RAZDEL 1, 2 (характ.гот.продук

10

МИНИСТЕРСТВО ПРОМЫШЛЕННОЙ ПОЛИТИКИ УКРАИНЫ

ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО «ДнепрАЗОТ»

УТВЕРЖДАЮ

Председатель Правления ОАО «ДнепрАЗОТ»

___________________________ Л.В. Дубров

_____ ____________________ 2005

ПОСТОЯННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РЕГЛАМЕНТ ПРОИЗВОДСТВА КАРБАМИДА № 52

цеха карбамида № 1

Срок действия до 2015 года

г. Днепродзержинск

С О Д Е Р Ж А Н И Е

Наименование раздела регламента	№ страницы
Общая характеристика производства и его технико-экономический уровень	3
Характеристика производимой продукции	4
Характеристика исходного сырья, материалов и полупродуктов	10
Описание технологического процесса и схемы	15
Материальный баланс	48
Ежегодные нормы расхода всех видов сырья, материалов и энергоресурсов	52
Ежегодные нормы образования отходов производства	53
Нормы технологического режима	56
Контроль производства и управление технологическим процессом	59
Возможные неполадки в работе и способы их устранения	133
Охрана окружающей среды	149
Безопасная эксплуатация производства	153
Перечень обязательных инструкций	224
Чертежи технологической схемы производства	228
Спецификация основного технологического оборудования	233
Лист утверждения	249
Лист регистрации изменений и дополнений	250

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОИЗВОДСТВА И ЕГО

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ

Полное наименование производства – цех производства гранулиро-ванного карбамида.

Год ввода в эксплуатацию – декабрь 1980 г.

Мощность производства –330 тыс.т/год или 1000 т/сутки карбамида.

Проектная мощность цеха освоена в июле 1981 года.

Цех карбамида состоит из одной технологической линии.

Карбамид получается взаимодействием газообразного диоксида углерода и жидкого аммиака в узле синтеза при температуре 185 С и давлении 13,4 – 14,7 МПа.

Реакционная смесь, полученная в синтезе и состоящая из карбамида, карбамата аммония, воды и аммиака, подвергается дистилляции:

– первая ступень дистилляции осуществляется по стриппинг-процессу диоксидом углерода при давлении синтеза;

– вторая ступень дистилляции – при давлении 0,3 МПа.

После второй ступени дистилляции раствор карбамида упаривается в двухступенчатой выпарной установке. Плав после выпарной установки гранулируется в гранбашне при помощи центробежного гранулятора.

Полученный товарный гранулированный карбамид поступает на склад или на отгрузку в железнодорожные вагоны.

Проект цеха карбамида выполнен следующими проектными организациями:

– проектировщик технологической части – чехословацкие фирмы «Хемопроект» и «Хепос» по лицензии и «Ноу-Хау» голландской фирмы «Стамикарбон»;

– разработчик технологического процесса – чехословацкие фирма «Хемопроект» и «Хепос» по лицензии и «Ноу-Хау» голландской фирмы «Стамикарбон»;

– проектировщики узлов отечественной поставки – Дзержинский филиал ГИАПа, Днепродзержинский филиал ГИАПа.

По технико–экономическому уровню производство карбамида относится к высшей категории. Реконструкции и расширению цех карбамида не подвергался.

2 ХАРАКТЕРИСТИКА ГОТОВОЙ ПРОДУКЦИИ

2.1 Техническое наименование продукта в соответствии с ГОСТ 2081-92 E гранулированный карбамид марки Б.

2.2 Карбамид выпускается по ГОСТ 2081-92Е, который соответ- ствует требованиям к карбамиду, изготовляемому для нужд сельского хозяйства и для поставки на экспорт.

Физико-химические показатели карбамида по ГОСТ 2081-92Е приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 Физико-химические показатели карбамида

Наименование показателей	Норма для марки Б
	высший сорт	1-й сорт	2-й сорт
Массовая доля азота в пересчете на сухое вещество, %, не менее	46,2	46,2	46,2
Массовая доля биурета , %, не более	1,4	1,4	1,4
Массовая доля воды, %, не более: – метод высушивания – метод Фишера	0,3	0,3	0,3
	0,5	0,5	0,6
Рассыпчатость, %	100	100	100
Гранулометрический состав: – массовая доля гранул размером от 1 до 4 мм, %, не менее – массовая доля гранул размером от 2 до 4 мм, %, не менее – массовая доля гранул размером менее 1 мм, %, не более – остаток на сите 6 мм	94	94	94
	70	50	–
	3	5	5
	отсутствует
Статическая прочность гранул, кгс/гранулу, не менее	0,7	0,5	0,3

