Головна
Банківська справа  |  БЖД  |  Біографії  |  Біологія  |  Біохімія  |  Ботаніка та с/г  |  Будівництво  |  Військова кафедра  |  Географія  |  Геологія  |  Екологія  |  Економіка  |  Етика  |  Журналістика  |  Історія техніки  |  Історія  |  Комунікації  |  Кулінарія  |  Культурологія  |  Література  |  Маркетинг  |  Математика  |  Медицина  |  Менеджмент  |  Мистецтво  |  Моделювання  |  Музика  |  Наука і техніка  |  Педагогіка  |  Підприємництво  |  Політекономія  |  Промисловість  |  Психологія, педагогіка  |  Психологія  |  Радіоелектроніка  |  Реклама  |  Релігія  |  Різне  |  Сексологія  |  Соціологія  |  Спорт  |  Технологія  |  Транспорт  |  Фізика  |  Філософія  |  Фінанси  |  Фінансові науки  |  Хімія

Виробництво азотних добрив - Хімія

Виробництво азотних добрив

1 Загальна характеристика

Азотні добрива можуть містити азот у формі вільного аміаку і амінів (аміакати), іонів NH4 + і NO3-, аміногрупи NH2, а також в їх поєднанні. Відповідно до цього розрізняють наступні види азотних добрив: аміачні, амонійні, нітратні, амідні і амонійно-нітратні.

Всі азотні добрива водорозчинні, азот з них добре засвоюється растенімямі, особливо з аніону NO3-, який відрізняється високою рухливістю в ґрунті. За агрегатним станом азотні добрива діляться на тверді (солі і карбамід) і рідкі (аміак, аміачна вода і аміакати, що представляють собою розчини твердих добрив). У табл. 1.1 наведені характеристики найважливіших азотних добрив і питома вага їх у загальному балансі виробництва.

Таблиця 1.1 - Асортимент і характеристика азотних добрив

 Добриво Формула діючої речовини Вміст азоту,% Питома вага,%, по роках

 1960 1980

 Аміачні

 Аміак рідкий Аміачна вода

 NH 3

 NH 3

 82

 16,1 - 20,1 2,8 7,1

 Амонійні

 Сульфат амонію

 (NH 4) 2 SO 4 19,9 - 21,0 17,9 1,1

 Нітратні

 Нітрат натрію

 Нітрат кальцію

 NaNO 3

 Ca (NO 3) 2

 11,0 - 16,0

 18,0 - 11,0

-

-

-

-

 Амідні

 Карбамід

 CO (NH 2) 2 46,0 - 46,1 2,1 27,1

 Амонійно-нітратні

 NH 4 NO 3 32,1 - 31,0 73,3 40,1

 Карбамідоформ-альдегідні

 Карбаміноформ

 NH 2 CONHCH 2 33,0 - 42,0 - -

 Аміакати

 Азотна частина комплексних мінеральних добрив

-

-

 20,0 - 30,0

-

-

-

-

 19,3

У наведених даних простежується тенденція зниження виробництва сульфату і нітрату амонію і збільшення виробництва карбаміду, рідких азотних добрив і мінеральних добрив, що містять, поряд з іншими елементами, азот (комплексних мінеральних добрив).

Нижче розглядається технологія виробництва найбільш поширених азотних добрив - нітрату амонію і карбаміду, на частку яких припадає понад 60% загального випуску азотних добрив.

1.2 Виробництво нітрату амонію

1.2.1 Властивості нітрату амонію

Нітрат амонію (амонійна селітра) NH4NO3- кристалічна речовина з температурою плавлення 169,6?С, добре розчинна у воді. Розчинність при 20?С дорівнює 0,621 мас. часток, при 160?С - 0,992 мас. часткою. Нітрат амонію сильно гігроскопічний і легко поглинає вологу з атмосфери, залежно від температури може існувати в п'яти кристалічних модифікаціях, що розрізняються щільністю і структурою кристалів. Внаслідок високої розчинності у воді, гігроскопічності і поліморфних перетворень, що супроводжуються виділенням тепла, нітрат амонію легко злежується. Для зменшення злежування, яка ускладнює використання продукту, в промисловості використовують такі заходи:

- Перед складуванням отриманий продукт охолоджують до температури нижче 32?С, так як саме в інтервалі від 32,3?С до -17?С нітрат амонію знаходиться в стабільній ромбічної модифікації;

- Випускають товарний продукт в гранульованому вигляді, обробляючи поверхню гранул ПАР, які утворюють на них гидрофобную плівку;

- Вводять до складу продукту кондиціонуючі добавки у вигляді нітрату магнію та інших солей, які зв'язують вільну воду і перешкоджають переходу однієї модифікації в іншу.

