题目内容
(请给出正确答案)
[主观题]
写出尿素合成塔R101内的反应方程式,说明尿素生产为什么在高温高压下进行。
答案
R101内尿素合成反应有两个,即甲铵的生成及其脱水,反应方程式如下:
2NH3l+CO2gNH4COONH2l+Q11
NH4COONH2lCO(NH2)2l+H2Ol-Q22
温度升高,对1反应不利,2反应有利,但1反应的反应速度快,而且进行的比较彻底,几乎全部处于右侧,呈甲铵形式,2反应的反应速度较慢,这样2反应的尿素生成量增加,而1反应时放热的,其热效应远大于后者,即1反应的平衡常数随温度的升高而下降的变化快于2反应平衡常数随温度提高而升高的变化,因此存在一个最高的CO2转化率的温度,这一温度为190~200℃。压力的升高,对1反应是有利的,反应向着生成甲铵的方向移动,相应来说,对2反应也有利,利于尿素的生成。
在高温高压下甲铵的生成是迅速的,因此2反应是尿素生产的控制反应,尿素的生成是在液相进行的,也就是说尿素生成的最低温度应大于甲铵的熔点154℃,压力必须高于此温度下甲铵的解离压力,才能保证甲铵不至于解离成NH3和CO2。另外,温度和压力的选择还要综合考虑到设备材质、动力消耗等。
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