2.2.2 工艺条件
确定尿素合成的工艺条件,不仅要考虑平衡因素,还要考虑工业实现的可能性和经济性,如反应速度(习惯用单位时间所能达到的转化率来表示)、设备强度、防腐蚀材质等。此外还要顾及合成过程对后续诸工序的影响。
(1)温度 实验结果表明,尿素转化率一般随温度升高而升高,但如其他条件不变,则当超过一定温度后,转化率又复下降(在一般生产所采用的条件下,这一转变温度大概在200℃左右)。这可以理解如下:在此进行的两个反应,如式(2-2)和式(2-3)所示,前者为吸热反应,后者为放热反应。将后式换一个方向,亦成为吸热反应,即
NH2COONH4=2NH3+CO2-Q1 (2-16)
NH2COONH4=CO(NH2)2+H2O-Q2 (2-17)
两个反应的反应进度是存在竞争的。从式(2-16)和式(2-17)可以看出,两个反应都是吸热的,故平衡常数都随温度的增加而增加。但在通常条件下,第一个反应几乎全部移向左侧,即CO2几乎全部呈氨基甲酸铵形式,这样,按第二个吸热反应,尿素转化率理应随温度的升高而增加。但前一反应的热效应远大于后一反应,所以其平衡常数随温度的变化就比后一反应为快。当达到一定温度后,前一反应向右移动的程度将不能忽略,即氨基甲酸铵转变为游离CO2的趋势可与脱水为尿素的趋势相竞争。从而存在一个最高的尿, 素转化率。
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