第三节未反应物的分离与回收VIP免费

www.themegallery.comLOGO第三节未反应物的分离与回收教学目标掌握将尿素合成塔出口物料进行分离与回收的原理。学会分析确定分离与回收的工艺条件。熟悉水溶液全循环法分离与回收的工艺流程。第三节123第一课时教学目标：掌握将尿素合成塔出口物料进行分离与回收的原理。【导入】从尿素合成塔排出的物料，除含有尿素和水外，尚有未转化为尿素的甲铵、过量氨和二氧化碳及少量的惰性气体。合成塔出口溶液的组成为了使未转化的甲铵、氨和二氧化碳重新返回合成系统，首先应将它们与反应产物尿素和水分离，然后再加以回收，循环使用。对分离和回收的总要求是：使未转化物料完全回收并尽量减少水分的含量；尽可能避免有害的副反应发生。工业上主要采用两种方法进行分离和回收，减压加热法和气提法。一、减压加热法1、分离与回收的基本原理分离原理：在一定条件下，甲铵可以分解为氨和二氧化碳，其反应式为：分解反应为可逆、吸热、体积增大的反应，降低压力或提高温度对甲铵的分解是有利的。溶液中游离氨和二氧化碳的溶解度也随温度升高、压力降低而减小，故减压加热，对氨和二氧化碳的解吸也是有利的。42322NHCOONHNHCO0H分解温度和压力的确定理论上讲，合成塔出口的溶液，减压后压力越低，加热温度越高，甲铵分解和游离氨及CO2的解吸越彻底，但是由于副反应和腐蚀的影响，过高的分解温度是不可行的。为了使甲铵分解和有利氨及二氧化碳的解吸更彻底，最终必须使分解过程在比较低的压力下进行。如果合成反应液的分解过程始终在最低的压力下进行，在技术经济上是不利的。分解压力因为在回收工序回收低压力的NH3和CO2混合气体再送回合成工序，必然耗费很多升压的机械能，还要添加大量的水才能将分解出来的NH3和CO2回收下来，而这将导致合成工序水碳比过大，转化率下降。此外，低压下回收NH3和CO2时，由于温度低，放出的热量也不好利用。工业上为解决这些矛盾，并保证未转化物全部分解和回收，一般均采用多段减压加热分解、多段冷凝吸收的方法。例如，水溶液全循环法一般采用中、低压两段分解和两段吸收的方法。水溶液全循环法一两段分解和两段吸收采用两段减压加热分解时：第一步将尿素熔融物减压到1.7MPa左右，并加热到160℃，使之第一次分解，称为中压分解；第二步，再减压至0.3MPa，加热到约147℃，使之第二次分解；称为低压分解：在水溶液全循环法中，经过两次降压分解后，甲铵的分解率已达97%以上，过量氨的蒸出率可达98%以上。残余部分再进入蒸发系统降压蒸发，使残余的氨和二氧化碳全部分解。生产上通常用甲铵分解率和总氨蒸出率来衡量中压分解或低压分解的程度。已分解成气体的二氧化碳量与合成熔融液中未转化成尿素的二氧化碳量之比，称为甲铵分解率。即%100222121COCOCOnnn甲铵甲铵21COn22COn——甲铵分解率，%——进分解塔熔融尿液的CO2物质的量，mol；——出分解塔熔融尿液的CO2物质的量，mol。总氨蒸出率从液相中蒸出氨的量与合成反应熔融液中未转化成尿素的氨量之比，称为总氨蒸出率。即%100333121NHNHNHnnn总氨31NHn32NHn总氨——进分解塔熔融尿液中NH3的物质的量，mol；——出分解塔熔融尿液中NH3的物质的量，mol；——总氨蒸出率，%（2）回收原理从熔融尿液中由甲铵分解出来的氨和二氧化碳，必须通过吸收设备将NH3和CO2冷凝吸收，然后将回收的浓甲铵液和液氨分别用泵送回合成塔继续使用。把氨和二氧化碳回收为稀甲铵液和浓甲铵液的过程，是一个伴有化学反应的吸收过程，反应式为：3232NHHONHHO0H32242NHCONHCOONH0H反应为体积缩小的可逆放热反应；提高压力和降低温度对反应有利。回收过程吸收是分解的逆过程，由于分解过程是多段的顺流过程，所以吸收过程采用多段的逆流操作。先在低压吸收塔中用含氨、二氧化碳较少的稀氨水与含氨、二氧化碳较少的气体接触，吸收成稀甲铵液；然后在中压吸收塔中再用稀甲铵液去吸收含氨、二氧化碳浓度较高的气体，制得浓甲铵液返回合成塔。逆流操作的优点是返回合成系统水量少，吸收率高，吸收设备的生产能力较大。练习1、从...