知识创新是工业尿素合成技术创新之本——实验室研究篇（续）

对国内外研究者在尿素合成反应的热力学、动力学、化学平衡及相平衡等方面的研究成果进行了总结和评价,提供了尿素合成反应的热力学、动力学数据和相图,提出了一些新理念.     

知识创新是工业尿素合成技术创新之本——实验室研究篇

对国内外研究者在尿素合成反应的热力学、动力学、化学平衡及相平衡等方面的研究成果进行了总结和评价,提供了尿素合成反应的热力学、动力学数据和相图,提出了一些新理念.     

先进理念是尿素技术创新之本

对传统法尿塔是在全液相状态下进行合成反应的理论观点提出了质疑;从热力学反应过程和尿素合成塔内气液相体积变化过程对传统法尿素合成反应的化工过程进行了论证,得出工业装置尿素合成塔内呈气液两相流物系的尿素合成模型构架;通过对国外多种尿素流程的剖析,认为尿塔以气液两相流的合成过程具有普遍性意义,提出了传统法尿素合成理论有待于完善和更新的观点。     

工业尿素合成理论（二）

2现代工业尿素合成理论 尿素,这一十分重要的化肥化工产品,问世于20世纪20年代。由于对尿素合成试验与理论研究不完全,以及高温、高压尿素合成相平衡和相图匮缺,在此后40多年的时间里,受传统工业尿素合成理论指导下的尿素产业一直处于尿素合成塔的实际工况与理论之间的矛盾之中,在理论不能指导实践的情况下生产着尿素这一产品。     

科技知识创新是技术创新之母——工业装置尿素合成反应过程之管窥

通过对工业装置尿素合成反应化工过程的剖析以及对尿塔中气液两相流的判定,验证了尿素合成反应在流动的气液两相流状态下进行的确实性.阐述了尿素合成复合反应的热效应、相平衡以及合成相图的性质和特点;研究了尿素合成反应的理想型动态反应过程和多级全混型串联反应过程;分析了尿塔内两相流现象产生的原因以及两相物流的组成、变化过程、停留时间和转化率;讨论了甲铵生成过程中CO2溶解速率对甲铵生成速率的影响,提出了设置强化混合器和高效塔板的改进方法;论述了反混和沟流现象产生的原因及其改进措施.     

科技知识创新是技术创新之母——工业装置尿素合成反应过程之管窥

通过对工业装置尿素合成反应化工过程的剖析以及对尿塔中气液两相流的判定,验证了尿素合成反应在流动的气液两相流状态下进行的确实性.阐述了尿素合成复合反应的热效应、相平衡以及合成相图的性质和特点;研究了尿素合成反应的理想型动态反应过程和多级全混型串联反应过程;分析了尿塔内两相流现象产生的原因以及两相物流的组成、变化过程、停留时间和转化率;讨论了甲铵生成过程中CO2溶解速率对甲铵生成速率的影响,提出了设置强化混合器和高效塔板的改进方法;论述了反混和沟流现象产生的原因及其改进措施.     

工业尿素合成理论（一）

以多学科综合分析法，叙述传统工业尿素合成理论和现代工业尿素合成理论的建立过程；从理论上分析了传统工业尿素合成理论的缺陷和弊病。以超临界共沸相图取代了原来的相平衡，并汲取了20世纪80年代后国际尿素技术中有关工业合成的新理念，从而诠释了工业生产上尿素合成塔中的合成反应化工过程，改进了传统尿素合成理论，建立了新型的现代工业尿素合成理论。     

尿素合成的安全

论述了尿素厂发生化学爆炸的浓度极限、能量极限以及在高温高压条件下的爆炸范围;从物理爆炸与化学爆炸的判断、爆炸性气体的形成、爆炸火源等方面对合成塔爆炸事故进行了分析;针对造成燃爆的2个硌要条件,提出了防止合成气爆炸的基本原则和防范措施。     

