文档介绍：第2章化学肥料Chemical Fertilizer授课老师:蔡永伟2主要内容?化学肥料,简称“化肥”,指人工合成的对农、林、牧、渔业的动植物产品的生长有促进作用的化学产品。? 氮肥(尿素、硝铵)? 磷酸和磷肥? 钾肥? 复合肥《化工工艺学》 氮肥? 尿素生产工艺?尿素,英文Urea,分子结构式CO(NH2)2,;%,工业尿素含水分、缩二脲等杂志,含氮量在46%以上,是最主要的化学肥料(氮肥)。?尿素的农业需求量很大,我国约2000万吨/年;工业装置规模大,一般为50万吨/年;生产工艺和设备已经非常成熟。?尿素工业现状。《化工工艺学》第2章化学肥料4?尿素的技术要求、实验方法。检验规则及标识、运输和贮存采用国标:GB 2440-2001 尿素。?1882年,德国化学家维勒(W?hler F)首次使用***酸铵与硫酸铵人工合成了尿素,本打算合成***酸铵,却得到了尿素。4 2 O NH CONH??这是人类第一次用人工方法从无机物制得有机物尿素,成为现代有机化学兴起的标志。 尿素的主要性质和用途◆常温常压下,尿素为固体结晶,工业尿素为白色、无臭的固体颗粒,粒径为1~2mm。◆℃,;◆尿素易溶于水和液氨。尿素有吸湿性,易潮解。尿素在强酸溶液中呈弱碱性,能与酸作用生成盐。尿素与盐类作用可生成络合物。◆尿素在水中会水解生成NH3和CO2,常温下很慢。故可以作为肥料使用,释放出的NH3和CO2都可为植物吸收;因水解速度缓慢,故为长效肥料。◆尿素水溶液持续加热可生成缩二脲。缩二脲会烧伤植物的叶和嫩芽,化肥尿素中的缩二脲不能太高。)()()(232222gNHlCONHCONHNHlCONHNH??《化工工艺学》 尿素合成的化学反应?目前,工业合成尿素的方法都是在液相中由NH3和CO2反应合成的,属于有气相存在的液相反应,如下图所示。反应被认为分两步进行:)()()(2????)()()(????molkJlOHlCONHNHlCOONHNH《化工工艺学》第2章化学肥料甲***合成甲***水解重要知识点?(1) 尿素合成反应与反应物种(Species)?上述两个反应中,第一个反应为快速放热反应,反应程度很大,生成溶解态的氨基甲酸铵(Ammonium Carbamate,AC,甲铵);第二个脱水生成尿素(Urea,Ur)的反应为慢速吸热反应,且为显著可逆反应。①尿素生成反应为液相可逆反应,应该具备一定的压力(液化NH3和CO2)和温度(保证反应速度)。②未反应原料必须循环利用,循环的NH3和CO2水溶液也必然携带一定量的水。③物料配比中采用NH3过量;《化工工艺学》第2章化学肥料8尿素合成条件相图表示?尿素合成体系是多组分、多相平衡体系。可用似三元体系相图表示。?在等压三维相图中,将汽液混合物的液相最高温度点(T1、T2…)联成一线,可得液体“顶脊线”。?但因为有水和尿素的存在,沸点和露点并不重合,液体“顶脊线”和气体“顶脊线”也不重合。但在液体“顶脊线”上,温度最高,尿素合成转化率最高,适宜作为尿素合成条件。《化工工艺学》第2章化学肥料9尿素合成条件相图表示?特点:(1) 体系P和T不变时,溶液吸热或放热时,组成沿等温线移动。(2) P不变时,化学平衡等压线和顶脊线交点的平衡温度最高。此时Ur含量最高,能耗最小。?从似三元等压相图中可看出,F点为反应的起点,到达Y点时温度最高,尿素转化率达到最大,能耗最少。?如选择更高压力,则平衡温度比上述点温度高。虽有利于尿素合成反应,但合成塔材料必须更耐腐蚀。如选择较低压力,则平衡温度较低,CO2转化率下降。《化工工艺学》第2章化学肥料具有液体顶脊线和气液平衡等温线相图10?(2) 尿素合成的反应条件?尽管反应物料中存在AC,但组分计量均用NH3、CO2、H2O和Urea的分率来表示。物料配比以及反应平衡转化率的表示都以CO2为基准组分。定义:?氨碳比(a),反应原料中NH3与CO2的摩尔比为氨碳比;?水碳比(b),反应原料中H2O与CO2的摩尔比为水碳比;?平衡转化率(x),反应生成尿素的摩尔数与总CO2进料摩尔数之百分比为平衡转化率。?工业合成尿素的反应条件一般为:温度t = 165~195℃;压力p = 12~14MPa;氨碳比a = ~;水碳比b = ~;转化率x = 50~75%。《化工工艺学》第2章化学肥料