Нітрат амонію у твердому стані або у вигляді висококонцентрованого розчину (плава) при нагріванні вище 180 - 200 ?С розкладається:

NH4NO3 = N2O + 2H2O - DH, де DH = 36,8 кДж.

При швидкому нагріванні в замкнутому просторі до 400 - 100 ? або ініціювання нітрат амонію розкладається з вибухом за рівнянням

NH4NO3 = N2 + 2H2O + 0,1O2- 118 кДж.

Розкладання прискорюється в присутності мінеральних кислот і органічних речовин. На цьому грунтується використання нітрату амонію як компонента амонійно-селітрових вибухових речовин - амонітів (суміші з органічними речовинами), аммотолов (суміші з вибуховими речовинами) і амоналів (суміші, що містять алюміній).

Нітрат амонію є безбаластних азотним добривом і містить 34,8% азоту, з них 17,4% - в аміачної (NH4 +) і 17,4% - в нітратної (NO3-) формі. Тому вартість транспортування міститься в ньому азоту значно нижче, ніж при перевезенні інших баластних добрив (наприклад, сульфату амонію).

1.2.2 Фізико-хімічні основи процесу синтезу

Виробництво нітрату амонію засноване на реакції нейтралізації азотної кислоти газоподібним аміаком з подальшим упариванием отриманого розчину нітрату амонію.

Нейтралізація. Нейтралізація азотної кислоти аміаком - це незворотний гетерогенний процес хемосорбції, що протікає з виділенням тепла за рівнянням

HNO3 + NH3 = NH4NO3- DH.

Реакція йде в дифузійної області, і її швидкість лімітується дифузією аміаку з газу до поверхні рідини. Кількість тепла, що виділяється при нейтралізації, складається з теплового ефекту реакції і теплоти розчинення утвореного нітрату амонію у воді:

Qa = Q1- (Q2 + Q3),

 де

 Q 1 - тепловий ефект реакції нейтралізації 100% азотної кислоти з утворенням твердого нітрату амонію;

 Q 2 - теплота розведення азотної кислоти;

 Q 3 - теплота розчинення нітрату амонію.

Таким чином, тепловий ефект процесу залежить від концентрації азотної кислоти, взятої для нейтралізації.

Підігрів компонентів (азотної кислоти і газоподібного аміаку) покращує перемішування системи, прискорює процес нейтралізації і підвищує концентрацію розчину нітрату амонію.

Упарювання розчину нітрату амонію. В результаті нейтралізації утворюється водний розчин нітрату амонію. При цьому за рахунок теплового ефекту реакції нейтралізації частина води випаровується у вигляді сокового пара. Інтенсивність випаровування залежить від величини теплового ефекту і температури процесу. Тому концентрація утворюється розчину визначається як концентрацією азотної кислоти, так і температурою.

З ростом концентрації азотної кислоти зростає концентрація утворюється розчину нітрату амонію і збільшується маса виділяється сокового пара.

Для випаровування води і концентрування розчину нітрату амонію можна використовувати як зовнішнє тепло, що підводиться до системи, так і теплоту нейтралізації, що виділяється в самому процесі (рис. 1.1.).

Qподв

H2O (пар) NH4NO3 + H2O NH4NO3

DHреакц

Малюнок 1.1 - Використання тепла при упарюванні розчину

Використання теплоти нейтралізації для упарювання розчину дозволяє:

- Знизити витрату зовнішнього тепла;

- Забезпечити за рахунок відведення тепла з системи оптимальний температурний режим процесу нейтралізації і уникнути небезпечних перегрівів;

- Виключити застосування складних охолоджувальних пристроїв.

При використанні азотної кислоти концентрацією 60 - 61% і температурі процесу близько 70?С виявляється можливим за рахунок використання теплоти нейтралізації випарувати основну масу води, що вводиться з азотною кислотою, і отримати висококонцентрований розчин і навіть плав нітрату амонію.