Примечания

1	Массовую долю воды определяют только одним из методов.
2	Рассыпчатость определяет потребитель.
3	Допускается обрабатывать карбамид кондиционирующими добавками (кар-бамидоформальдегидной смолой, сульфатом аммония или разрешенными государственными санитарными органами другими веществами), обеспечи-вающими сохранность товарных свойств продукта при транспортировании и хранении. При использовании сульфата аммония и новых кондиционирующих добавок допускается массовая доля азота в пересчете на сухое вещество не менее 45,5 %. Обработка кондиционирующими добавками карбамида, предназначенного для промышленности и животноводства, допускается только по согласованию с потребителями.
4	Требования к качеству карбамида, предназначенного для экспорта, должны соответствовать требованиям договора с иностранным покупателем.
5	В продукте, предназначенном для животноводства, определяют массовую долю азота в пересчете на сухое вещество с нормой не менее 46,0 %, массовую долю биурета с нормой не более 3 %, массовую долю свободного аммиака с нормой не более 0,03 %, массовую долю воды с нормой не более 0,3 % (методом высушивания).
6	В продукте, предназначенном для розничной торговли, определяют массовую долю азота в пересчете на сухое вещество с нормой не менее 46,2 %, массовую долю биурета с нормой более 1,5 %, массовую долю воды с нормой не более 0,3 % (методом высушивания).
7	При отгрузке карбамида марки Б по требованию потребителей для промышленности в продукте определяют показатели, предусмотренные для карбамида марки А первого сорта с соответсвующими нормами.

2.3 Основные свойства и требования к качеству выпускаемой продукции

Карбамид (мочевина) СО(NH₂)₂ представляет собой амид карбами-новой кислоты Н₂NCOOH.

NН₂

/

Структурная формула О=С

\

NН₂

Карбамид выпускается в виде гранул или кристаллов. В данном производстве карбамид выпускается в виде гранул. По внешнему виду гранулы карбамида белые или слабо окрашенные. Чистый карбамид СО(NH₂)₂ содержит 46,6 % азота в амидной форме. Раствор карбамида в воде обладает слабощелочными свойствами. Физико-химические свойства карбамида приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2 Физико-химические свойства карбамида

Наименование	Показатель
1	2
– относительная молекулярная масса	60,0
– плотность при 25 0С	1330 кг/м3
– насыпная плотность гранулированного карбамида при влажности 0,5 - 0,17 %	687 – 736 кг/м3
– температура плавления при атмосферном давлении	132,7 0С
– удельная теплоемкость при 20 0С	1,34 кДж

Продолжение таблицы 2.2 Физико-химические свойства карбамида

1	2
– теплота плавления	14,5 кДж/моль
– теплота образования карбамида из простых веществ	333,27 кДж/моль
– теплота растворения в воде	242,0 кДж/моль
– теплопроводность плава при 140 0С	0,143 Вт
– теплота сгорания	635,0 кДж/моль
– динамическая вязкость при 132,7 0С	2,58 МПас

Физико-химические свойства карбамида приведены со «Справочника Азотчика» М. «Химия», 1977 г.

При взаимодействии карбамида с кислотами образуются солеобразные соединения.

С некоторыми солями карбамид образует комплексные соединения. При смешении в определенных соотношениях с аммиачной селитрой карбамид образует комплексные соединения, более растворимые, нежели каждая соль в отдельности.

Комплексные соединения карбамид образует с нормальными углеводородами и их производными. Реагируя с формальдегидом при нагревании в присутствии щелочи, карбамид образует различные высокомолекулярные продукты, которые применяются в промышленности для изготовления пластических масс. Продукт, полученный путем конденсации карбамида с формальдегидом, в кислой среде представляет собой карбамидоформальдегидное удобрение, содержащее до 40 % азота, большая часть которого находится в труднорастворимой, но полностью усвояемой растениями форме.

В воде карбамид растворяется хорошо. При повышении темпера-туры его растворимость увеличивается. Растворимость карбамида в воде в зависимости от температуры приведены в таблице 2.3.

Таблица 2.3 Растворимость карбамида в воде в зависимости от температуры

Температура, 0С	Растворимость, %	Температура, 0С	Растворимость, %
0	40,00	70	76,28
10	45,80	80	79,72
20	51,83	90	83,72
30	57,18	100	88,42
40	63,80	110	91,30
50	67,23	115	93,70
60	71,88	120	95,00

Значительно труднее растворяется карбамид в метиловом, этиловом и других спиртах. В эфире он мало растворим и нерастворим в хлорбензоле.

Карбамид легко растворяется в жидком аммиаке, образуя соедине-ние СО(NH₂)₂NH₃ с массовой долей 71,9 % карбамида и 22,1 % аммиака, существует только в растворах. С повышением температуры растворимость карбамида в аммиаке значительно возрастает.

Твердый карбамид, нагретый под вакуумом до 120 – 130 ^оС, возго-няется без разложения.

Нагревание сухого карбамида при атмосферном давлении выше температуры плавления 132,7 ^оС приводит к образованию биурета, а при 180–190 ^оС – циануровой кислоты, амелида и др.

Предполагаемый механизм разложения карбамида довольно сложен. Сначала происходит изомеризация карбамида в цианат аммония, который диссоциирует на аммиак и циануровую кислоту.

Последняя, при взаимодействии с карбамидом, образует биурет. Реагируя с карбамидом, биурет превращается в циануровую кислоту.

