4. Технологические расчеты

4.1 Материальный баланс

2 NH₃ + CO₂ NH₂COONH₄

NH₂COONH₄ CO(NH₂)₂ + H₂O

2 NH₃ + CO₂ CO(NH₂)₂ + H₂O

Вычисляем необходимые количества аммиака и двуокиси углерода:

M(NH₃)=17 г/моль

M(CO₂)=44 г/моль

M(CO(NH₂)₂)=60 г/моль

1. Стехиометрический расход аммиака и двуокиси углерода на 1000 кг составляют:

m(NH₃)=

m(CO₂)=

С учетом 6.5 % потерь мочевины при дистилляции и упаривании в колонне должно образовываться: мочевины для получения 1000 кг готового продукта. На образование этого количества мочевины расходуются следующие количества реагентов:

m(NH₃)=566.7*1.07=606.4 кг

m(CO₂)= 733.3*1.07=784.6 кг

С учетом степени превращения образующегося карбамата аммония в мочевину 70% и заданного избытка аммиака практический расход реагентов составит:

m(NH₃)_практ= кг

2.25 – коэффициент учитывающий избыток аммиака

m(CO₂)_практ= кг

2. Количество инертных газов (4 % ), поступающих в колонну синтеза с двуокисью углерода (96 %) составляет:

m(ин.газов)= кг

3. В колонне образуется карбамата аммония:

m(NH₂COONH₄)= кг

M(NH₂COONH₄)=78 г/моль

Из 1987.2 кг карбамата аммония с учетом степени превращения 70% образуется мочевины:

m(CO(NH₂)₂= кг

Выделяется воды:

m(H₂O)= кг

При степени превращения карбамата аммония в мочевину 70% количество разложившегося карбамата аммония:

m(NH₂COONH₄)_разл.= кг

4. Определяем количество аммиака, уходящего с продуктом реакции:

На образование карбамата аммония расходуется аммиака:

m(NH₃)_уход.= кг

Остается непрореагировавшего избыточного аммиака:

m(NH₃)_изб.=1949-866.2=1082.8 кг

Выделившаяся вода взаимодействует с избыточным аммиаком

NH₃+H₂O=NH₄OH образуя NH₄OH, количество которого равно:

m(NH₄OH)= кг

На образование 624.2 кг NH₄OH затрачивается NH₃:

m(NH₃)_{изб.обр.ам.}= кг

Остается избыточный NH₃ в газовой фазе:

m(NH₃)_{изб.г.ф.}=m(NH₃)_{непрореаг.}-m(NH₃)_{изб.обр.ам.}=1082.8-303.2=779.6 кг

Таблица 2: Материальный баланс синтеза карбамида

Приход			Расход
Исходное вещество	Кг	%	Продукт	Кг	%
NH3	1949	62.5	CO(NH2)2	1070	34.33
CO2	1121	36	NH2COONH4	596.2	19.13
Инертные газы	46.7	1.5	H2O	321	10.30
			NH3 избыточный	1082.8	34.74
			в виде NH4OH	303.2
			в газообразном виде	779.6
			инертные газы	46.7	1.5
Итого:	3116.7	100	Итого:	3116.7	100