Відповідно до принципу використання тепла всі існуючі варіанти технологічного процесу виробництва нітрату амонію діляться на дві групи:

1 Без упаривания розчину. Концентрування розчину здійснюється виключно за рахунок теплоти нейтралізації азотної кислоти концентрацією 61%. При цьому утворюється 96% плав нітрату амонію:

Q = DH; Qподв = 0.

2 З упариванием розчину. Концентрування розчину здійснюється як за рахунок часткового використання теплоти нейтралізації, так і за рахунок підводиться ззовні тепла:

Q = DH + Qподв.

При цьому залежно від концентрації азотної кислоти подальше упаривание розчину нітрату амонію може здійснюватися:

- При 18% кислоті в 1-й ступені;

- При 10% кислоті в 2-й ступені.

1.2.3 Технологічні системи виробництва

Технологічний процес виробництва нітрату амонію складається з наступних основних стадій: нейтралізації азотної кислоти газоподібним аміаком, випарювання нітрату амонію, кристалізації і гранулювання плаву, охолодження, класифікації та опудрювання готового продукту (рис.1.2.).

В даний час у зв'язку з освоєнням виробництва 18 - 60% азотної кислоти основна маса нітрату амонію виробляється на установках АС-67, АС-72, АС-72М, потужністю 1360 і 1171 т / добу з упариванием в один ступінь, а також на установках безупарочного типу (рис.1.3. і 1.4.)

Рисунок 1.2 - Принципова схема виробництва нітрату амонію

Газоподібний аміак з підігрівача 1, обігрівається конденсатом сокового пара, нагрітий до 120 - 160?С, і азотна кислота з підігрівача 2, що обігрівається соковим парою, при температурі 80 - 90?С надходять в апарат ИТН (з використанням теплоти нейтралізації) 3. Для зменшення втрат аміаку разом з парою реакцію ведуть в надлишку кислоти. Розчин нітрату амонію з апарату ІТН нейтралізують в донейтралізаторе 4 аміаком, куди одночасно додається кондиционирующая добавка нітрату магнію і надходить на упаривание в випарної апарат 1. З нього утворився плав нітрату амонію через гідрозатвор-донейтралізатор 6 і збірник плаву 7 направляється в напірний бак 8 і з нього за допомогою віброакустичних грануляторов 9 надходить у грануляційну башту 10. У нижню частину вежі засмоктується атмосферне повітря, і подається повітря з апарату для охолодження гранул «КС» 12. Утворилися гранули нітрату амонію з нижньої частини вежі надходять на транспортер 11 і в апарат киплячого шару 12 для охолодження гранул, в який через підігрівач 13 подається сухе повітря. З апарату 12 готовий продукт направляється на упаковку. Повітря з верхньої частини башти 10 надходить в скрубери 14, зрошувані 20% розчином нітрату амонію, де відмивається від пилу нітрату амонію і викидається в атмосферу. У цих же скрубберах очищаються від непрореагировавшего аміаку й азотної кислоти гази, що виходять з випарного апарату і нейтралізатора. Апарат ІТН, грануляційна башта і комбінований випарний апарат - основні апарати в технологічній схемі АС-72М.

Малюнок 1.3 - Технологічна схема виробництва АС-72М:

1 - підігрівач аміаку; 2 - підігрівач кислоти; 3 - апарат ИТН; 4 - донейтралізатор; 1 - випарний апарат; 6 - гідрозатвор-донейтралізатор; 7 - збірка плаву; 8 - напірний бак; 9 - віброакустичний гранулятор; 10 - грануляційна башта; 11 - транспортер; 12 - охолоджувач гранул «КС»; 13 - підігрівач повітря; 14 - промивної скруббер

Апарат ІТН має загальну висоту 10 м і складається з двох частин: нижньої реакційної і верхньої сепараційній. У реакційної частини знаходиться перфорований стакан в який подають азотну кислоту і аміак. При цьому за рахунок хорошої тепловіддачі реакційної маси стінок склянки, реакція нейтралізації протікає при температурі, нижчій, ніж температура кипіння кислоти. Утворений розчин нітрату амонію закипає, і з нього випаровується вода. За рахунок підйомної сили пара парожидкостная емульсія викидається з верхньої частини склянки і проходить через кільцевий зазор між корпусом і стаканом, продовжуючи упаривают. Потім вона надходить у верхню сепараційні частину, де розчин, проходячи ряд тарілок, відмивається від аміаку розчином нітрату амонію і конденсатом сокового пара. Час перебування реагентів в реакційній зоні не перевищує однієї секунди, завдяки чому не відбувається термічного розкладання кислоти і нітрату амонію. За рахунок використання теплоти нейтралізації в апараті випаровується велика частина води і утворюється 90% розчин нітрату амонію.

