ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Синтез мочевины из аммиака и углекислоты из "Производство азотных удобрений" Из приведенных реакций видно, что мочевина образуется не непосредственно из аммиака и углекислоты, а через промежуточный продукт, называемый карбаматом аммония. [c.172] Карбамат аммония при обычных условиях является неустойчивым соединением и заметно разлагается на составные части, т. е. на КНу и СО2. При нагревании до 60° он разлагается полностью. Неустойчивость карбамата аммония при повышении давления значительно снижается, поэтому синтез мочевины и ведут под высоким давлением, которое препятствует разложению карбамата аммония. [c.172] Если взаимодействие жидкого аммиака и углекислоты происходит в обычных условиях, карбамат аммония будет получаться в виде твердого кристаллического вещества, которое не плавится, а сразу возгоняется (испаряется) с одновременным разложением на составные части. При увеличении давления до 80—100 ат он уже способен плавиться (превращается в жидкость) при температуре около 150°. [c.172] При давлении выше 110 ат и температуре 150° реакция образования карбамата протекает почти мгновенно, однако практически полного превращения аммиака и углекислоты в карбамат аммония осуществить нельзя. Дело в том, что за счет тепла реакции образования карбамата температура реагирующих веществ поднимается выше 210°, а при этих условиях скорость образования карбамата значительно снижается. Чтобы ускорить реакцию, температуру нужно снизить. Снижение температуры в реакционном аппарате в заводских условиях осуществляется при помощи жидкого аммиака, который подается в значительно большем количестве, чем это нужно для образования карбамата. При введении аммиака с избытком в 50—60% температура в зоне образования карбамата аммония находится в пределах 180— 200°, что дает возможность получать высокий процент превращения аммиака и СО2 в мочевину. [c.172] Зависимость степени превращения карбамата аммония в мочевину от количества избыточного аммиака и температуры в реакционном аппарате изображена на рис. 68. Из графика видно, что, например, при температуре 195° и 50%-ном избытке аммиака степень превращения аммиака увеличивается с 53 до 64%, а при той же температуре и 100%-ном избытке—до 70%. [c.173] Дальнейшее увеличение избытка аммиака дает возможность еще больше поднять степень превращения, поэтому в последнее время избыток стремятся довести до 200% и полностью использовать избыточный аммиак в процессе путем возвращения его в цикл. На действующих заводах избыточный аммиак пока передается на переработку в цехи аммиачной селитры или сульфата аммония, что экономически нецелесообразно. [c.173] Процесс синтеза мочевины из аммиака и углекислого газа через промежуточный продукт карбамат аммония—осуществляется в аппарате, называемом колонной синтеза мочевины. Устройство колонны показано на рис. 69. Она представляет собой изготовленный из легированной углеродистой стали толстостенный цилиндр 1 с крышкой 2 и днищем 3, которые крепятся к цилиндру (корпусу) болтами. Внутри колонны имеются два вертикальных цилиндра 4 5 V. зонт 6, под которым происходит смешение аммиака и углекислоты. Цилиндры и зонт изготовлены из нержавеющей стали. [c.174] Соприкосновение продуктов реакции (главным образом, карбамата аммония) с деталями колонны, изготовленными из углеродистой стали, опасно из-за сильного корродирующего действия этих продуктов. Коррозии могут также подвергаться все коммуникации колонны синтеза мочевины в случае попадания в нее растворов мочевины, содержащих карбамат. [c.174] Эта реакция протекает по пути движения карбамата из нижней части колонны вверх и, как видно из уравнения, идет с поглощением тепла. [c.175] Продолжительность процесса образования мочевины в колонне 45—60 мин. [c.175] В результате синтеза получается плав, состоящий из мочевины, воды, карбамата аммония, углеаммонийных солей и избыточного аммиака. Плав из колонны синтеза выходит через верхний штуцер 9, при этом его давление с 200 ат снижается (дросселируется) до 0,2—0,4 ати. [c.175] Углекислота в колонну синтеза подается при температуре 35—40°, а аммиак—при температуре, зависящей от его избытка. При избытке аммиака в 40—60% его, в большинстве случаев, перед подачей в колонну не подогревают. Если избыток большой (более 100%), аммиак предварительно подогревают, причем температура подогрева тем больше, чем выше избыток. [c.175] Перед подачей в колонну синтеза аммиак проходит матерчатый фильтр, где очищается от пыли, ржавчины и масла. Регулирование подачи аммиака в колонны осуществляется путем изменения скорости движения плунжеров насоса. Эта скорость зависит от числа оборотов электродвигателя. Обычно электродвигатель имеет четыре ступени оборотов в минуту (1500 1000 750 500). [c.175] Могут быть случаи, когда при пуске насос не подает аммиак. Это происходит при неисправности всасывающих или нагнетающих клапанов, а также при снижении давления в хранил 1- щах аммиака и часто (в летнее время) в случае выключения охлажде- ния цилиндров насоса. [c.175] Для устранения этих неполадок необходимо в первом случае— заменить неисправные клапаны, во втором—поднять давление в хранилищах аммиака, в третьем—включить охлаждение цилиндров плунжерных насосов. [c.175] При появлении стука внутри цилиндров компрессора или в других его деталях компрессор нужно немедленно остановить и вызвать механика цеха. [c.176] Для подачи воды в колонну синтеза под давлением до 200 ат предусмотрен специальный плунжерный насос. Устройство насоса и принцип действия такие же, как и насоса для жидкого аммиака. [c.176] Для включения колонны синтеза в работу необходимо проверить коммуникации раствора мочевины, аммиака и углекислоты, а также аппаратуру, связанную с колонной, компрессоры и насосы. Затем в колонну одновременно подаются жидкий аммиак и вода (примерно 10% от количества аммиака) до тех пор, пока давление в колонне не достигнет 100—120 ат. Присутствие воды, как указывалось выше, необходимо для начала реакции образования карбамата аммония. Кроме того, она исключает образование твердого карбамата, который может закупорить входы в колонну и выходы из нее. [c.176] При давлении в колонне в 100—120 ат подачу воды прекращают и одновременно включают в работу компрессор углекислоты. Подавая углекислоту, давление в колонне постепенно поднимают до 130 ат и не изменяют его до тех пор, пока температура в колонне не достигнет 150° (температура плавления карбамата). После этого устанавливается нормальная подача в колонну аммиака и углекислоты, а температура доходит до 190—210° (в зависимости от избытка аммиака). Пуск колонны нужно вести с избытком аммиака 100—110% и постепенно снизить его до заданного избытка только после установления нормального режима. [c.176] Для остановки колонны синтеза необходимо прекратить подачу в нее аммиака и углекислоты, затем спустить давление до атмосферного, для чего открыть вентили на линии выдачи из колонны раствора мочевины. После остановки колонна и вся ее коммуникация промываются водой, подаваемой специальным насосом. [c.176] Вернуться к основной статье