загрузка...
загрузка...
На головну

Сировиною для промислового виробництва карбаміду є рідкий аміак і діоксид вуглецю.

  1. III.1.2) Порядок кримінального судочинства.
  2. А. Епоха масового виробництва (1860-1930).
  3. автоматизація виробництва
  4. Аграрні кризи надвиробництва і антициклічної політика держави на різних етапах розвитку сільського господарства
  5. Азіатський спосіб виробництва: історичне місце
  6. Альтернативні можливості виробництва масла і гармат
  7. Альтернативні витрати виробництва роботів і хліба

аміак NН3. У звичайних умовах він є безбарвний газ з різким задушливим запахом; рідкий аміак - безбарвна рідина.

Діоксид вуглецю СО2

При звичайних умовах діоксид вуглецю - безбарвний газ з кислуватим смаком. Під тиском 35.5 ат і температурі 00З діоксид вуглецю конденсується в безбарвну рідину, не змішувати з водою, але розчинну в спирті, маслах і ефірі.

У виробництві карбаміду застосовується двоокис вуглецю, що є відходом процесу очищення азото-водневої суміші, що спрямовується на синтез аміаку.

Якість діоксиду вуглецю, який використовується для синтезу карбаміду, повинна відповідати таким вимогам:

вміст СО2,%, Не менше ........................ 99

Інертні домішки (Н2, N2, СО, СН4),%, Н / б ... ..1

в тому числі водень,%, н / б ................... ..0.01

Сполуки сірки, мг / м3, Н / б ...................... 1

Вологість, г / м3...................................... ... 12 -25

Такі жорсткі вимоги щодо утримання сірчистих сполук в вуглекислому газі обумовлені тим, що присутність цих домішок викликає корозію апаратури і погіршення якості карбаміду.

отримання карбаміду

Його отримання засноване на реакції взаємодії аміаку з діоксидом вуглецю:

2NH3 + CO2- CO (NH2)2 + H2 O? Н = -110.1 кДж (2.4.4)

Реакція (2.4.4) - сумарна; вона протікає в дві стадії. На першій стадії відбувається синтез карбамат:

2NH3 (г) + CO2 (г) - NH2СОО NH4 (ж); ? Н = -125,6кДж (2.45)

На другій стадії протікає ендотермічний процес відщеплення води від молекул карбамат, в результаті якого і відбувається утворення карбаміду:

NH2СООNH4 (ж) - CO (NH2)2 (ж) + H2 O(Ж) ; ? Н = 15,5кДж (2.4.6)

Реакція освіти карбамат амонію - оборотна екзотермічна реакція, що протікає зі зменшенням обсягу. Для зміщення рівноваги в бік продукту її необхідно проводити при підвищеному тиску. Для того щоб процес протікав з досить високою швидкістю, необхідні підвищені температури. Підвищення тиску компенсує негативний вплив високих температур на зміщення рівноваги реакції в зворотну сторону. На практиці синтез карбаміду проводять при температурах 150-190 ° С і тиску 15-20 МПа. У цих умовах реакція протікає з високою швидкістю і практично до кінця.

Розкладання карбамат амонію - оборотна ендотермічна реакція, інтенсивно протікає в рідкій фазі. Щоб в реакторі не відбувалося кристалізації твердих продуктів, процес необхідно вести при температурах не нижче 98 ° С [евтектична точка для системи CO (NH2)2 - NH2COONH4]. Більш високі температури зміщують рівновагу реакції вправо і підвищують її швидкість. Максимальний ступінь перетворення карбамат в карбамід досягається при 220 ° С. Для зміщення рівноваги цієї реакції вводять також надлишок аміаку, який, пов'язуючи реакційну воду, видаляє її зі сфери реакції. Однак домогтися повного перетворення карбамат в карбамід все ж не вдається. Реакційна суміш крім продуктів реакції (карбаміду і води) містить також карбамат амонію і продукти його розкладання - аміак і СО2.

Звідси ясно, що процес виробництва карбаміду повинен складатися з наступних стадій:

1) синтезу карбаміду з аміаку і двоокису вуглецю;

2) виділення компонентів, що не перетворених на карбамід, з його водного розчину і повернення їх в цикл або використання в інших виробництвах;

3) отримання товарного карбаміду з його водного розчину.

Обидві стадії процесу перетворення аміаку і двоокису вуглецю в карбамід можливо і доцільно проводити при одних і тих же умовах. Найбільш вигідні умови цього процесу визначаються глибиною і ступенем перебігу обох наведених реакцій, а також фізичним станом реакційної маси.

Ступінь перетворення СО2 в карбамід залежить від Т, Р, співвідношення компонентів реакції, тривалості процесу та деяких інших факторів. При одночасному протіканні обох стадій синтезу карбаміду теплота освіти карбамат амонію компенсує ендотермічний ефект реакції його дегідратації і забезпечує необхідний розігрів суміші до оптимальної температури. Аміак і діоксид вуглецю практично без остачі і з великою швидкістю перетворюються в карбонат амонію. Реакція ж дегідратації карбамат амонію, що визначає вихід карбаміду, оборотна. Відповідно до принципу Ле-Шательє підвищення температури сприяє протіканню реакції дегідратації карбамат амонію, проте при цьому можливо його розкладання. Перетворення карбамат в карбамід відбувається в рідкій фазі. Відповідно до цього процес синтезу необхідно вести при високій температурі і відповідним їй високому тиску

Для повного використання вихідної сировини необхідно або передбачити повернення непрореагировавших аміаку і діоксиду вуглецю, а також вуглеамонійних солей (проміжних продуктів реакції) в колону синтезу, тобто створення рецикла, або відділення карбаміду від реакційної суміші і напрямок залишилися реагентів на інші виробництва, наприклад, на виробництво аміачної селітри, тобто проведення процесу по відкритій схемі.