Комбінований випарної апарат висотою 16 м складається з двох частин. У нижній Кожухотрубні частини діаметром 3м відбувається упаривание розчину, що проходить через трубки, обігріваються спочатку перегрітою парою, нагрітим до 180?С повітрям. Верхня частина апарату служить для очищення виходить з апарату пароповітряної суміші і часткового упаривания надходить в апарат розчину нітрату амонію. З випарного апарату виходить плав нітрату амонію концентрацією 99,7% з температурою близько 180?С.

Грануляційна вежа має прямокутний перетин 11х8 м2і висоту близько 61 м. Через отвір в нижній частині в башту надходить зовнішнє повітря і повітря з охолоджувача гранул. Вступник у верхню частину вежі плав нітрату амонію диспергується за допомогою трьох виброакустических грануляторов, в яких струмінь плаву перетворюється в краплі. При падінні крапель з висоти близько 10 м вони тверднуть і перетворюються на гранули. Кристалізація плаву з вологістю 0,2% починається при 167?С і закінчується при 140 ?С. Обсяг повітря, що подається у вежі, становить залежно від пори року 300 - 100 м3 / год.

В установках АС - 72М застосовується магнезіальних добавка проти слеживаемости продукту (нітрат магнію). Тому операції обробки гранул ПАР, передбаченої в схемах АС - 67 та АС - 72, не потрібно.

Принциповими відмінностями технологічної схеми виробництва нітрату амонію безупарочним методом (рис. 1.4.) Є: використання більш концентрованою азотної кислоти; проведення процесу нейтралізації при підвищеному (0,4МПа) тиску; швидкий контакт нагрітих компонентів.

У цих умовах на стадії нейтралізації утворюється парожидкостная емульсія, після поділу якої отримують плав концентрацією 98,1%, що дозволяє виключити окрему стадію упарювання розчину.

Малюнок 1.4 - Технологічна схема безупарочного методу:

1 - підігрівач азотної кислоти; 2 - підігрівач аміаку; 3 - реактор (нейтралізатор); 4 - сепаратор емульсії; 1 - барабанний кристаллизатор; 6 - ніж; 7 - барабанна сушка.

Нагріті в нагрівачах 1 і 2, обігріваються парою, що виходить з сепаратора, емульсії 4, азотна кислота та аміак надходять в нейтралізатор 3, де в результаті реакції утворюється емульсія з водного розчину нітрату амонію і водяної пари. Емульсія розділяється в сепараторі 4 і плав нітрату амонію подається в барабанний кристаллизатор 1, в якому нітрат амонію кристалізується на поверхні металевого барабана, охолоджуваного зсередини водою.

Утворився на поверхні барабана шар твердого нітрату амонію товщиною близько 1 мм зрізається ножем 6 і у вигляді лусочок надходить для просушування в барабанну сушарку 7. Подібний продукт у вигляді лусочок використовується для технічних цілей.

1.3 Виробництво карбаміду

1.3.1 Властивості карбаміду

Карбамід (сечовина) - діамід вугільної, або амід карбамінової кислот CO (NH2) 2. Генетичний зв'язок похідних вугільної кислоти може бути виражена наступною схемою:

ОН ОН ОNН4NН2

| | | |

C = О C = О C = О C = О

| | | |

ОН NН2NН2NН2

вугільна карбамінової карбамат карбамід

кислота кислота амонію

Карбамід являє собою тверде кристалічна речовина з температурою плавлення 132,7?С. Добре розчинний у воді, етанолі і рідкому аміаку, що використовується для отримання аммиакатов. При нагріванні вище 130 ?С піддається термічній дисоціації з утворенням біурета і виділенням аміаку:

2CO (NH2) 2 = H2N - CO - NH - СО - H2N + NH3.

