31.Стадии получения карбамида. Основные способы синтеза карбамида и их характеристика.

Получение заключается во взаимод. аммиака и диоксид углерода, при t 150-220ºC и при давлении 7-100Мпа, в последующей дистилляции продуктов синтеза и переработке р-ров в гот. продукт. При синтезе карбамида протекают 2 основные обратимые реакции:

1) 2NH3+CO2 NH2COONH4(карбонат аммоний)

2)разложение (отщепление воды): NH2COONH4 (NH2)2CO+H2O Проц. протекает с образование 2 фаз: газообр. и жд. (расплавл. или раствор. солей карбамида, и карбонат аммония). В результате синтеза образ-тся плав состоящий из воды и карбамида, карбамата и карбонатов аммония и избытка аммиака. Плав далее подвергают дистилляции для термического разложения карбамата и карбонатов и извлеч. не превратившихся в карбамид аммиака и диоксида углерода, а получ. водный раствор карбамида перерабатывают в твёрдый продукт. Промышл. сп-бы произв-ва карбамида различаются не столько условиями синтеза(t,P,отношение NH3:СО2),сколько методами улавливания и использования газов дистилляции плава (смесь NH3 и СО2). Могут работать по разомкнутой (нет возврата газов дистилляции) и замкнутой (продукты дистилляции полностью возвращаются на синтез карбамида) схеме. Рециркуляцию газов дистилляции можно осуществлять разл. способами:

1-с газовым рециклом-продукты дистилляции возвращ. в газообр. форме;

2-с частичным или полным жидкостным рециклом-в цикл возвращают жидкий аммиак или растворы (суспензии) углеаммонийных солей. Непосредственный возврат в цикл синтеза газовой смеси аммиака и диоксида C, получаемой при дистилляции, требует её сжатия (до давления синтеза) во избежание образов. тв. карбамата аммония. У компрессора в этом способе большая коррозия. Поэт требуется предварительно разделять газы дистилляции, обрабатывая их селективным абсорбентом для извлечения аммиака и CО2. Если абсорбент-водный раствор (моноэтаноламина), то из газов дистилляции извлекается диоксид С, остающийся газообразный аммиак м.б. ожижен и возвращён в цикл. При нагревании вытекающего из абсорбера поглотителя из него десорбируется СО2, а регенерированный раствор вновь поступает в абсорбер. Процессы с жидкостным рециклом наиб. распространены. В них газы дистилляции поглощают водой, и образовавшийся концентрир-ый раствор углеаммонийных солей возвращают в синтез карбамида.

32.Устройство и принцип работы колонны синтеза карбамида Это полый цилиндрический аппарат со сферическим днищем, изготовл-ый из углеродистой низколегированной стали; соприкасающийся с плавом внутренние поверхности аппарата защищены листовыми хромоникельмолибденовой сталью или титаном. Многослойный корпус из углеродистой стали. Использование титана позволяет повысит температуру до 200.Для контроля за состоянием футеровки в корпусе имеются отверстия, соединённые с общим коллектором. Реакционная масса поступает в колонну через нижний штуцер и постепенно движется к выходному штуцеру в плоской крышке; для лучшего перемешивания плава в нижней части колонны имеются решётчатые перегородки. Образовавшийся в колонне синтеза плав(30-31% карбамида,21-21% карбамата аммония,33-34% избыточного аммиака и 16-17% воды), направляется на двухступенчатую дистилляцию после дросселяции.

33.Физико-химические основы синтеза карбамида из аммиака и СО2. Влияние давления, температуры, соотношения реагирующих веществ, степени заполнения аппарата на выходе карбамида. Получение заключается во взаимод. аммиака и диоксид углерода, при t 150-220ºC и при давлении 7-100Мпа, в последующей дистилляции продуктов синтеза и переработке р-ров в гот. продукт. При синтезе карбамида протекают 2 основные обратимые реакции:

1) 2NH3(г.)+CO2(г.) NH2COONH4(ж.) (карбонат аммоний)+125,6кДж

2)разложение (отщепление воды): NH2COONH4 (ж.) (NH2)2CO (ж.)+H2O (ж.)-15,5кДж

Проц. протекает с образование 2 фаз: газообр. и жд. (расплавл. или раствор. солей карбамида, и карбонат аммония). В результате синтеза образ-тся плав состоящий из воды и карбамида, карбамата и карбонатов аммония и избытка аммиака. Давление увеличивается при возрастании СО2 в исходной смеси сверх стехиометрического соотношения вследствие того, что непрореагир-ый СО2 нах-тся преимущественно в газовой фазе. Избыток же NH3,хорошо раствор. в воде, не приводит к такому сильному возрастанию давления. При избытке NH3 давление понижается при добавлении к системе воды. Скорость образования карбамата аммония увеличивается приблизительно квадрату давления. С повышением общего давления в системе возрастает также степень конверсии карбамата аммония в карбамид. Т.к. карбамид образуется в жд. фазе, то чем больше степень заполнения ею аппарата (плотность загрузки), тем больше выход карбамида – при малом объёме газовой фазы она образуется из меньших количеств аммиака и СО2, выделяющихся из карбамата аммония, превращение же его в карбамид увеличивается. Хотя карбамид образуется из расплавленного карбамата аммония, но этот процесс идёт и при температурах ниже точки плавления чистого NH2COONH4 (t 152), т.к. по мере нагревания карбамат аммония отщепляет воду, кот. снижает температуру плавления массы. Температура NH2COONH4 в присутствии (NH2)2CO понижается до 98 (49%), а потом повышается. Скорость образования и выход карбамида тем больше, чем выше температура. Выше 180 кривые выходов проходят через максимум – далее степень конверсии снижается (т.к. при повыш. температуры возрастает скорость превращ. карбамата аммония в карбамид и скорость разложения на аммиак и диоксид углерода + усиление роли побочных реакций). Образующаяся в начале процесса вода увеличивает степень конверсии, т.к. способствует появлению жд. фазы. Но по мере накопления воды реакция замедляется вследствие сдвига равновесия в сторону исходных веществ. По этой причине выход карбамида, достигнув предела, далее не увеличивается, а при добавлении воды к карбамату аммония – уменьшается. Избыточное кол-во СО2 почти не оказ. влияние на выход карбамида, т.к. СО2 нах. преимущественно в газовой фазе, но наличие в нем примесей имеет большое значение – чем чище газ, тем больше степень конверсии. Наиб. влияние на увелич. выхода карбамида оказывает избыток аммиака в исходной смеси против стехиометрического количества, определяемого молярным отношением NH3:СО2=2. Избыточный аммиак уменьшает вредное действие выделившейся в процессе воды - он связывает воду и тем самым сдвигает равновесие реакции превращения карбамата аммония в карбамид в сторону последнего. По этой же причине замедляется разложение карбамата аммония с образованием побочных продуктов. Избыточный аммиак снижает коррозию. При выборе соотношения аммиака и СО2 в исходной смеси следует учитывать, сто избыточный аммиак или д.б. возвращён в цикл или перераб. в др. продукты (нитрат аммония.)