以合成气为原料联尿法生产尿素工艺.docx

1、以合成气为原料联尿法生产尿素工艺以合成气为原料,联尿法生产尿素工艺系 部： 轻化工程系 专业班级：高中中专化工二班姓 名： 张环指导教师：龙燕 时 间： 2008年11月20日新疆轻工职业技术学院目 录摘要-3关键词-3前言-31 尿素的含义-42 合成氨原料气的制取-42.1 固体原料主要有煤和焦炭-42.2 合成氨的催化机理-53 中压联尿法-53.1 联尿生产流程-73.2 装置优点-83.3 新技术实施-84 尿素生产-94.1 二氧化碳气提法-94.2 氨气提法-95 职业危害-106 预防措施-106.1 火灾预防措施-106.2 健康防护-11小结-12参考文献-13致谢-14摘

2、要:尿素在工业上的用途亦很广泛，可用于制造脲醛树脂、聚胺酯等高聚物的原料，(用作塑料、喷漆、粘合剂)。还可作多种用途的添加剂(用作油墨材料、黏结油等)，尿素还可用于医药、林业、制革、动物饲料、石油产品精制等方面。关键词：尿素 氨 合成氨 前 言第一座以氨和二氧化碳为原料生产尿素的工业装置是德国法本(IGFarben)公司于1922年建成投产的，采用热混合气压缩循环。1932年美国杜邦公司(Du pont)用直接合成法制取尿素氨水，并在1935年开始生产固体尿素，未反应物以氨基甲酸铵水溶液形式返回合成塔，是现今水溶液全循环法的雏形。中国的尿素工业发展始于1958年，先由南京永利宁厂建成日产10吨

3、尿素的半循环生产法装置，其后又在上海吴泾化工厂建成年产15万吨的半循环法装置。1975年中国第一套二氧化碳汽提法装置亦在上海吴泾化工厂建成投产。20世纪70年代以来，我国兴建年产30万吨合成氨、5260万吨尿素联合生产装置的大型化肥生产厂。至今已建成30余套大化肥生产装置，成为我国主要生产尿素的基地。这些尿素生产厂都以石油化工成品或半成品为原料，因而大都隶属于石油化工行业。1 尿素的含义尿素H2NCONH2学名碳酰二胺，以氨和二氧化碳合成的一种主要的氮肥。因人及哺乳动物的尿液中含有这种物质而得名，白色针状或柱状结晶，熔点132.7，常压下温度超过熔点即分解。肥料用尿素制成颗粒，易溶于水、乙醇和

4、苯。将尿素制成亚异丁基二脲可降低溶解度，变成缓释肥料也作为饲料添加剂。尿素含氮量居固体氮肥之首，达46以上为中性速效肥料，施于土壤中不残留使土壤恶化的酸根，而且分解出来的二氧化碳也可为植物所吸收。工业上还用作制造脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、聚氨酯的原料，在医药、炸药、制革、浮选剂、颜料和石油产品精制（脱蜡）等方面也有广泛的用途。2 合成氨原料气的制取要生产合成氨，首先要制造含有氮、氢混合气的原料气。用于制造原料气的原料可分为固体原料、液体原料和气体原料三种。2.1 固体原料主要有煤和焦炭。将煤或焦炭放入半水煤气发生炉里，交替通入空气和水蒸气，就可以得到半水煤气。半水煤气的有效成分是N2和H2，

5、还含有CO、CO2和H2S等杂质。半水煤气经净化后，可做合成氨的原料气。 液体原料主要有原油、轻油、重油等。它们可用分子式CmHn表示。用水蒸气和氧气的混合气体来气化重油，可得到H2和CO。 利用重油气化法制取合成氨原料气，是近代合成氨工业中的一个重要发展。常用的气体原料有天然气、油田气、炼厂气和焦炉气等四种。在这些气体原料中，天然气用量最大。我国四川省有以天然气为原料的大型合成氨厂。用天然气制合成氨原料气的方法很多，概括起来可分为四大类，即热解法、水蒸气转化法、部分氧化法和综合法。 热解法是在没有触媒的情况下，用高温使天然气中的甲烷受热分解而制得氢气的方法： CH42H2 + C 水蒸气转化

6、法是在700 900 的温度下，使水蒸气和甲烷通过镍触媒而起反应： CH4 + H2O =CO+3H2 部分氧化法是在950 左右和镍触媒的作用下，使甲烷进行不完全氧化：2CH4 + O2 = 2CO+4H2 综合法是在制取乙炔的同时，副产合成氨原料气。将天然气和氧气同时通入转化炉中，高温下使部分甲烷进行燃烧，放出的热使剩余的天然气受热后分解而生成乙炔和氢气，分离后可得到氢气。 2CH4= C2H2 + 3H2 2.2 合成氨的催化机理 热力学计算表明，低温、高压对合成氨反应是有利的，但无催化剂时，反应的活化能很高，反应几乎不发生。当采用铁催化剂时，由于改变了反应历程，降低了反应的活化能，使反