Водні розчини карбаміду стійкі до 80 ?С, при більш високій температурі розкладаються через освіту карбонату амонію на аміак і оксид вуглецю (IV):

CO (NH2) 2 + 2H2O U (NH4) 2CO3U (NH4) 2HCO3 + U

U CO2 + H2O + 2NH3.

Це виключає можливість тривалого нагрівання розчинів карбаміду при атмосферному тиску, наприклад, в процесі випарювання.

Карбамід - безбаластних висококонцентрований МУ. Він легко засвоюється рослинами. Вміст азоту в ньому в амідній формі становить 46,6%. У порівнянні з нітратом амонію карбамід більш багатий азотом, менше злежується, не вибухонебезпечний в сумішах з органічними речовинами і повільніше вимивається з грунту.

1.3.2 Фізико-хімічні основи процесу синтезу

В основі отримання карбаміду лежить взаємодія аміаку з оксидом вуглецю (IV) з подальшою дистиляцією продуктів синтезу і переробкою отриманих розчинів. При синтезі карбаміду послідовно протікають дві оборотних реакції:

освіту карбамату амонію:

2NH3 + CO2U CO (NH2) (ONH4) - 121,6 кДж (1)

і дегідратації карбамату амонію до карбаміду:

CO (NH2) (ONH4) UCO (NH2) 2 + H2O-11,1 кДж (2)

Процес синтезу описується сумарним рівнянням:

2NH3 + CO2 = CO (NH2) 2 + H2O - 110,1кДж.

Він протікає в гетерогенній системі, що складається з газоподібної фази (аміак, діоксид вуглецю, пари води) і рідкої фази, що включає розплавлені і розчинені компоненти (аміак, карбонат амонію, карбонати амонію, карбамід) і воду.

Швидкості реакцій 1 і 2 різні. Реакція 1 протікає значно швидше реакції 2, тому лимитирующей процес синтезу стадією, від якої і залежить вихід продукту, є стадія дегідратації карбамату амонію 2. Стан рівноваги і швидкість її визначаються температурою, тиском, співвідношенням аміаку і діоксиду вуглецю і вмістом води в реакційній суміші.

Швидкість реакції 2 зростає із збільшенням температури і тиску. Так як вона протікає з поглинанням тепла, то підвищення температури одночасно сприяє зсуву рівноваги вправо і збільшує ступінь конверсії карбамату амонію.

Підвищення температури швидко зміщує рівновагу реакції 1 вліво, що призводить до зменшення концентрації карбамату і, отже, до падіння швидкості реакції 2 конверсії карбамату в карбамід.

Максимальна ступінь перетворення карбамату амонію в карбамід досягається при температурі близько 220?С. При цій температурі тривалість процесу становить близько 60 хвилин. При зниженні температури для досягнення більш високого ступеня перетворення карбамату в карбамід час процесу істотно збільшується.

Швидкість освіти карбамату амонію зростає пропорційно квадрату тиску і при тиску 1 МПа протікає практично миттєво.

Найбільший вплив на вихід карбаміду надає надлишок аміаку в вихідної суміші понад стехіометричного кількості (NH3: CO2- 2: 1). Надлишок аміаку зміщує рівновагу реакції 1, а також внаслідок свого дегидратирующего дії пов'язує реакційну воду, видаляючи її зі сфери реакції, і зміщує вправо рівновагу реакції 2. Освіта карбамату і його дегідратація до карбаміду протікають в рідкій фазі, тому в реакторі повинні бути створені умови її існування. Цьому сприяє збільшення ступеня заповнення реактора, що призводить до зменшення обсягу газової фази, і нагрівання реакційної суміші до температури вище евтектичною точки системи «карбамат-карбамід», рівної 98?С.

Вплив різних чинників на стан рівноваги системи «карбамат-карбамід» можна представити у вигляді такої схеми:

Т (за рахунок екзотермічності реакції 1)

зрушення вліво

зсув вправо

Р

(За рахунок прискоренням (за рахунок подавши- NH3 / CO2

ня настання лення діссоці- (за рахунок зв'язування

рівноваги ации карбамату води в реакції 2)

в реакції 2) в реакції 1)

Оптимальний режим процесу синтезу карбаміду повинен забезпечити: швидке і повне протікання реакції 1, протікання реакції 2 не менше, ніж на 71%.

