新闻来源：www.zzlyf.com
- 20 - 5.1.2氨碳比 氨碳比是指反应物料中NH3／CO2的摩尔比，常用符号a表示。“氨过量率”是指原料中氨量超过化学反应式的理论量的摩尔百分数。两者是有联系的，如当原料a=2时氨过量率为0％，而a=4时，则氨过量率为100%。 实验表明，NH3过量能提高尿素的转化率，因为过量的NH3促使CO2转化，同时能与脱出的H2O结合成氨水。使水排除于反应之外，这就等于移去都分产物，也促使平衡向生成尿素的方向移动。再者，过剩氨还会抑制甲铵的水解和尿素的缩合等有害副反应，也有利于提高转化率。所以，过量氨增多；平衡转化率增大，故工业上都采用氨过量操作，即氨碳比必须大于2。 一般水溶液全循环法氨碳比选择在3.5～4.5左右，CO2气提法尿素生产流程中因设有高压甲铵冷凝器移走热量和副产蒸汽，不存在超温问题，而从相平衡及合成系统压力考虑，其氨碳比选择在2.8～2.9。 5.1.3水碳比 水碳比是指合成塔进料中H2O/CO2的摩尔比，常用符号b来表示。水的来源有两方面：一是尿素合成反应的产物，二是现有各种水溶液全循环法中，一定量的水会随同未反应的NH3和CO2返回合成塔中。从平衡移动原理可知：水量增加，不利于尿素的形成．它将导致尿素平衡转化率下降。 表5-2 水碳比的影响 H2O：CO2 0.3 0.5 0.7 0.9
1.1 尿素平衡 转化率 69.0 68.6 67.4 65.8
64.0 水溶液全循环法中，水碳比一般控制在0.7～1.2；CO2气提法中，气提分解气在高压下冷凝，返回合成塔系统的水量较少，因此水碳比一般在0.3～0.4之间。 5.1.4操作压力 尿素合成总反应是一个体积减少的反应，因而提高压力对尿素合成有利，尿素转化率随压力增加而增大。但合成压力也不能过高，因压力与尿素转化率的关系并非直线关系，在足够的压力下，尿素转化率逐步趋于一个定值，压力再升高，转化率增加很少，但同时压缩的动力消耗增大，生产成本提高，高压下甲铵对设备的腐蚀也加剧。
- 21 - 对于水溶液全循环法，当温度为190℃和NH3：CO2等于4时，相应的平衡压力为18～20MPa左右。对于CO2气提法操作压力为13～14MPa。 5.1.5反应时间 在一定条件下，甲铵生成反应速率极快，而且反应比较完全，但甲铵脱水反应速率很慢，而且反应很不完全。所以尿素合成反应时间主要是指甲铵脱水生成尿素反应时间。甲铵脱水速率随温度升高和氨碳比加大而加快。为了使甲铵脱水反应进行得比较完全，就必须使物料在合成塔内有足够的停留时间。但是，反应时间过长，设备容积要相应增大，或生产能力下降，同时，甲铵的不稳定性增加，尿素缩合反应加剧．且甲铵对设备的腐蚀也加剧，操作控制比较困难。 对于水溶液全循环法．反应时间一般为50～60 min：其CO2转化率可达62%～64%。对于二氧化碳气提法，反应时间一般为 40～50 min左右，其转化率约为53%。 5.2生产尿素的主要设备 5.2.1脱硫塔 该塔为圆柱形立式设备，其作用是在加压的条件下（2.0MPa），脱出二氧化碳中的硫化氢。含硫化氢的二氧化碳气体，自上而下通过多层氢氧化铁脱硫剂，发生脱硫反应，从塔的底部流出。为了提高脱硫效率，一般采用多塔并联和串联的组合方式。由于脱硫反应是在常压和加压的条件下进行，故该设备外壳为16MN材质制作。其结构示意图如图5-3。 5.2.2合成塔 合成塔是尿素合成的关键设备之一，液氨与二氧化碳在塔内反应，最后生成尿素。尿素合成塔在较高的压力下操作，因而应符合高压容器要求，工业生高压筒体一般采用较大的高径比。 尿素的合成是在较高温度下操作，外壳需要保温，保持热量不扩散。尿素的合成反应需要一段时间，所以塔内需要有足够的空间，反应中不需要外加催化剂和换热装置，所以合成塔为空筒形式，有的内装有塔板，以防物料的返混。 尿素合成反应液具有强烈的腐蚀作用，塔内壁采用耐腐蚀材料衬里，现在一般用超低碳奥氏体不锈钢、高铬锰不锈钢或钛作为衬里或内套。外壳为整体锻造
- 22 - 或多层钢板卷焊制成的高压圆筒，顶盖于筒体的密封结构，也可以采用强制式的，目前都采用强制式的。
