Технология карбамида - Горловский Д.М.
Скачать (прямая ссылка):
По экспериментальным данным с использованием достоверных литературных сведений методом наименьших квадратов было найдено обобщенное уравнение
** = 34,3L — 1,7712 —29,31F-I- 3,71117 -[¦ 0,913/ — 0,0748LZ — — 5,4 10-е/3-г-0.0234Я—112,1 (II.1)
S Таблица II.1. Условия синтеза карбамида, для которых существуют литературные данные ох*
L
W
t, 0C
рсм, г/см3
Р, МПа
т, ч
Число эксперименталь-
Исследователи [5]
ных точек
2
0
120—150
0,03—0,65
24—96
18
Фихтер и др.
1—2
1—5
135
—
—
30—96
10
То же
2
0
100—135
0,08—0,43
—
18—120
6
»
2
0
130—145
0,36—0,52
—
24—40
6
Матиньон и др.
2
0
150
0,1—0,5
—
22
—
Крейз и др.
2
0,04—0,43
150
—
—
4
—
То же
0,92—2
0
150—200
0,6—1,06
—
8—10
15
Яковкин
1—7,61
0
155
0,3—0,54
—
24
25
Крейз и др.
2
0
135—155
0,75—0,9
—
9—28
4
Неймаи и др.
2
0
135—200
0,2—1
—
17—48
31
Кларк и др.
2—2,2
0
155—195
—
8,9—23,0
6
9
Болотов и др.
2
0
130—160
0,1—0,9
_
4—64
16
Токуока
2
0,04—0,65
150
0,5—0,9
—
—
10
»
3—7
0
155—195
0,7—0,85
—
6
13
Болотов и др.
2
0
100—220
0,65
—
—
10
Китаваки и др.
2
0,1—1
160
0,6
—
—
4
То же
2
0
140—180
0,2—1
6,9—13,6
20—24
5
Кавасуми
2
0,2—1
160
0,63—0,74
8,9
20—24
6
»
1,6—3
0
160
0,6—0,73
6,6—15,1
20—24
8
2—4,36
0
150—210
0,6—0,86
—
5
22
Оцука и др.
2—6
0
185—195
0,7
18,5—32,0
—
12
Ефремова и др.
2
0—7
151—180
1,5—4
9
Барански
Уравнение составлено по результатам 65 опытов; коэффициент множественной корреляции rx* = 0,988; о> = 2,14%.
Из анализа уравнения (II.1) следует, что кривые зависимости х* — t (при W = const и P = const) проходят через максимум, причем с увеличением L этот максимум смещается в сторону более низких температур. О существовании самого факта температурного кризиса х* было известно давно. Но точная причина этого явления до последнего времени не была установлена. Необходимо отметить, что в большинстве перечисленных в табл. II. 1 исследований пофазного отбора проб не производилось и х* вычислялась по валовому составу равновесной смеси. По поводу экстремума зависимости х* — t высказывались [9, 10} предположения о том, что он обусловлен влиянием плотности загрузки автоклава, интенсивным переходом CO2 в газовую фазу равновесной системы NH3—CO2—CO(NH2)a—H2O при повышении температуры, а также образованием побочных продуктов (биурета, циануровой кислоты). Поскольку уравнение (11.1) характеризует состав самой жидкой фазы, очевидно, что упомянутые предположения нельзя признать удовлетворительными. Анализ причин температурного кризиса"** изложен выше в гл, I.
Аналогично работам [5—7 ] было проведено исследование [11]. Полученные экспериментальные данные, а также обобщенное уравнение для вычисления х* хорошо согласуются с результатами работ [5—7]. Относительно температурного кризиса х* точка зрения авторов [11 ] сводится к двум предположениям: с ростом температуры либо меняется знак теплового эффекта реакции дегидратации H3NCOONH4, либо в жидкой фазе достаточно глубоко протекает эндотермическая реакция диссоциации карбамата аммония.
При проектировании многих производств карбамида в свое время большую роль сыграла известная обобщенная номограмма Фрежака [12] зависимости х* — t — L— W. Эта номограмма была составлена полуэмпирически, на основе упрощенных представлений о термодинамике синтеза карбамида и небольшого объема экспериментальных данных. Опубликованная позднее номограмма [13], составленная по тому же принципу, отличается от первой лишь геометрической структурой. Сопоставление значений А'*, снятых с обеих номограмм, с надежными экспериментальными данными (6, 7, 11 ] приводит к заключению [5], что указанные номограммы пригодны лишь для ориентировочной оценки величины х* и не могут быть использованы при проектировании современных крупных агрегатов синтеза карбамида. Последний вариант номограммы [14], — как установлено тщательным анализом [15] — в температурном интервале 190—210 0C, представляющем наибольший практический интерес, не обеспечивает удовлетворительной точности. Номограммой можно пользоваться лишь при температурах до 190 °С.
g> Таблица II. 2. Условия синтеза карбамида, для которых существуют литературные данные 6 P *
L
W
t, °С
т. ч
Число экспериментальных точек
-----її г ¦ ' -—- ... ¦¦-1—:—¦ -
Исследователи І17І
2
0
77—197 1
—
—
9
Бринер
2
0
130—133
—
—
3
Фихтер и др.
2
0
100—150 1
—
4—7
4
Матиньон и др.
2
0,13—0,43
150
—
4
—
Крейз и др.
0,92—2,0
0
150—200
0,60-1,06
8-10
15
Яковкин
2,0—2,2
0
155—195
0,95—1,00
4—6
9
Болотов и др.
2
0
130-150
0,9
—
2
Tокуока
2
0
130—190
0,65
—
4
Китаваки и др.
2
