Технология карбамида - Горловский Д.М.
Скачать (прямая ссылка):
Бпурет можно экстрагировать из карбамида также неводными растворителями — алифатическими кетонами [34].
Описаны способы обработки обогащенных биуретом маточных растворов, включающие повторную их кристаллизацию [35], которую проводят, например, при более глубоком вакууме и более высокой температуре, чем кристаллизацию основного количества карбамида; это позволяет дополнительно выделить карбамид и уменьшить его количество, возвращаемое на синтез.
Предложено также разбавлять маточный раствор водой и охлаждать до 300 К. При этом кристаллизуется смесь карбамида с биуретом. Суспензию разбавляют еще раз, карбамид, растворяется, раствор за счет поглощения тепла при растворении охлаждается до 285 К. Оставшийся в осадке биурет отделяют от раствора и используют, а маточный раствор возвращают на стадию первичной кристаллизации непосредственно или после упаривания.
Маточный раствор можно также упаривать до его кристаллизации. В этом случае кристаллы промывают расплавом карбамида, содержащим 15—28% биурета, расплав после этого обрабатывают аммиаком для снижения содержания биурета и вновь возвращают на стадию промывки кристаллов.
В связи с развитием процессов кристаллизации, как промежуточных при получении гранулированного карбамида, в последние годы появились работы, посвященные исследованию кинетики кристаллизации карбамида. Кинетика кристаллизации карбамида при 293 К из пересыщенных растворов (степень пересыщения 1,02—1,08), содержащих 0,1—2,5% биурета (в расчете на карбамид), исследовалась авторами [36]. Было показано, что в процессе кристаллизации всегда существует период индукции, длительность которого возрастает с уменьшением степени пересыщения и повышением содержания биурета в растворе. Показано также, что с повышением содержания биурета увеличиваются средние размеры кристаллов карбамида.
В другой работе [37] исследовалась кинетика зародышеобра-зования и роста кристаллов карбамида при перемешивании на базе анализа распределения кристаллов в продукте по размерам. Найдены корреляционные зависимости скорости зародышеобра-зования от плотности суспензии, а также скорости роста от интенсивности перемешивания. Было показано также, что геометрически подобные кристаллы карбамида, суспендированные в одном и том же растворе, растут с одинаковой линейной скоростью, т. е. подчиняются закону Мак-Кэйба. Степень правильности формы кристаллов уменьшается с увеличением степени переохлаждения раствора.
Исследованы [38] условия фракционной кристаллизации карбамида и биурета из маточных растворов.
Процессы, в которых кристаллизация карбамида предшествует его гранулированию, потребовали разработки способов и устройств для плавления кристаллов. Плавление очень важно осуществлять таким образом, чтобы оно в минимальной степени сопровождалось образованием биурета.
С этой целью предлагалось плавить кристаллы в присутствии небольших количеств воды; расплавлять лишь часть массы кристаллов, направляя на гранулирование суспензию кристаллов в расплаве; использовать для плавления высокочастотный индукционный нагрев; плавить карбамид в токе перегретого NH3; использовать обогреваемый роторный аппарате малым зазором между лопастями ротора и корпусом аппарата [39]. В одной из описанных конструкций [40] кристаллический карбамид поступает на поверхность вращающегося горизонтального диска, который разбрасывает кристаллы по верхней трубной решетке вертикального кожухотрубного теплообменника. Кристаллический карбамид распределяется по трубам с помощью скребков, вращающихся иа той же осп, что и диск, н плавится внутри труб.
В плавителе другой конструкции [41 ] обеспечено интенсивное перемешивание суспензии кристаллов в расплаве за счет того, что суспензия циркулирует через цилиндрическую камеру плавителя и теплообменник, причем ее выводят из камеры через тангенциальный патрубок, а вводят через два патрубка —• тангенциальный и осевой (нижний). Избыток суспензии, эквивалентный количеству вводимого через верхний центральный патрубок твердого карбамида, выводят через верхний тангенциальный патрубок и дополнительный теплообменник, в котором завершается плавление кристаллов.
Описан также способ плавления кристаллов путем введения нх в перегретую выше температуры плавления карбамида органическую жидкость с последующим расслаиванием расплава и органической жидкости [42].
В заключение отметим, что появились сведения о возможности осуществления принципиально нового процесса выделения карбамида из водных растворов — путем обратного осмоса через полупроницаемые мембраны из полиамидов или производных целлюлозы [43].
3. Гранулирование карбамида
Масштабы мирового производства карбамида для сельскохозяйственных целей определяют необходимость получения большей части его в виде гранул.
Так как карбамид имеет относительно невысокую температуру плавления (406 К), в промышленности его гранулируют большей частью путем разбрызгивания расплава в среде газа или (реже) жидкости.
Используются, однако, и другие методы — гранулирование в барабанных и тарельчатых грануляторах, прессование, экструзия и др. [44].