尿素水解制氨反应液中缩二脲含量测定

北极星环保网讯:通过加热浓缩的方法除去溶液中氨分子，消除分光光度法测定缩二脲浓度时氨分子对测量准确性的干扰。实验测得某工况下尿素水解液中缩二脲含量为6.82g/L，与理论值接近，说明反应器中缩二脲含量随水解反应进行会逐渐升高。

选择性催化还原技术(Selective Catalytic Reduction，SCR)是当前火电厂烟气中氮氧化物处理的主要方法。作为还原剂的氨气主要来源有液氨、氨水和尿素。其中液氨是一种有毒物质，贮存条件苛刻，氨水使用能耗高，运输不便而且其中含有的较高浓度的金属离子会对SCR催化剂造成污染。尿素是一种稳定无毒的固体物料，储运方便，来源广泛，是较为理想的氨气来源，为此西安热工研究院有限公司开发了使用电厂低品质蒸汽作为热源，水解浓度为40-60%的尿素溶液制取氨气的工艺装置和方法，目前已成功应用于华能烟台电厂和延吉电厂。

缩二脲由两分子尿素在一定温度和压力条件下缩合而成，为尿素生产过程中的主要副产物。尿素水解是尿素合成的逆过程，在反应中同样会生成缩二脲。缩二脲生成速率影响因素主要有温度，尿素溶液浓度，气相氨分压和停留时间等。尿素水解工况为：蒸汽加热温度180℃，反应液温度150-154℃，水解反应器压力0.6MPa，尿液质量浓度40-60%，根据已有资料，当尿液温度大于140℃，浓度大于40%时，缩二脲生成率大于1%。

此外水解制氨过程中尿素在水解反应器中还具有相对较长的停留时间，以上因素均有利于缩二脲的生成。电厂尿素水解反应器定期排污，废液中所含的缩二脲排放到环境中会对植物、农作物产生毒害作用，因此有必要对尿素水解制氨反应液中缩二脲的含量进行测定。

1.实验测定

1.测试原理

缩二脲与硫酸铜，酒石酸钾钠碱性溶液发生双缩脲反应，生成紫红色络合物，在波长550nm处测定吸光度，绘制标准曲线，根据样品吸光度查标准曲线计算样品中缩二脲浓度。

2.实验仪器和试剂

仪器：752N型分光光度计;实验用电炉;恒温水浴锅;分析天平。

试剂：缩二脲(99%);硫酸铜(CuSO4•5H2O，AR);酒石酸钾钠(NaKC4H4O6•4H2O，AR);氢氧化钠(AR);甲醇(AR);氨水(AR);尿素;蒸馏水。

3.试验部分

3.1溶液配制

3.1.1酒石酸钾钠碱性溶液(50g/L，其中氢氧化钠为40g/L)

称取氢氧化钠40g，溶于150 mL蒸馏水中，称取酒石酸钾钠50g，溶于150 mL蒸馏水中，待溶液冷却，将二者混合加入1L容量瓶中，加水稀释到刻度线，摇匀后备用。

3.1.2硫酸铜溶液(15g/L)

称取硫酸铜15g，蒸馏水溶解，加入到1L容量瓶中，稀释至刻度线备用。

3.1.3缩二脲标准溶液(2mg/mL)

称取缩二脲2g(精确至0.0002g)，加蒸馏水溶解，转移至1L容量瓶中，用水稀释至刻度线，摇匀，该溶液使用前配置。

3.2标准曲线的绘制

在8个100 mL 容量瓶中依次加入2 .00 mg/mL缩二脲标液0 .00、2.50、5.00、10.00、15.00、20.00、25.00、30.00 mL，各加水至50 mL，然后再依次加入20.0 mL 酒石酸钾钠碱性溶液和20.0 mL硫酸铜溶液，分别加水至刻度线，充分摇匀后，将各容量瓶放置在30℃水浴中加热20 min。 在波长550nm 处，用3cm 比色皿，以缩二脲含量为零的比色溶液作参比，在 752N 型分光光度计上测得各比色溶液的吸光度。

表1 缩二脲标准曲线绘制吸光度测定

以缩二脲质量(100mL中所含)为横坐标，相应的吸光度值为纵坐标，绘制标准曲线，线性回归方程为y=0.0036x+0.0066。

3.3尿素水解液中缩二脲含量的测定

3.3.1原料尿素中缩二脲含量测定

称取原料尿素6.20g溶于50mL蒸馏水中，转移至100mL容量瓶，依次加入20.0 mL 酒石酸钾钠碱性溶液和20.0 mL硫酸铜溶液，加蒸馏水至刻度线，摇匀后测定其吸光度，根据标准曲线计算出缩二脲浓度，进一步算出原料尿素中缩二脲百分含量。

根据测定，此尿素溶液的吸光度为0.275，通过缩二脲溶液吸光度-质量(每100mL溶液)线性回归方程可计算出6.20g原料尿素中缩二脲含量为74.6mg，则原料尿素中缩二脲质量百分含量为1.2%。

3.3.2尿素水解液中尿素浓度测定

尿素水解液成分复杂，但所含主要物质仍为尿素，尿素溶液密度(ρ，g/cm3)，温度(t，℃)，质量分数(w)有如下经验公式：

ρ=1.0074+0.26392˙w-2.1021˙10-4˙t˙w-4.4489˙10-4˙t+0.037012˙w2

取某工况下水解反应器中反应液，冷却后使用密度计测得溶液密度为1.087g/cm3，温度计测得温度为25.8℃，由此计算出尿素水解反应液中尿素质量分数约为33.6%。

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