Цим умовам відповідають такі параметри процесу: температура 180 - 200?С, тиск 20 МПа, надлишок аміаку 100% понад стехіометричного кількості, тобто мольное ставлення NH3: CO2- 4: 1

1.3.3 Технологічна схема виробництва

У результаті взаємодії аміаку та оксиду вуглецю (IV) утворюється складна система, що складається з цільового продукту карбаміду, напівпродукту карбамату амонію, води, карбонатів амонію і надлишку аміаку. Для виділення з неї твердого карбаміду та утилізації не вступили в реакцію інших компонентів і карбамату отриманий розчин піддають дистиляції. У процесі дистиляції відганяється надлишок аміаку і води і відбувається розкладання карбонатів амонію (амонійних солей).

Залежно від того, повертаються ці продукти в процес або після відділення карбаміду використовуються в інших виробництвах (наприклад, для отримання нітрату амонію), технологічні схеми виробництва карбаміду діляться на дві групи:

- Без повернення продуктів дистиляції в цикл (разомкнутая схема, без рецикла);

- З поверненням продуктів дистиляції в цикл (замкнута схема, з рециклом).

У першому випадку весь виділився при дистиляції аміак поглинають азотною кислотою для отримання нітрату амонію, при цьому виробництво карбаміду комбінується з виробництвом нітрату амонію.

У другому випадку продукти дистиляції частково (частковий рецикл) або повністю (повний рецикл) повертаються в цикл на синтез карбаміду. Існують для варіанту повного рецикла: газовий рецикл, при якому продукти дистиляції повертаються в газоподібному вигляді, і рідинний рецикл, при якому вони повертаються у вигляді розчину амонійних солей.

На малюнку 1.3. представлена принципова схема виробництва карбаміду з повним рідинним рециклом.

Аміак Вода

Синтез Дістілляія Упарювання Карбамід

Діоксид Розчин

вуглецю амонійних

солей

Малюнок 1.3 - Принципова схема з повним рециклом

Найбільш економічна технологічна схема з повним рідинним рециклом, так як в ній не вимагається стиснення повертаються в цикл гарячих газів (аміаку і діоксиду вуглецю), що може викликати засмічення трубопроводів утворюється твердим карбамідом та їх корозію.

На рис. 1.4 приведена технологічна схема виробництва карбаміду з повним рідинним рециклом і двоступеневої дистиляцією плаву потужністю 90 тис. Тонн на рік.

Малюнок 1.4 - Технологічна схема виробництва карбаміду:

1 - змішувач аміаку, діоксиду вуглецю і розчину амонійних солей, 2 - промивна колона; 3 - колона синтезу; 4, 11 - редуктори; 1 - колона ректифікації I ступеня; 6 - сепаратор; 7, 13 - підігрівачі; 8 - випарніапарати I і II ступенів; 9, 10, 11 - холодильники-конденсатори; 12 - колона ректифікації II ступеня; 14 - сепаратор II ступеня; збірник розчину карбаміду; 17 - збірка плаву; 18 - грануляційна башта; 19 - транспортер

