ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Производство карбамида из "Технология минеральных удобрений и кислот" Рассмотрим влияние перечисленных факторов на равновесие и скорость обеих стадий реакции образования карбамида. [c.209] Свойства промежуточного соединения — карбамата аммония существенно влияют на режим синтеза карбамида. Карбамат аммония в водном растворе устойчив при температурах выше 60° С. При более низких температурах он стабилен только в присутствии свободного аммиака. С увеличением концентрации аммиака в растворе растворимость карбамата снижается, а с повышением температуры— возрастает (рис. VI1I-9). В отсутствие воды карбамат аммония плавится при 154° С. [c.209] Карбамат аммония — соединение нестойкое уже при 57—59° С давление паров NH3 и СО2 над карбаматом аммония равно атмосферному, а при температуре около 200°С давление диссоциации достигает 260 ат (255-10 н/л ). Следовательно, повышение температуры смещает равновесие реакции (УП1-3) влево. [c.209] Известно, что при невысокой температуре и атмосферном давлении реакция (УПЬЗ) протекает медленно. Скорость ее возрастает приблизительно пропорционально квадрату давления, а также увеличивается при повышении температуры. Например, найдено, что при давлении около 100 ат (98-10 н/м ) и температуре 150° С реакция протекает практически мгновенно. [c.210] Таким образом, применение высоких температур и давлений значительно ускоряет образование карбамата. Повышенное давление смещает также и равновесие реакции в направлении образования карбамата аммония. [c.210] Вторая стадия процесса [реакция (УП1-4)] протекает с поглощением тепла, поэтому увеличение температуры смещает равновесие вправо, т. е. возрастает степень конверсии карбамата (рис. УПЫО). Одновременно рисунок иллюстрирует влияние избытка аммиака на ход процесса. [c.210] Аммиак обладает дегидратирующим свойством, т. е. он связывает реакционную воду, удаляя ее из сферы реакции. Это смещает равновесие реакции (УП1-4) в направлении образования карбамида. Следовательно, избыток МНз по сравнению со стехиометрическим его количеством повышает вуход карбамида по СО2. Выход по аммиаку при этом соответственно уменьшается (рис. У1И-11) . [c.210] С ростом давления в реакторе тоже увеличивается степень конверсии карбамата аммония, так как повышенное давление препятствует диссоциации карбамата аммония. [c.211] Совместное присутствие карбамата аммония и карбамида снижает температуру плавления каждого из этих соединений. Особенно большое влияние на температуру плавления смесей карбамата аммония и карбамида оказывает аммиак. Диаграмма состояния системы карбамат аммония — карбамид—аммиак показывает, что смесь этих трех компонентов в соотношении, получаемом в указанных выше оптимальных условиях синтеза карбамида, может образовывать жидкую фазу, которая будет находиться в равновесии с твердым карбаматом аммония при температуре 20° С и выше. [c.211] Присутствие в реакционной смеси воды тоже способствует образованию жидкой фазы (раствор). Однако по мере накопления воды в системе наступает равновесное состояние и образование карбамида прекращается. [c.211] Поскольку карбамат аммония превращается в карбамид только в жидкой фазе, большое значение имеет степень заполнения реактора исходными реагентами. Выход карбамида прн прочих равных условиях возрастает с увеличением степени заполнения реакционного объема, так как, чем меньше свободный объем реактора, тем меньшее количество карбамата аммония разлагается с выделением ЫНз и СО2 в газовую фазу. [c.212] Имеется несколько технологических схем получения карбамида, отличающихся не только режимами процесса синтеза, но и методами дистилляции и использования непрореагировавших МНз и СО2, а также способами получения товарного карбамида из его растворов. [c.212] Раньше карбамид получали по открытой, или разомкнутой, схеме с одноступенчатой дистилляцией плава, т. е. с использованием всего избыточного аммиака в производстве других азотных удобрений (аммиачной селитры или сульфата аммония). По этой схеме количество избыточного МНз на 1 т карбамида составляло 1,1—1,4 т (или 5,2—5,6 т в пересчете на аммиачную селитру). Следовательно, карбамид являлся как бы побочным продуктом производства аммиачной селитры. [c.212] Более современные установки работают по схемам с двухступенчатой дистилляцией плава полузамкнутые, или с частичным рециклом). По этим схемам значительная часть избыточного аммиака возвращается в процесс. [c.212] Применяются также разнообразные схемы с полной рециркуляцией (возвратом) в процесс всего избыточного аммиака и двуокиси углерода. По новым вариантам процесса получают гранулированный карбамид с улучшенными физическими свойствами. [c.212] В нижней части колонны аммиак тщательно смешивается с двуокисью углерода, чему способствуют установленные здесь горизонтальные диски (перегородки 4) с отверстиями. Корпус описанной колонны синтеза производительностью 100 т/сутки имеет диаметр 1,2 л и высоту 14 м. [c.214] В схеме с частичным рециклом производится двухступенчатая дистилляция плава. Первую ступень дистилляции проводят после дросселирования плава до 16—18 ат (15,7-10 —17,7-10 н/м ). В дистилляционной колонне первой ступени 8 (см. рис. УПЫЗ) поддерживается температура около 120°С путем нагревания плава глухим паром в выносном подогревателе 15. [c.214] В колонне диаметром 0,8 л и высотой 7,4 л размещена насадка высотой 3,2л (керамические кольца). Выносной кожухотрубный подогреватель имеет поверхность нагрева 40 м . Пар поступает в межтрубное пространство, в трубках циркулирует плав карбамида. В верхней части колонны установлено сепарирующее устройство для отделения капель жидкости, увлекаемых потоком газа. [c.214] Газообразный аммиак, содержащий после 1-й ступени дистилляции около 0,2% СО2 и 3% паров воды, направляется в колонну фракционирования 9, орошаемую жидким аммиаком и конденсатом. Колонна 9 (диаметр 0,8 ж, высота 8,3 л) заполнена дву.мя слоями насадки из фарфоровых колец (высота слоев насадки 2 и 2,4 л). В верхней части колонны температура не превышает 65° С. [c.215] В колонне конденсируются пары воды и небольшое количество аммнака, одновременно образуются соли аммония, растворяющиеся в аммиачной воде. Жидкость возвращается на дистилляцию, а очищенный аммиак с небольшими примесями СО2, N2 и паров воды поступает в поверхностный конденсатор 11, охлаждаемый водой. Здесь часть аммиака сжижается при 35—40° С., Жидкий аммиак частично используется для орошения колонны фракционирования, куда он подается плунжерным насосом 16. Остальное его количество поступает в сборник 3 и затем возвращается в колонну синтеза 7. Таким образом производится рециркуляция части избыточного аммиака. [c.215] Вернуться к основной статье