Лекция 10

Колонна синтеза карбонита.

1) 2NH₃+СO₂ <=>NH₂COONH₄+Q (1)

2) NH₂COONH₄<=>CO (NH₂)₂+H₂O-Q (2)

∑: 2NH₃+CO₂<=>CO (NH₂) +H₂O

t=200˚C, р=20 МПа

реакции (1) и (2) идут одновременно в колонне синтеза => образуется плав

1. 34-35% CO(NH₂)₂

2. 18-19% NH₂COONH₄

3. 34-35%NH₃

4. 10-11%H₂O

Задача:

Составить материальный баланс синтеза карбамида при абсолютном давлении в колонне 20 МПа и t=200˚C. Источник СО₂ – экспандерный газ, в котором 96%-СО₂ и 4% инертные газы(N). Избыток NH₃ 125% (для увеличения степени превращения целевого продукта). Степень превращения NH₂COONH₄ 70%, плав подвергают разложению и отгоняют NH₃ и H₂O, подвергают дистилляции и упариванию. Потери мочевины достигают 6.5%. Расчёт делаем на 1000 кг сухого продукта (мочевины).

2NH₃+CO₂↔CO (NH₂)₂+H₂O

1. вычисление необходимого количества NH₃ и CO₂, исходя их ХР

NH₃: 2*17 * 1000=566.7 кг

60

CO_2: 44*1000=733 кг

60

2. количество мочевины с учётом потери 6.5 %

1000 кг – 100-6.5=93.5%

х – 100% => х=1000*100

93.5

3. определяем сколько нужно NH₃ и CO₂ для 1070 кг мочевины

NH₃: 566.7*1.07=606.4 кг

CO₂: 733*1.07=784.7 кг

4. с учётом степени превращения карбомата в мочевину (избыток NH₃ =125%), Х_пар=70%

NH₃: 606.4*2.25 * 100=1949 кг

70

CO₂: 784.7*100=1121 кг

70

5. количество инертных газов, поступающих с CO₂ в колонну синтеза

1121*4=46.7 кг

96

6. по (1) находим количество образовавшегося карбомата аммония

2NH₃ +CO₂ ↔NH₂COONH₄

NH₂COONH₄: 1121*78=1987.2 кг

44

7. по (2) находим

NH₂COONH₄ →CO (NH₂)₂ +H₂O

CO (NH₂)_2: 1987.2 *60*70% =1070 кг

78 100%

8. по (2) определяем воду

H₂O: 1987.2 *18*0.7=321 кг

78

9. количество карбомата:

1987.2*(100-70)=596.2 кг

100

10. на образование 1987.2 кг карбомата расходуется NH₃:

1987.2*(2*17)=866.2 кг

78

11. количество оставшегося NH₃ (п.4):

(п.4) 1949 кг - (п.10)866.2=1082.8 кг

12. выделившаяся Н₂О реагирует с остаточным NH₃

H₂O+NH₃ →NH₄OH (3)

NH₄OH: 321*35=624.2 кг

18

NH₃: 321*17=303.2 кг

18

13) определяем количество NH₃, остающегося в газовой фазе

(п.11) 1082.8-303.2=779.6 кг

Материальный баланс получения плава мочевины

на 1 тонну готового продукта.

Приход		Расход		%
NH3	1949 кг	мочевина CO(NH2)2	1070 кг	34.4
CO2	1121 кг	карбамат аммония NH2COONH4	596 кг	10.3
инертные газы	46.7 кг	вода Н2О	321 кг	10.3
		избыточный аммиак в виде: NH3 NH4OH в газообразном виде	1082.2 кг 303.2 кг 779.2 кг	34.74
		инертные газы	467 кг	1.5
Всего:	3116.7 кг		3116.7 кг	100%