Технология карбамида - Горловский Д.М.
Скачать (прямая ссылка):
Механизация процессов внесения удобрений требует возможно более однородного гранулометрического состава. Это необходимо для обеспечения равномерного распределения удобрения. Предпочтительные размеры гранул по данным различных источников колеблются в сравнительно узких пределах — от 1 до 3 мм. Требование максимальной монодисперсности дополняется ограничениями по содержанию мелких фракций, в особенности пыли, так как при колебаниях влажности воздуха в процессе хранения основная причина слеживания карбамида — наличие в нем пыли. Показано, например, что для свободного удаления карбамида из бункеров необходимо, чтобы содержание фракции размером менее 0,6 мм не превышало 10% [11].
Гранулометрический состав карбамида в наибольшей степени зависит от технологии и аппаратурного оформления процессов гранулирования и последующего охлаждения. Однако самые совершенные процессы не приводят к абсолютно однородному гранулометрическому составу карбамида. Из-за разрушения гранул и образования пыли при транспортировке и хранении карбамид слеживается, особенно в регионах с жарким и влажным климатом. Поэтому большое внимание уделяется разного рода добавкам и покрытиям, обеспечивающим полную рассыпчатость гранулята. Добавки и, в особенности, покрытия одновременно выполняют и другую функцию — снижают скорость растворения карбамида и, тем самым, увеличивают степень его усвоения растениями: так как скорость усвоения карбамида меньше скорости его растворения, значительная часть его вымывается из почвы и теряется бесполезно.
Из сказанного следует, что процессы, которые будут рассмотрены ниже — концентрирование растворов карбамида, кристаллизация, гранулирование, модифицирование карбамида — непосредственно влияют на его качество.
2. Обработка растворов карбамида
Как следует из стехиометрического уравнения синтеза карбамида (гл. I), на каждый моль полученного карбамида образуется моль воды. Это означает, что даже при самой совершенной системе рециркуляции из производственного цикла следует вывести 0,3 кг воды на 1 кг карбамида. Данную задачу и решают процессы обработки водного раствора карбамида, уже освобожденного в основном от NH3 и CO2.
За последние годы в литературе появились некоторые новые сведения о физико-химических свойствах системы карбамид— вода, необходимые для расчета процессов обезвоживания [12]: составлены номограммы для определения теплоемкости, вязкости, теплопроводности, температуры кипения и плотности водных растворов карбамида; уточнены значения теплоты растворения карбамида при разных температурах.
На основании результатов исследования равновесия жидкость—пар в системе карбамид—вода предложен метод определения количества карбамида, уносимого с парами воды в процессе обезвоживания растворов [13]. При испарении воды концентрация раствора возрастает, поэтому меняется его температура кипения, увеличивается концентрация карбамида в паровой фазе. Количество карбамида, перешедшее в паровую фазу, определяется по уравнению:
V п
о
где NK — мольная доля карбамида в паровой фазе; Y п'і — число молей веществ в паровой фазе.
Необходимую для решения (V.1) функцию NK = / (Y n't) находят следующим образом. Пусть при заданном постоянном давлении P (кПа) необходимо испарить такое количество воды, чтобы мольная доля карбамида в растворе возросла от начальной ХЦ до конечной X*. В этом интервале концентраций произвольно задают ряд значений Хк, включая Xl и Xк, и для них вычисляют температуры кипения T из уравнения:
P = ехр 2,303 (7,94\5-ЩА^ ~ Хкехр 2,303 ^7,9615-?^^ (V.2)
Для этих же значений Х,; определяют по балансовому уравнению Yjn't
где Y п'\— число молей веществ в исходном растворе; п(. — число молей карбамида в жидкой фазе.
Вследствие малости числа молей карбамида в газовой фазе (пк') по сравнению с пк, можно принять, что пк л; п%, где пк — число молей карбамида в исходном растворе. Тогда:
Затем вычисляют величины NK, подставляя заданное значение P и соответственные значения Хк и T в уравнение
Ig-^-= 12,281 _±Ц^1_о,881Х„ (V.5)
и графически определяют п'к по (V. 1).
Кроме ранее полученного уравнения для определения количества накапливаемого биурета (гл. III) опубликована номограмма
184
<?н,0
P
10-
ч
ч
ч
0,8
0,6 0,5
0,4 OJ
20-
Ч*
ч
ч
40-
50-
60-_
70~_ дО^_ 90
JOO^
JW
120-
IJO
2,0
¦1,0
¦0,5
t
150
115
140
0,3 135-
-0,2
¦01
¦0,05
130
125
-0,03 120
[14], позволяющая быстро найти количество биурета, образующегося в процессе обезвоживания (рис. V.1). При пользовании номограммой (пунктир на рис. V. 1) на осях <7н2о и P отмечают соответственно значения скорости испарения воды и давления выпаривания, соединяют эти точки прямой, а затем точку пересечения этой прямой с вспомогательной осью А соединяют второй прямой с точкой, соответствующей отложенному на оси t значению температуры процесса. Точка пересечения второй прямой с осью q6 дает значение скорости образования биурета.