关于工业尿素合成安全的讨论(1)——密闭系统爆炸类型的判断原则

论述了密闭容器内物系爆炸类型的基本判别方法;用现代工业尿素合成理论分析了尿素合成塔发生爆炸的原因;通过建立尿素合成静态模型和动态模型,讨论了尿素合成塔爆炸类型是属于平衡破坏型蒸汽爆炸,还是属于化学爆炸的可能性。     

关于工业尿素合成安全的讨论(2)——平衡破坏型蒸气爆炸的判定

为论证发生在国内的2起尿素合成塔爆炸事故的原因和类型,阐述了平衡破坏型蒸气爆炸的热力学原理、爆炸特点、形成条件以及工业装置发生该类爆炸时的判别原则;采用现代工业尿素合成理论,通过建立动态模型和静态模型,分析了尿塔爆炸事故的原因和类型,否定了尿塔爆炸属于平衡破坏型蒸气爆炸的观点。     

固体消毒剂过氧化尿素湿法合成

通过考察反应物配比、反应温度、反应时间、稳定剂种类及其用量等因素对湿法制备过氧化尿素实验的影响,确定了过氧化尿素合成的最佳条件为：过氧化氢与尿素的物料配比(摩尔比)1.1:1,反应温度30℃以下,以低温为宜,反应时间50 min,稳定剂水杨酸的加入量为尿素质量的0.5%. 该条件比文献报道的低温反应易实施,且合成过程中过氧化氢损失很少. 针对合成过氧化尿素后母液的回收利用,提出了减压蒸馏实现母液过氧化氢循环的闭路新工艺路线,依据测定的50℃过氧化氢-尿素-水体系相平衡数据所绘相图,对新工艺进行了讨论.     

过氧化尿素合成条件的研究

由双氧水与尿素反应合成过氧化尿素.采用单因素实验考察了物料配比、反应温度和反应时间对产品活性氧含量及其收率的影响,得出最佳工艺条件为:反应时间45 min,过氧化氢与尿素的物质的量比1.3:1,反应温度30 ℃.在此条件下产品的活性氧含量可达到16.8%以上,收率可达到54%.     

尿素合成塔液相泄漏蒸气爆炸压力计算

基于热力学理论,对尿素合成塔液相区泄漏的蒸气爆炸进行了理论计算。将裂纹型缺陷作为泄漏口,并且认为裂纹张开面积随内部压力载荷的变化而变化,从而对泄漏速率产生影响,进而影响内部爆炸压力载荷的反弹。计算结果表明:盛装高温、高压物料的尿素合成塔的液相区泄漏能够引发蒸气爆炸。     

尿素合成塔爆炸原因分析

介绍了国内4家尿素厂水溶液全循环装置尿素合成塔发生的爆炸事故；分析了出料管爆炸原因；对塔内气相空间爆炸两个案例进行了较详细的分析。认为：无论是出料管爆炸还是气相空间爆炸均系化学爆炸。     

创新是尿素技术进步的灵魂

介绍自工业化以来尿素流程的演变,藉此说明流程改进的动力源自节能降耗,技术创新是流程改进的钥匙。     

关于尿素合成塔安全的讨论

采用现代合成理论，讨论了2起尿素合成塔发生爆炸事故的原因。用综合分析方法，建立了现代工业尿素合成理论；采用静态模型和动态模型分析了尿素合成塔在运行状态下和短期停车状态下的化学反应过程和气液物流体积变化过程；得出2起尿塔爆炸均属化学爆炸的事故分析结论。从事故的调查、问责和赔偿等方面对尿塔爆炸事故提出了相关建议。     

过氧化尿素的制备工艺研究

以工业级尿素和双氧水为原料,先探讨了不同稳定剂对产品稳定性的影响,选择磷酸二氢钾为稳定剂,再采用正交实验合成过氧化尿素(UP),研究了反应温度、反应时间、原料摩尔比、结晶温度、干燥温度对产品活性氧含量、收率和稳定性的影响.结果表明,合成过氧化尿素的最优工艺条件为:反应温度45℃;反应时间50 min;摩尔比n(双氧水)...