Технология карбамида - Горловский Д.М.
Скачать (прямая ссылка):
Описан также способ двухступенчатого выпаривания раствора карбамида, в котором на первой стадии выпаривание ведут при 4—40 кПа (преимущественно 17—27 кПа) и относительно низкой температуре (например 350—360 К), получая суспензию карбамида в его растворе (общая концентрация карбамида 85—90%), которую затем нагревают до растворения кристаллов (370— 380 К) и выпаривают до состояния расплава в нисходящей пленке и в токе воздуха [24].
Из других модификаций процесса выпаривания следует отметить применение механических устройств (вращающихся дисков) для распыления упариваемого раствора в газовой среде; выпаривание в нисходящей пленке, образующейся на наружной поверхности нагревателей (барабанов); разбрызгивание или распределение раствора в виде пленки под вакуумом в нагретом сосуде, в нижней части которого собирают расплав; выпаривание при температуре ниже точки плавления карбамида в присутствии малолетучей органической жидкости, не растворяющей карбамид (минеральное масло), с последующим нагреванием до температуры, слегка превышающей точку плавления карбамида, и отделением расплава от органической жидкости; введение раствора карбамида в его расплав, через который непрерывно пропускают электрический ток [25].
Выделение кристаллического карбамида. В кристаллическом виде (для технических целей) производится в настоящее время относительно небольшое количество карбамида. Был предложен ряд технических решений, направленных к получению возможно
более крупных кристаллов [26]. Предлагалось, в частности, смешивать горячий насыщенный раствор карбамида с холодным, добавлять к раствору в процессе кристаллизации различные азотсодержащие соединения — меламин, мелам, циамелид, биурет, циануровую кислоту, ее соли и производные, триурет, аммелид, формамид, карбонат гуанидина, хлорид аммония.
Используется в промышленности способ кристаллизации карбамида в шнековых кристаллизаторах, в которых из 92—95% раствора испаряется вода за счет выделяющейся теплоты кристаллизации при одновременной продувке воздуха над поверхностью кристаллизующегося раствора [1, 20, 27]. Предлагалось в аналогичной аппаратуре (либо в распылительной сушилке) получать кристаллический карбамид непосредственно из плава его синтеза [28 ], однако такие способы сопряжены с повышенными расходами на рециркуляцию непревращенных реагентов.
Для понижения склонности товарного кристаллического карбамида к слеживанию предлагались различные способы его термической или механической обработки: нагревание при 365—405 К и перемешивании в течение 0,5—4 ч, предпочтительно в таких условиях, чтобы в одной из локальных зон аппарата, в котором перемешивают карбамид, количество подводимого тепла было достаточным для поверхностного оплавления частиц; распыление карбамида в камере дробильной мельницы с измельчением до 2—20 мкм; пропускание через слой хранящегося продукта потока воздуха с относительной влажностью, не превышающей гигроскопическую точку продукта, и с линейной скоростью 0,01 —1,5 см/с [29].
Значительно большее внимание уделяют процессам, в которых кристаллизация карбамида является промежуточной операцией при получении гранул. Развитие таких способов обусловлено двумя обстоятельствами. Во-первых, из данных о фазовых равновесиях в системе биурет—карбамид—вода [30 ] следует, что при T > 325 К содержание биурета в насыщенном растворе карбамида всегда выше, чем в кристаллическом карбамиде, находящемся в равновесии с этим раствором. Во-вторых, содержание биурета в растворе карбамида может быть снижено в результате обработки раствора аммиаком [23]. Поэтому и возникли процессы, в которых раствор карбамида подвергают кристаллизации, отделяют кристаллы с пониженным содержанием биурета от маточного раствора, обогащенного биуретом, плавят их и гранулируют, а маточный раствор возвращают на одну из стадий процесса, где в реакционной среде содержится избыток аммиака при повышенном давлении: синтез карбамида, дистилляция под давлением, конденсация-абсорбция газов дистилляции и т. п. [31 ]. Наибольшее распространение из них получил способ, в котором кристаллизацию проводят под вакуумом (остаточное давление 5—13 кПа), т. е. в таких условиях, когда одновременно с кристаллизацией за счет выделяющейся теплоты испаряется необходимое количество воды. В одном из вариантов этого способа кристаллы карбамида отделяют от маточного раствора после предварительного сгущения суспензии на наклонном сите.
К рассмотренным вариантам близок способ, в котором одновременное упаривание и кристаллизацию ведут не под вакуумом, а при продувке воздухом, тонко диспергируемым в объеме раствора [32].
В том случае, когда необходимо получать карбамид с еще более низким содержанием биурета, чем при непосредственной кристаллизации, его можно дополнительно промывать свежим насыщенным раствором карбамида при перемешивании, на центрифугах или в противоточной экстракционной колонне [33]. В последнем случае используют колонну, в верхней части которой имеется вертикальная перегородка; суспензию кристаллов в маточном растворе, обогащенном биуретом, подают в верхнюю часть колонны, по одну сторону перегородки, а маточный раствор выводят из верхней части колонны по другую сторону. Из нижней части колонны выводят суспензию кристаллов в растворе с малым содержанием биурета, раствор отделяют от кристаллов и повторно возвращают в нижнюю часть колонны.
