合成原理和工藝條件
生產(chǎn)尿素的原料是氨和二氧化碳，后者是合成氨廠的副產(chǎn)品。尿素合成反應分兩步進行：①氨與二氧化碳作用生成氨基甲酸銨(簡稱甲銨)；②甲銨脫水生成尿素，其反應式為：
2NH3
+
CO2
=
NH2CO2NH4
+
159.47kJ
(1)
NH2CO2NH4
=
NH2CONH2
+
H2O
-
28.49kJ (2)
CO2
+
2NH3
=
CO(NH2)2
+
H2O
總反應
式(1)是強放熱反應，在常壓下反應速度很慢,加壓下則很快。式(2)是溫和的吸熱反應。
當溫度為170～190℃,氨與二氧化碳的摩爾比為2.0，壓力高到足以使反應物得以保持液態(tài)時，甲銨轉(zhuǎn)化成尿素的轉(zhuǎn)化率(以CO2計)為
50％；其反應速率隨溫度的提高而增大。當溫度不變時，轉(zhuǎn)化率隨壓力的升高而增大，轉(zhuǎn)化率達到一定值后，繼續(xù)提高壓力，不再有明顯增大，此時，幾乎全部反應混合物都以液態(tài)存在。
提高氨與二氧化碳的摩爾比，可增大二氧化碳的轉(zhuǎn)化率，降低氨的轉(zhuǎn)化率。在實際生產(chǎn)過程中，由于氨的回收比二氧化碳容易，因此都采用氨過量，一般氨與二氧化碳的摩爾比≥3。反應物料中,水的存在將降低轉(zhuǎn)化率，在工業(yè)設計中要把循環(huán)物料中的水量降低到最小限度。少量氧（空氣）的存在能阻緩材料的腐蝕。增加反應物料的停留時間能提高轉(zhuǎn)化率,但并不經(jīng)濟,工藝設計中最佳條件的選擇是在經(jīng)濟合理的情況下，追求單位時間的最大產(chǎn)量。典型的工藝操作條件是溫度180～200℃、壓力13.8～24.6MPa、氨與二氧化碳摩爾比2.8~4.5、
反應物料停留時間25~40min。
生產(chǎn)工藝
氨和二氧化碳在合成塔內(nèi)，一次反應只有55％～72％轉(zhuǎn)化為尿素(以CO2計),從合成塔出來的物料是含有氨和甲銨的尿素溶液（簡稱尿液）。在進行尿液后加工之前，必須將氨和甲銨分離出去。甲銨分解成氨和二氧化碳是尿素合成反應中式(1)的逆反應,是強吸熱反應，用加熱、減壓和氣提等手段能促進這個反應的進行。圍繞著如何回收處理從合成塔里出來的反應混合物料，曾發(fā)展了尿素的多種生產(chǎn)工藝。①不循環(huán)工藝和部分循環(huán)工藝:不循環(huán)工藝是指從合成塔出來的物料,經(jīng)減壓至常壓并用蒸汽加熱,將氨和二氧化碳分離出來,尿液送去后加工系統(tǒng)，氨用于生產(chǎn)其他的銨鹽。部分循環(huán)工藝是把從甲銨分解器內(nèi)分解出來的部分氨和二氧化碳，以甲銨水溶液的形式循環(huán)回合成塔。不循環(huán)和部分循環(huán)工藝較簡單，投資較省、操作費用也較低，缺點是要附設龐大的銨鹽加工系統(tǒng),經(jīng)濟上不合理,新的尿素廠則采用全循環(huán)工藝。②全循環(huán)工藝：是把未轉(zhuǎn)化成尿素的氨和二氧化碳，經(jīng)分離后全部循環(huán)返回尿素合成系統(tǒng)。這類工藝因分解、循環(huán)的方法不同而有不同，但主要是水溶液循環(huán)法和氣提法（即解吸法）。

標簽：二氧化碳氣尿素提法