7、应以显著的速率进行。目前认为，合成氨反应的一种可能机理，首先是氮分子在铁催化剂表面上进行化学吸附，使氮原子间的化学键减弱。接着是化学吸附的氢原子不断地跟表面上的氮分子作用，在催化剂表面上逐步生成NH、NH2和NH2，最后氨分子在表面上脱吸而生成气态的氨。上述反应途径可简单地表示为： xFe + N2FexN FexN +H吸FexNH FexNH +H吸FexNH2 FexNH2 H吸FexNH3Fe+NH2 在无催化剂时，氨的合成反应的活化能很高，大约335 kJ/mol。加入铁催化剂后，反应以生成氮化物和氮氢化物两个阶段进行。第一阶段的反应活化能为126 kJ/mol167 kJ/mol，

8、第二阶段的反应活化能为13 kJ/mol。由于反应途径的改变（生成不稳定的中间化合物），降低了反应的活化能，因而反应速率加快了。3 中压联尿法中压联尿一是采用：4905兆帕(50千克力厘米2)的交换气气提尿素溶液中未反应物的方法，气提法基本原则就是在气提塔中把尿素合成塔排出的合成反应液,在中等压费轴凝高温度(19时才能进入容器作业。(3)噪声的防护：在生产中产生的不同频率和强度的声波无规律地杂乱组合形成对人体干扰、危害的声音称为噪声，噪声对人体的危害主要是听觉、神经、心血管等系统。生产车间地点噪声容许标准为85dB(A)，现有企业暂时达不到此标准可放宽至不超过115dB(A)(每天接触时间不超

9、过1h)。在噪声的防护上主要应在设计施工时要考虑到，采取吸声、消声、隔声和隔振等措施。工人操作场所应加强噪声防护，可选用防噪耳塞和防噪声耳罩。对噪声岗位做好操作人员的体检工作。(4)尿素粉尘的防护：尿素通常不认为是有害物质，尿素不易燃烧和爆炸，但尿素粉尘微粒中含有游离氨，所以吸入尿素粉尘对呼吸道黏膜有刺激作用。尿素造粒塔排气、颗粒尿素转运、散装尿素的贮存以及包装过程均含有尿素粉尘。为了防治尿素粉尘对人体的危害，在尿素造粒塔可安装除尘装置，对于自然通风或机械通风造粒塔还可采用喷雾除尘法。尿素包装岗位目前采用的较多的为集中干式除尘系统和真空单机除尘器。小 结1828年，法国F.维勒在实验室里用氨和

10、氰酸制得尿素，成为第一个人工合成的有机化合物，在化学发展史上具有重要意义。1868年，俄国人.巴扎罗夫提出用氨基甲酸铵脱水法生成尿素。1922年，在德国实现了用氨和二氧化碳合成尿素的工业化生产。尿素应用在肥料方面发展较慢。其原因较多：早期的生产技术不完善，生产费用较高；尿素合成塔存在着严重的设备腐蚀问题，影响生产正常进行，直至1953年荷兰斯塔米卡本公司提出在CO2原料气中加少量氧气，才基本上得到解决。人们对它的肥效曾发生过怀疑。近20多年，由于尿素生产技术的不断发展，尿素合成已逐渐成为最经济的氨加工生产氮肥的方法之一。只要施肥方法正确，尿素的肥效与其他氮肥相同（见彩图），在水田作物中，它比硝

11、态氮肥的效果好。在亚洲，尿素生产发展很快。1980年，亚洲国家氮肥生产能力中尿素约占85。参考文献【1】上悔化工研究院尿素车问译尿素峁采桨化学工业出版设。2002.（11）【2】泸川天然气化工厂尿素生产工艺，化学工业出版社.2003.（12）【3】中国化工报2004年第301期【4】四化工工厂尿素岗位操作法1998年【5】安全工程大辞典（化学工业出版社）2000年致 谢在论文完成之际，我要特别感谢我的指导老师龙燕老师的热情关怀和悉心指导。在我的学习和实践过程中，龙燕老师给予了我很大的帮助，同时在构建论文的同时倾注了大量的心血和汗水，无论是在论文的选题、构思和资料的收集方面，还是在论文的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了龙燕老师悉心细致的教诲和无私的帮助，特别是她广博的学识、深厚的学术素养、严谨的治学精神和一丝不苟的工作作风使我终生受益，在此表示真诚地感谢和深深的谢意。 在论文的写作过程中，也得到了许多同学的宝贵建议，同时还到许多在工作过程中许多同事的支持和帮助，在此一并致以诚挚的谢意。感谢所有关心、支持、帮助过我的良师益友。 最后，向在百忙中抽出时间对本文进行评审并提出宝贵意见的各位专家表示衷心地感谢！