Общая химическая технология. В 2-х частях. Ч. II. Важнейшие химические производства. Изд. 3-е, перераб. и доп. - Мухленов И.П.
Скачать (прямая ссылка):
добавки, уменьшающие слеживаемость удобрения. Выпарку .проводят в две или три ступени с использованием в качестве греющих агентов сокового пара из ИТН, вторичного пара выпарки и свежего насыщенного пара. В выпарной системе доводят концентрацию раствора до 98—99% NH4NO3, получая плав аммиачной селитры, направляемый в сепаратор и затем в грануляционную башню. Гранулирование производится разбрызгиванием плава в полой железобетонной башне высотой 30—35 м. Разбрызгивание осущест-
Пар
Аммиачная селитра на сушку
Рис. 34. Схема получения аммиачной селитры безупарочным способом:
/ — подогреватель аммиака; 2 — подогреватель азотной кислоты; 3 — реактор; 4 — сепаратор; 5 — ЬараЬаппып кристаллизатор; в — нож
вляется подачей плава во вращающуюся дырчатую воронку или на вращающийся горизонтальный диск. Падающие вниз башни капли плава застывают в гранулы в потоке холодного воздуха, протягиваемого вентиляторами противотоком плаву, и попадают на транспортер, передающий продукт на сушку и упаковку. На некоторых заводах аммиачную селитру получают в виде кристаллических агрегатов — чешуек, проводя кристаллизацию плава на поверхности вращающегося барабана, охлаждаемого изнутри водой (рис. 34).
Безупарочный одностадийный способ получения аммиачной селитры основан на быстром взаимодействии в реакторе под давлением 4 атм предварительно подогретых в теплообменниках аммиака и 60%-ной азотной кислоты. Парожидкостная эмульсия после реактора разделяется в сепараторе, причем плав, содержащий 97—98% NH4NO3, подается на гранулирование. Упрощенная схема
получения аммиачной селитры безупарочным способом приведена на рис. 34.
Для улучшения физических свойств аммиачной селитры целесообразно изготовление на ее основе сложных и смешанных удобрений. Смешением аммиачной селитры с известняком, сульфатом аммония получают известково-аммиачную селитру, сульфатнитрат аммония и др. Нитрофоску можно получать сплавлением NH4NO3 с солями фосфора и калия. На основе аммиачной селитры выпускают также жидкие удобрения, растворяя ее в жидком аммиаке или аммиачной воде.
Производство карбамида. Карбамид (мочевина) — наиболее ценное безбалластное азотное удобрение, содержащее до 46% азота. Карбамид применяют так же, как азотистую добавку, к корму скота. Карбамид широко используется не только в сельском хозяйстве, но и в промышленности. Из него изготовляют карбамидные смолы для производства ценных пластмасс (аминопластов), древесностружечных плит, синтетических клеев, составов для пропитки тканей. Карбамид широко применяется также в фармацевтической промышленности и для изготовления синтетических волокон (ури-лон). Карбамид получают синтетически из аммиака и двуокиси углерода. Производство включает стадии химического взаимодействия NH3 и CO2 (синтез), дистилляции продуктов синтеза и переработки растворов карбамида, полученных при дистилляции, в готовый продукт. Синтез протекает в две стадии. В первой происходит образование карбаминовокислого аммония (карбамата):
210 2BO Давление, атм
Рис. 35. Зависимость выхода карбамида от давления
2NH3+ CO2 ^NH2COONH4 + 159,1 кДж
(а)
Во второй стадии происходит дегидратация карбамата с образованием карбамида в жидкой фазе (расплаве):
NH2COONH4 ->- (NHj)2CO + H2O - 285 кДж
(б)
В целом получение карбамида — гетерогенный процесс в системе Г —Ж, протекающий в кинетической области, причем скорость его лимитируется протекающей наиболее медленно стадией дегидратации карбамата аммония в расплаве. На равновесие и скорость синтеза карбамида влияют давление, температура и состав системы. Поскольку карбамат аммония обладает высоким давлением паров и, кроме того, синтез в целом протекает с уменьшением объема газа, То равновесный выход карбамида растет с увеличением давления (Рис. 35). Скорость процесса и фактический выход карбамида также Резко увеличивается с повышением давления в результате возрастали движущей силы процесса, т. е. возрастания концентрации газообразных реагентов. Скорость процесса, в частности скорость
2 3 4 Время, дегидратации кардам ата, ч
5
Рис. 36. Зависимость выхода кар-. бамида от температуры и времени пребывания реакциоииой смеси в реакторе
лимитирующей стадии (б), резко возрастает с повышением температуры, в результате" чего растет фактический выход карбамида
(рис. 36). Из рис. 36 видно, что выше 180 °С кривые выхода проходят через максимум. При дальнейшем увеличении времени пребывания реакционной смеси в зоне нагрева выход карбамида падает из-за усиления побочных реакций. Выход продукта можно также увеличить применением избытка аммиака в исходной смеси по отношению к стехиометрическому соотношению (рис. 37). Избыток аммиака препятствует образованию побочных продуктов гидролиза карбамата и смещает равновесие стадии (б) в сторону образования карбамида, поскольку этот избыток, связывает воду, образующуюся в результате дегидратации карбамата аммония. Избыток аммиака в реагирующей смеси уменьшает также коррозию аппаратуры.
В промышленности синтез карбамида ведут без применения катализаторов при 18•1O6—2-Ю7 Н/м2 в интервале температур 180—200 0C. Применение более высоких температур ограничивается, главным обра- SOr зом, усилением коррозии аппаратуры. В качестве сырья используется экспанзер-ный газ аммиачного производства, содержащий до 90% CO2, и жидкий аммиак, взятый в избытке 100—125 % от стехио-метрического количества. При этих условиях выход карбамида (по CO2) составляет 60—70% и в плаве, образующемся при дегидратации карбамата, содержится около 35% карбамида. Экономический эффект производства и себестоимость карбамида зависит от использования непревращенных реагентов — аммиака и двуокиси углерода. Упрощенная схема производства карбамида прямым синтезом показана на рис. 38. Синтез происходит в колонне из легированной стали; внутри колонны имеется внутренний цилиндр, назначение которого предохранить корпус высокого давления от агрессивной реакционной среды. Жидкий аммиак насосом подается в кольцевое пространство между корпусом и внутренним цилиндром, омывает корпус, предохраняя его от воздействия агрессивной среды, и реагирует с двуокисью углерода, подаваемой снизу колонны во внутреннее про