Оксид вуглецю (IV), очищений від домішок і сірчистих сполук, стислий до 20 МПа, і рідкий аміак під тиском 11 МПа надходять в змішувач 1 при температурі 80 - 100 ?. Сюди ж подається розчин амонійних солей з промивної колони 2. У змішувачі забезпечується мольное ставлення NH3: CO2: H2O = 4,1: 1: 0,1. З змішувача суміш, розігрілася за сет часткового освіти карбамату до 171?С, направляється в нижню частину колони синтезу 3, де закінчується освіту карбамату амонію, і він перетворюється на 61% в карбамід. Для забезпечення оптимального теплового режиму в колону додатково вводять рідкий аміак. З верхньої частини колони плав після дроселювання в редукторі 4 подається на двоступеневу дистиляцію. Агрегат дистиляції кожного ступеня складається з трьох апаратів: ректифікаційної колони, підігрівача і сепаратора. Спочатку плав надходить в колону ректифікації 1 першого ступеня 1, де тиск знижується до 2 МПа. В колону 1 з сепаратора першого ступеня 6 подається протитечією газ. У колоні першого ступеня проходить виділення карбаміду з реакційної суміші, розкладання карбамату амонію і утворення з аміаку діоксиду вуглецю і води водного розчину амонійних солей. Плав з колони 1, пройшовши підігрівач 7, надходить при температурі 160 ?С в сепаратор першого ступеня 6, в якому розділяються рідка і газоподібна фази. Гази повертаються в колону 1 і звідти в нижню частину промивної колони 2. Верхня частина промивної колони зрошується рідким аміаком і аміачної водою, що надходить у вигляді конденсату з випарного апарату 8 через холодильник-конденсатор 9. У промивної колоні з газу вимивається діоксид вуглецю і утворюється водний розчин амонійних солей, а газоподібний аміак відводять з верхньої частини колони і після скраплення в холодильнику-конденсаторі 10 повертають у процес. Водний розчин амонійних солей перекачується в змішувач 1 і звідти в колону синтезу 3. Розчин карбаміду з сепаратора першого ступеня 6 дросселируется до тиску 0,3 МПа в редукторі II і подається в колону ректифікації другого ступеня 12, звідки надходить в підігрівач 13 і сепаратор 14. У колоні другого ступеня відбуваються подальше розкладання карбамату до аміаку і діоксиду вуглецю і утворення водного розчину карбонату і бікарбонату амонію. З нижньої частини сепаратора 14 виходить 70% розчин карбаміду, а з верхньої - парогазова суміш, що містить аміак, діоксид вуглецю і пари води, яка надходить у нижню частину колони ректифікації 12. Газова суміш з колони 12 охолоджується в холодильнику-конденсаторі 11 і у вигляді розчину амонійних солей подається в нижню частину промивної колони 2. Розчин карбаміду з сепаратора другого ступеня 14 збирається в збірнику 16 і подається на упарювання послідовно в вакуум-апарати першого і другого ступенів при температурі 140?С і тиску 0,003 МПа. Отриманий плав карбаміду концентрацією близько 0,998 мас. дол. надходить через збірник плаву 17 в грануляційну башту 18 і розпорошується в ній. Утворилися гранули при температурі близько 70?С транспортером 19 подають на операції класифікації, охолодження та упаковки. Вихід карбаміду в розрахунку на діоксид вуглецю становить близько 91%.

В останні роки у виробництві карбаміду був впроваджений стріппінг-процес, в якому розкладання карбамату амонію в плаву ведуть при тиску, близькому до тиску синтезу, шляхом продувки плаву стисненим діоксидом вуглецю. У цих умовах карбамат амонію дисоціює за рахунок зниження парціального тиску аміаку і зсуву рівноваги реакції 1 вліво. На принципі стріппінг-процесу в даний час працюють установки великої одиничної потужності 1000 - 1100 т / добу. Технологічна схема подібного процесу представлена на малюнку 1.1.

Малюнок 1.1 - Технологічна схема стріппінг-процесу

1 - конденсатор високого тиску; 2 - колона синтезу; 3 - отдувочная колона; 4 - інжектор; 1 - скрубер; 6 - редуктор; 7 - колона ректифікації; 8 - редуктор; 9 - збірка розчину; 10 - холодильник- конденсатор; 11 - випарний апарат; 12 - гранулятор; 13 - транспортер

З конденсатора високого тиску 1 в нижню частину колони синтезу 2 надходять водний розчин карбамату амонію, амонійних солей, аміак і діоксид вуглецю. Утворився плав направляється в отдувочную колону 3, обогреваемую парою, в яку противотоком надходить під тиском 11 МПа діоксид вуглецю. З колони 3 парогазова суміш, що містить свіжий діоксид вуглецю, надходить в конденсатор високого тиску 1, куди через інжектор 4 вводиться рідкий аміак. Він одночасно служить робочим тілом в інжекторі, що подає в конденсатор розчин амонійних солей з скрубера 1 і частина плаву з колони синтезу. У конденсаторі утворюється карбонат, а тепловий ефект реакції використовують для вироблення пари. Прореагували в колоні синтезу гази і пари води надходять в скрубер високого тиску 1, в якому конденсуються і через інжектор 4 направляються в конденсатор високого тиску 1. Водний розчин карбаміду, що виходить з отдувочной колони 3, містить до 1% карбамату амонію. Для його розкладання розчин дросселирующего в редукторі 6 до тиску 0,3 - 0,6 МПа і направляють у верхню частину колони ректифікації 7. У ній рідка фаза у вигляді 70% розчину карбаміду стікає вниз і після зниження тиску до 0,1 МПа в редукторі 8 збирається в збірнику розчину 9. Водяні пари, що виходять з колони ректифікації 7, конденсуються в холодильнику-конденсаторі 10, розчиняючи містяться в них аміак і діоксид вуглецю, і отриманий розчин амонійних солей направляється в скрубер 2. Розчин карбаміду зі збірки 9 надходить у випарний апарат 11 і після упарювання в грануляційну башту 12, звідки у вигляді гранул направляється транспортером 13 на склад.

