Modelización y experimentación de la hidrólisis de urea para la producción de amoníaco

LU Xu ,  

ZHANG Xiangyu ,  

LIU Tong ,  

ZHANG Bo ,  

XU Hongjie ,  

摘要

El estudio del mecanismo de hidrólisis de urea a amoníaco es un requisito previo para mejorar el diseño de la tecnología de hidrólisis de urea para la desulfuración de los gases de combustión en una central eléctrica. Utilizando el mecanismo de equilibrio gas-líquido ACWU (NH3-CO2-H2O-(NH2)2CO), se construyó un sistema de ecuaciones no lineales para el equilibrio material, químico, térmico y de fase del proceso de hidrólisis de urea en un sistema de cuerpo abierto, se estableció un modelo termodinámico y cinético de la reacción; se realizó una verificación experimental de la validez del modelo de mecanismo en una instalación de hidrólisis de urea diseñada y construida por el equipo de investigación, se analizó el efecto de la temperatura de reacción, la presión de operación y la fracción mássica de urea en la alimentación sobre la reacción de hidrólisis, según los resultados del análisis, se calcularon los parámetros cinéticos de la reacción de hidrólisis de urea en condiciones de producción de amoníaco para la desulfuración de los gases de combustión en una central eléctrica. Los resultados del análisis mostraron: el método de resolución del equilibrio de fase coincidía prácticamente con los resultados de la experimentación, este método es aplicable a la tecnología de producción de amoníaco mediante hidrólisis de urea para la desulfuración de los gases de combustión en una central eléctrica; con el aumento de la temperatura de reacción, la fracción mássica de agua, amoníaco y CO2 en el líquido reactivo disminuía constantemente; con el aumento de la fracción mássica de urea en la alimentación, la fracción mássica de amoníaco y CO2 en el líquido reactivo aumentaba, mientras que la fracción mássica de agua disminuía continuamente; con el aumento de la presión de operación, la fracción mássica de urea y sus derivados en el líquido reactivo disminuía constantemente; en la experimentación de la hidrólisis de urea, se encontró que en las condiciones de operación 0.6 MPa/150℃, el factor prexponencial A era igual a 1.255×1012 s-1, la energía de activación E era igual a 107.24 kJ/mol.

关键词

Central eléctrica; desulfuración; producción de amoníaco; mecanismo de hidrólisis de urea; termodinámica; cinética

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