Амиды этой кислоты  аммелин, аммелид и меламин образуются воздействием на нее выделившимся аммиаком.

При наличии избытка аммиака скорость разложения карбамида уменьшается.

Водные растворы карбамида менее стабильны, чем чистый карбамид, гидролиз и разложение их начинается уже при температуре 60 ^оС. Практически при температуре ниже 80 ^оС раствор карбамида в воде можно считать вполне устойчивым, но при 90 ^оС указанные реакции протекают с заметной скоростью.

При кипении раствора карбамида скорость его гидролиза сильно возрастает, так как выделяющиеся в результате разложения аммиак и двуокись углерода удаляется из системы и равновесие реакции сдвигается в сторону образования аммиака и диоксида углерода. Это приводит к тому, что при выпаривании растворов карбамида некоторое количество его (2 – 3 %) обычно теряется.

Полнота протекания реакции гидролиза зависит от температуры и продолжительности процесса. Степень гидролиза карбамида значительно снижается в присутствии аммиака. При нагревании водных растворов карбамид независимо от гидролиза с заметной скоростью подвергается термическому разложению. При этом выделяется аммиак и образуется биурет:

2Н₂NСОNН₂ = Н₂ NСОNНСОNН₂ + NH₃

Присутствие биурета в карбамиде нежелательно, так как оно вредно действует на растения.

Влияние температуры на скорость образования биурета в чистом карбамиде приведены в таблице 2.4

Таблица 2.4 Влияние температуры на скорость образования биурета

в чистом карбамиде

Температура, 0С	50	80	100
Скорость образования биурета, % в час	0,003	0,04	0,115

В производстве карбамида из аммиака и диоксида углерода образование биурета наблюдается в разной степени на всех стадиях процесса.

Благоприятными условиями для образования биурета являются:

– удаление аммиака из сферы реакции;

– высокая температура;

– длительное пребывание концентрированных растворов карбами- да при высоких температурах.

На стадии синтеза карбамида биурет образуется в небольших количествах, благодаря избытку аммиака.

Увеличение количества биурета наблюдается на стадиях дистилляции, т.к. они связаны с применением теплоносителя – пара, что способствует местным перегревам раствора.

Выпаривание раствора карбамида для переработки его в гранулированный продукт протекает при высоких температурах, что вызывает значительное разложение карбамида и образование биурета.

Карбамид с массовой долей влаги 0,2 – 0,3 %, практически не слеживается, хорошо рассыпается и рассеивается. Это особенно важно при механизированном внесении карбамида в почву. По гигроскопическим свойствам карбамид очень близок к сульфату аммония. Он менее гигроскопичен, чем такие удобрения как аммиачная и кальциевая селитра.

Гигроскопическая точка карбамида приведена в таблице 2.5.

Таблица 2.3 Гигроскопическая точка карбамида

Температура, 0С	10	15	20	25	30	40	50
Равновесная относитель-ная влажность воздуха над продуктом, %	81,8	79,0	80,0	75,8	72,5	68,0	62,5

Карбамид с массовой долей влаги более 0,3 % способен слеживаться, что обуславливается его хорошей растворимостью в воде.

Слёживаемость карбамида, как любого другого удобрения, вызывает большие затрудняя при хранении, транспортировке и внесении в почву.

2.4 Область применения

Карбамид находит широкое применение как в сельском хозяйстве, так и в промышленности. В сельском хозяйстве он используется как азотное удобрение и кормовое средство.

Исходя из повышенных требований сельского хозяйства к качеству карбамида (грансоставу и прочности гранул), обусловленных переходом на бестарное хранение и отгрузку карбамида, возникла необходимость обработки карбамида карбамидоформальдегидной смолой, в результате чего карбамид приобретает свойство текучести.

Это свойство дает гарантию рассыпчатости продукта, кроме того обработанный карбамид, внесенный в почву более полно усваивается сельскохозяйственными культурами.

В промышленности карбамид применяют в производстве пластических масс, синтетических клеев. Широко применяется в фармацевтической промышленности, расходуется на изготовление ряда лекарственных препаратов.

В больших количествах используется в производстве карбамидо-формальдегидных полимеров (КФП), получаемых путем конденсации карбамида с формальдегидом.

В связи с этим важное значение приобретает кооперирование производства карбамида и формальдегида.

2.5 Правовая защита

Современный способ получения карбамида основан на реакции А.Б. Базарова, открытой им в 1868 г.

2NH₃ + CO₂ = CO(NH₂)₂ + H₂O + 130,1 кДж

Синтез карбамида осуществляется в две стадии. Вначале из диоксида углерода и аммиака образуется карбамат аммония:

2NH₃ + CO₂ = NH₄ COОNH₂ + 159 кДж

Затем происходит его дегидротация:

NH₄ COОNH₂ = CO(NH₂)₂ + H₂O – 28,9 кДж

Производимая продукция защищена авторскими свидетельствами и заявками, согласно международным правовым нормам.

Технологический процесс разработан фирмой «СТАМИКАРБОН».