Стріппінг-процес виробництва карбаміду дозволяє використовувати тепловий ефект реакції утворення карбаміду, спростити технологічну схему, скоротити кількість оборотної води і, в цілому, є тому більш економічним, ніж звичайний.

Подальше вдосконалення виробництва карбаміду полягає у створенні інтегральних схем, які об'єднують виробництво карбаміду, аміаку і нітрату амонію, підвищенні одиничної потужності установок, впровадженні технологічних схем зі стріппінг-процесом.

У висновку в табл.1.2 наведені витратні коефіцієнти у виробництві нітрату амонію і карбаміду.

Таблиця 1.2 -

Витратні коефіцієнти у виробництві азотних добрив

 Сировина і енергія (на тонну готового продукту) Виробництво нітрату амонію в установці АС-72М Виробництво карбаміду

 Повний рідинний цикл Стріппінг- процес

 Аміак, т 0,214 0,18 0,176

 Діоксид вуглецю, т - 0,77 0,71

 Азотна кислота, т 0,786 - -

 Вода, м 3 0,1 100 87

 Електроенергія, кВт · год 21,1 110 120

 Пар, т 0,214 1,1 1,01
Ступінь перетворення
Ступінь перетворення Ступінь перетворення - кількість прореагировавшего реагенту, віднесене до його початкового кількості. Для найпростішої реакції , [1] де- концентрація на вході в реактор або на початку періодичного процесу, - Концентрація на виході з реактора або поточний момент періодичного

Стеклокристаллические матеріли (ситалли)
Введення Мільйони років тому вогненна лава, викинута на поверхню землі у вигляді склоподібної маси, застигаючи при різних умовах, перетворювалася на природні камені - граніти, трахіти, вулканічний попіл та ін. Цей процес протікав стихійно, тому за своїми властивостями різні камені різко відрізняються

Порівняльний аналіз: методи отримання синтез-газу
Міністерство освіти Російської ФедерацііМосковская державна академія тонкої хімічної технології ім. М.В. ЛомоносоваКафедра Технології нафтохімічного синтезу і штучного рідкого палива Атестаційних робіт на здобуття ступеня бакалавра за напрямом 550800 «Хімічна технологія та біотехнологія» Тема:

Способи отримання складних ефірів. Конденсації формальдегіду з ізобутіленом. Різні способи отримання фенолу
Способи отримання складних ефірів. Основні продукти та області їх застосування. Умови проведення реакції етерифікації органічних кислот зі спиртами. Каталізатори процесу. Особливості технологічного оформлення реакційного вузла етерифікації. 1. Взаємодія кислот зі спиртами: Це найбільш поширений

Стану та рівні багатоелектронних атомів. Орбіталі і терми. Векторна модель
Стану та рівні багатоелектронних атомів. Орбіталі і терми. Векторна модель. Зміст (01) Орбіталі. (02) Електронні орбіталі атомів і молекул (АТ і МО). (03) Квантові числа (n, l, m) .Потенціальная енергія в атомі. (04) межелектронного відштовхування. Заряд екранування. (05) Константа екранування.

Солі
Визначення та класифікація СОЛІ - це електроліти, при дисоціації яких утворюються катіони (позитивно заряджені іони) металів і аніони, негативно заряджені іони кислотних залишків: Na2SO4 2Na + = SO42- NH4Cl NH4 + + Cl- KH2PO4 K + + H2PO4- Електроліти - рідкі або тверді речовини, в яких присутні

Удосконалення технології отримання технічного ПАН джгутика
Федеральне агентство з освіти РФ Міністерство освіти і науки РФ технологічний інститут Кафедра «Хімічна технологія» Курсова робота з дисципліни «Хімія і технологія полімерних композиційних матеріалів » на тему «Удосконалення технології отримання технічного ПАН джгутика» 2007 Зміст Введення

© 2014-2022  8ref.com - українські реферати