В останньому випадку плав, що виходить з колони синтезу, Дросселирующий до атмосферного тиску; рівновагу реакції (6) при температурах 140-150 ° С практично повністю зміщується вліво і весь карбонат розкладається. У рідкій фазі залишається водний розчин карбаміду, який випарюють і направляють на грануляцію. Рецикл утворилися газоподібних аміаку і діоксиду вуглецю в колону синтезу зажадав би їх стиснення в компресорі до тиску синтезу карбаміду. Це пов'язане з технічними труднощами, пов'язаними з можливістю утворення карбамат при низьких температурах і високому тиску вже в компресорі і забивання машин і трубопроводів твердими частинками.

Тому в закритих схемах (схемах з рециркуляцією) зазвичай застосовують тільки рідинної рецикл.

аміак вода

 упарюванні
 дистиляції
 СИНТЕЗ
 КАРБАМІД

діоксид вуглецю розчин амонійних солей


Ріс.2.4.1 Принципова схема з повним рециклом

На малюнку нижче наведена спрощена схема великотоннажного агрегату синтезу карбаміду з рідинним рециклом і застосуванням стріппінг-процесу. У ній можна виділити вузол високого тиску, вузол низького тиску і систему грануляції. Водний розчин карбамат амонію і вуглеамонійних солей, а також аміак і діоксид вуглецю надходять в нижню частину колони синтезу 1 з конденсатора високого тиску 4. У колоні синтезу при температурі 170-190 ° С і тиску 13-15 МПа закінчується освіту карбамат і протікає реакція синтезу карбаміду. Витрата реагентів підбирають таким чином, щоб в реакторі молярное відношення NH3: СО2 становило 2,8-2,9. Рідка реакційна суміш (плав) з колони синтезу карбаміду надходить в отдувочную колону 5, де стікає по трубках вниз. Противотоком до плаву подають стиснений в компресорі до тиску 13-15 МПа діоксид вуглецю, до якого для освіти пасивуються плівки і зменшення корозії обладнання доданий повітря в кількості, що забезпечує в суміші концентрацію кисню 0,5-0,8%. Отдувочная колона обігрівається водяною парою. Парогазова суміш з колони 5, містить свіжий діоксид вуглецю, надходить в конденсатор високого тиску 4. У нього ж вводять рідкий аміак. Він одночасно служить робочим потоком в інжекторі 3, подає в конденсатор розчин вуглеамонійних солей з скрубера 2 і при необхідності частина плаву з колони синтезу. У конденсаторі утворюється карбонат. Виділяється при реакції теплоту використовують для отримання водяної пари.



З верхньої частини колони синтезу безперервно виходять не прореагували гази, що надходять в скрубер високого тиску 2, в якому велика частина їх конденсується за рахунок водного охолодження, утворюючи водний розчин карбамат і вуглеамонійних солей.

Водний розчин карбаміду, що виходить з отдувочной колони 5, містить 4-5% карбамат. Для остаточного його розкладання розчин Дросселирующий до тиску 0,3-0,6 МПа і потім направляють у верхню частину колони ректифікації 8. Рідка фаза стікає в колоні вниз по насадці противотоком до парогазової суміші, що піднімається від низу до верху; з верхньої частини колони виходять NH3, CO2 і водяні пари. Водяна пара конденсуються в конденсаторі низького тиску 7, при цьому розчиняється основна частина аміаку і діоксиду вуглецю. Отриманий розчин направляють в скрубер 2. Остаточне очищення газів, що викидаються в атмосферу, виробляється абсорбційними методами (на схемі не показана).

70% -ний водний розчин карбаміду, що виходить з нижньої частини колони ректифікації 8, відокремлюють від парогазової суміші і направляють після зниження тиску до атмосферного спочатку на випарки, а потім на грануляцію. Перед розпиленням плаву в грануляційної вежі 12 до нього додають кондиціонуючі добавки, наприклад мочевіноформальдегидних смолу, щоб отримати злежуються добриво, що не псується при зберіганні.

 



Попередня   21   22   23   24   25   26   27   28   29   30   31   32   33   34   35   36   Наступна

Тема 1.5 Хімічні реактори, закономірності їх роботи і конструкції. | Класифікація та основні показники роботи хімічних реакторів | Вимоги, що пред'являються до хімічних реакторів | Конструкції хімічних реакторів | Тема 1.6. Хіміко-технологічні системи. | А, В, R | Розділ 2. Технологія виробництва неорганічних речовин. | Класифікація мінеральних добрив | Властивості аміачної селітри | Нейтралізація азотної кислоти аміаком |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати