碳转化率大约64%。反应完成时二氧化碳合成塔溶液经低压力有效的分解与降解，然后经二段蒸发造粒的到最终的产品尿素。但中压分解压力一般较低，分解产生气体的热量除了在一少部分段蒸发加热器下段回收冷凝热外，剩余大部分热量由于冷凝温度低，一般情况下用冷却水移走，水溶液全循环尿素装置的运行都比较稳定，生产负荷的加减调节比较方便，操作弹性范围宽；增产潜力比较大，均达到了其设计生产能力的上限[4]；产品质量保持的非常好，正常负荷生产时一般能控制到优级品范围内[4][3][15]。水溶液全循环法没有高压分解回收流程，因此高压设备较少，通常投资费用也较低，但公用工程整体消耗水平较高，并且装置整体规模较小。从近年来发展来看，国内大多数的中、小尿素装置进行了大规模的技术改革，在减少蒸汽消耗方面做了非常大得努力，取得了肉眼可见的效果，使蒸汽消耗明显有所下降[3]。（2）CO2汽提法工艺优缺点二氧化碳汽提尿素合成工艺的基础上,进一步取消高压洗涤器,所以,只有反应堆和汽提塔是在高压圈,和中间闪蒸压力添加一部分,剩下的部分是一样的二氧化碳汽提2000

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TM尿素合成过程。CO2气提法尿素工艺生产装置的工艺流程较短，在操作调节方面比较简单、方便，该工艺的特点是采用共沸物下的氨碳摩尔比为3.0作为操作控制最佳指标进行操作[5]。（3）氨汽提法工艺特点及优缺点氨汽提法工艺开始使用于二十世纪90年代，最新的氨汽提工艺占地面积和框架高度均有降低[5]。产生的热量大都被回收进行循环再利用，产生的水蒸气损耗较少，如：低压分解器的排放气用来预热高压NH3；中压分解器的排放气为真空预浓缩器提供热量[5]。工艺特点：1.高NH3/CO2比，高转化率，NH3/CO2比为4，H2O/CO2比为0.67，一般操作压力为15.6MPa(G)，操作温度T为188℃，二氧化碳单程转化率65%，一般采用降膜式汽提塔，操作温度大约为207℃，塔内的多余氨自汽提，甲铵分解速率加快，因而降低了中压系统负荷[3]。2.高压圈内高压设备水平布置。主要是采用了甲铵喷射泵，使高压设备水平布置，节余了框架长度[3]。3.热利用率高，消耗能量减少：eq\o\ac(○,1)气体塔操作温度高，汽提效率高；eq\o\ac(○,2)充分利用甲铵生成热，设置2台甲铵冷凝器，分级回收热量，副产蒸汽供本装置使用[14]；eq\o\ac(○,3)用汽提塔蒸汽冷凝液的热量作为中压分解部分热源[14]；eq\o\ac(○,4)用低压分解气预热原料液氨；eq\o\ac(○,5)用解吸塔底部出液预热高压甲铵液；eq\o\ac(○,6)用中压分解气进行尿液预浓缩，防腐空气量少，中低压系统排除的混合气中氧含量低，避免生成爆炸性混合气体[14]。1.4国外合成化学世界尿素工业的发展动向（1）日本东洋高压公司用“联脲法”合成尿素东洋高压公司把合成氨原料气在变换后压缩至尿素的合成压力,用新鲜的原料氨和尿素分解系抗回收的氨基甲酸胺溶液,来洗涤变换气体中二氧化碳,这样使尿素与合成氨生产联合起来,组成一个封闭式的工艺流程[6]。（2）意大利蒙特卡提尼公司用“联脲法”合成尿素蒙特卡提尼公司将变换后的合成氨原料气压缩至300个大气压,然后在一50℃下液化二氧化碳气体,液体二氧化碳减压后送至尿素合成塔,这样促使尿素与合成氨的生产结合起来[6]。（3）意大利斯纳姆公司用“汽提”氨基甲酸铵合成尿素斯纳姆公司采用氨气在高压下汽提氨基甲酸铵,仅以一段分解后就循环至合成塔,大大筒化工艺流[6]。（4）荷兰斯塔密卡本公司用二氧化碳“汽提”氨基甲酸铵法合成尿素斯塔密卡本公司采用了与斯纳姆公司相反的以二氧化碳作为汽提剂的路线,效果很好,也大大筒化工艺流程[6]。（5）美国化学建设公司用热循环法含成尿素化学建投公司采用绝热的离心压缩机压缩未反应的气体,送至合成塔，压缩时产生高的热位能以及氨基甲酸铵的反应热和冷凝热,都加以利用,副产大量蒸汽,以满足自用[6]。参考文献[1]贡长生.现代工业化学[M].武汉:华中科技大学出版社,2003.08:134-137[2]张志敏.40万吨/年尿素合成系统工艺优化及技术改造[J].北京化工大学，2017.12：1-2[3]崔保命.国内尿素合成工艺研究[J].山西潞安煤基合成有限公司,科技专化2012.01.007[4]张洁谨、王维杰、张庆喜.水溶液全循环和二氧化碳汽提法尿素生产工艺的比较[J].氮肥技术，2006.08:15-17[5]李绍红.尿素合成装置的工艺方案比较[J].大氮肥，2016，39（02）：73-76[6]马源.国外合成尿素工业的发展动向[J].化学世界，1966.02.001：49-51[7]彭展英.尿素节能降耗新技术的研究[J].当代化工，2008.05：49-51[8]何红振、李绍峰、于文杰.过氧化尿素的合成及其应用研究进展[J].化学推进剂与高分子材料，2016.04：19-30[9]徐冬华.尿素法水合肼生产工艺的优化[J].氯碱工业，2009.11：31-33[10]李晓东.尿素合成平衡转化率的影响因素及提高措施[J].黑龙江鹤岗，2018.44(01)：1-7[11]李娜.提高水溶液全循环尿素合成转化率的研究.[J].2020-06[12]AmyP.Evans.MarsulexEnvironmentalTechnologies2007[C].AmmoniumSulfateWFGDTechnologyOverviewforGeneralIndustryInformation[13]DOBADOJA,MOLINAJ,PORTALD.Theoreticalstudyontheurea-hydrogenperoxide1:1complexes[J].JPhysChemA,1998,102(4):778–784.[14]杨亚敏.氨自汽提工艺国产化的必要性和可能性[J].化肥设计.1990：53-65[15]史建公、刘志坚、刘春生.二氧化碳为原料制备尿素技术进展[J].中外能源.2019.24（01）:68-78[16]刘小忠.国内尿素装置节能降耗新技术开发及其应用[J].辽宁化工，2007.36（12）:830-832[17]施光