沈华民

（中国化工学会化肥专业委员会，上海 200336）

4.2 现代工业尿素合成理论简介［16］

底部进料的尿素合成反应器，包括传统水溶液全循环、CO2汽提、NH3汽提、ACES的尿塔，当多股物流（原料液NH3，CO2以及返回甲铵液）全部从塔底进入并理想混合后，其中的气态CO2与原料液NH3首先进行合成的第一反应：

该反应是快速的强放热反应。生成甲铵而放出的大量反应热Q1加热合成塔底的全部液态物料，使物料温度急剧升高，并导致液态物料的平衡压迅速增大。当液态物料平衡压p平与外压p操相同时，p平＝p操，物系达沸点状态，此时若热量还有多余，ΔQ1＞0，则会使生成的部分液态甲铵再度分解为NH3与CO2气体，发生甲铵生成的逆反应：

此分解反应进行的终点为将多余的热量用完，ΔQ1＝0，达到新的气液相平衡。

经历了上述一系列化学物理变化之后，此时尿塔底部输出物流已不再是单纯的液相状态，而是达相平衡的气液两相物流。

工业条件下，底部进料的尿素合成反应器内由多股物流变为单一液相流，继而发生甲铵分解而转变为气液两相流的现象，是尿素合成物系甲铵生成反应平衡、焓平衡以及相平衡三者综合的结果。如果过剩的甲铵生成热不移走（此现象是不可避免的），对于广泛采用的底部进料的尿塔，其结果是使底部在混合之初形成的纯液相流转变为气液两相流。

塔底来的呈平衡态之气液两股物流同向上移，随着时间的推移，液相中发生尿素生成反应（也称甲铵脱水反应），继而会发生如下四个过程组成的复合化学反应推动的复杂化工过程之反应微元。……