沈华民(中国化工学会化肥专业委员会　上海　200062)



尿素合成塔化学爆炸的可能性分析(二)

沈华民
(中国化工学会化肥专业委员会上海200062)

2.2工业尿塔合成气的计算

2.2.1研究对象及方法

2.2.1.1研究对象

我国传统的水溶液全循环法尿素装置。

2.2.1.2研究方法

第1步，应用相平衡模型分析尿素合成反应过程中物流在塔内变化的情况及参数变化规律，并求取塔顶物系平衡压;第2步，用文献相平衡数据求取稳态流动状态下合成出口气数据;第3步，用文献相平衡数据求取静止状态下尿塔顶部合成气数据。

2.2.2正常工艺条件下的合成气

2.2.2.1条件说明［3］

设备条件:尿素合成塔有效体积40 m3，塔径Φ 1 400 mm，有效高度26.4 m。

工艺条件:操作压力为20.0 MPa，操作温度为180～190℃，氨碳比4.0～4.1，水碳比0.65。

原料:φ(CO2) 98.0％～98.5％，其余为H2和N2，且H2/N2= 2(体积比) ;加O2量为CO2体积总量的0.5％～0.6％; w(NH3) 99.80％，w(N2) 0.10％，w(H2) 0.01％，w(CH4) 0.09％。

原料入塔温度: CO2约125℃，NH3为50℃，返回甲铵液100℃。

生产负荷: 16.67 t/h［I =10 t/(m3·d)］。

2.2.2.2相图解析法

(1)塔底过程分析

尿塔底部的合成反应过程可用P =20.0 MPa条件下介稳态超临界NH3-CO2似二元(水碳比为0.65)相图B1Z1C1来分析(图6)。进入塔底的3股物料(NH3，CO2和甲铵液)混合后的氨碳比为4.0～4.1，得总物料线为FF'，位于共沸点Z1之右。理想混合后，全部CO2与NH3反应生成甲铵，物系成熔融状氨－甲铵液态混合物。在绝热状态下，甲铵反应热促使液态合成物料快速升温至沸点F1，此时物系平衡压=操作压= 20.0 MPa，温度为170～175℃。过热现象导致液态中部分甲铵再度分解为NH3和CO2气体;物系温度升高，这一过程延续至F2点，反应热耗尽。此时，甲铵生成反应、焓平衡与相平衡达到统一，得到F2点参数: t底=178～180℃，气液两相流中气相体积分数为58％。……