工业装置尿素合成动态模型及其应用 复合化工过程篇
作者/来源：沈华民（上海化工研究院，上海 200336） 日期： 2009-01-09 点击率：3288
0 前 言
人们已经认识到，尿素合成反应的核心是液态甲铵脱水转化为尿素的过程。该反应是尿素合成的主体反应（下文简称尿素生成反应）。促使该反应按理想化方向进行，是人们的目标。
然而，工业生产上，欲使该反应按人们预期的方向进行还存在着诸多困难和干扰因素。串联的合成反应过程和极为复杂的化工过程交织、螯合在一起，是阻碍该主体反应成为理想化反应的主要原因。下面分别叙述。
首先，是复合反应问题。
就反应过程而言，尿素合成是复合反应，是由甲铵生成反应和尿素生成反应串联组合而成的。
我们已经知道，第（1）反应是高温高压下气体的化学吸收过程。实验室条件下，该反应能在瞬间完成，转化度近于100%。
如果不考虑其他因素的交联作用，在工业合成温度压力条件下，尽管第（1）反应与第（2）反应紧密关联，只要混合良好，甲铵生成反应的转化率仍近于100%，如同实验室情况一样。这时仅需关注主体反应即可。
然而，实际工业生产条件下，反应复合会受到各方面的干扰，特别是热效应和相平衡的交联制约，以致于使第（1）反应变得困难，液体甲铵的生成率常低于100％。
第二，复合热效应问题。
从反应热效应来看，第（1）反应是强放热反应，第（2）反应是弱吸热反应，合成反应的复合导致了热效应复合。
在工业尿塔内，当我们考虑反应复合和热效应复合两者交联时，据热力学分析，在尿塔内就会出现奇特的温度倒置现象。即塔底温度最高，中部次之，上部最低。其热力学分析如下：在绝热状态下，塔底进入的CO2会全部转化为甲铵，瞬间放出的热量，只能加热液态的甲铵熔融物，以释放热量，由于速....
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