Производство карбамида: формула, состав

СОДЕРЖАНИЕ

1 Применение удобрения
2 Состав и формула
3 Производственный процесс
4 Фасовка и хранение
5 Видео — получение карбамида и других азотных удобрений

[ads-pc-1][ads-mob-1]

Производство карбамида, стало возможным после того, как был открыт способ получения (синтез) органического соединения из неорганических веществ. Рассмотрим более подробно состав, формулу карбамида и технологию производства.

Карбамид (мочевина) – это химическое соединение, состоящее из диамида угольной кислоты. Имеет вид кристаллов белого цвета, которые в дальнейшем растворяют в воде, этаноле, жидком аммиаке, а также сернистом ангидриде.

Применение удобрения

Основное использование данного продукта в сельском хозяйстве, в виде азотного удобрения. Для удобства применения и во избежание слеживания – выпускается в гранулированном виде. Преимущество перед другими азотосодержащими минеральными удобрениями – в высоком содержании азота (46,6%), устойчивости к вымыванию из почвы, легком усвоении растениями, не токсичности и отсутствии взрывоопасности при хранении и перевозке.

Маркируется карбамид буквами:

А – для химических предприятий и животноводства;

Б – для сельского хозяйства.

Состав и формула

Производство карбамида, в больших (промышленных) масштабах, происходит на аммиачных предприятиях. При этом используется синтез аммиака и углекислого газа (по реакциям Базарова), которые входят в состав карбамида.

Формула карбамида представлена в таком виде:

2NH₃+CO₂= H₂NCOH₂+H₂O

Но получают его при последовательном проведении двух реакций:

2NH₃+CO₂→H₂NCOH₂ – первая реакция (образуется карбамат аммония);

H₂NCOH₂ + H₂O → 2NH₃+ CO₂ – вторая реакция (дегидратация карбамата аммония до карбамида).
[ads-pc-2][ads-mob-2]

Производственный процесс

Следуя технологической схеме, CO₂ в газообразном состоянии, сначала сжимается компрессором от 1 до 200 атмосфер с температурой в 35°C, а затем – подается в смеситель. Туда же, под таким же давлением, подается аммиак в жидком состоянии. Одновременно с ними, но уже с помощью насоса добавляется раствор NH₃ и CO₂. В результате чего, под высоким давлением в 200 атмосфер и температурой 175° C, образуется карбамат аммония. После этого, смесь, вступившая в реакцию, направляется в колонну синтеза, где и происходит образование карбамида при температуре 200 °C и давлении в 280 атмосфер.
Вещество, которое образовалось в колонне синтеза, содержит карбамид (30–31%), карбамат аммония (21–22%), избыточный аммиак (33–34%), воду (14–16%). Его направляют на двухступенчатую дистилляцию. Устройство дистилляции состоит из 3-х аппаратов: ректификационной колонны, сепаратора и подогревателя.
Выходящее из колонны синтеза вещество, дросселируется по давлению до 20 атмосфер и направляется в ректификационную колонну дистилляции. Там избыточный аммиак переходит в газовую фазу. Затем в подогревателе температура повышается до 165 °C. В результате чего практически весь избыточный аммиак полностью выделяется, а также разлагается карбамат аммония. Парожидкостная смесь, которая при этом образовалась, разделяется сепаратором. Из него, газовая фаза снова попадает в ректификационную колонну, а жидкая фаза дросселируется по давлению до 3 атмосфер для направления на вторую дистилляцию.

Из ректификационной колонны, газовая фаза, содержащая NH₃(76%), CO₂(21–22%) и воды (3%), направляется в промывную колонну. Здесь происходит поглощение NH₃ и CO₂аммиачной водой, при котором образуется раствор аммонийных солей и газообразного аммиака.
Жидкая фаза (аммонийные соли, в виде концентрированного раствора), подаются насосом в смеситель при температуре 100°C и давлении порядка 200 атмосфер.
Поступивший на дистилляцию второй ступени раствор, содержит карбамид (60–61%), карбамат аммония (4–5%), избыточный аммиак (6–7%) и воду (29–30%). На второй ступени дистилляция протекает идентично первой: сначала ректификационная колонна, затем подогреватель, где происходит нагрев до 145 °C, потом — сепаратор, где разделяются газообразная и жидкая фазы. При дистилляции во второй ступени, происходит финальное разложение карбамата аммония и процесс отгонки двуокиси углерода и аммиака завершается.
Остающийся раствор, который содержит около 72% карбамида, из сепаратора на пониженном давлении поступает в вакуум-испаритель, где при остаточном давлении происходит повышение концентрации до 76%, за счет естественного испарения. Затем раствор через сборник и маслоотделитель отправляется на изготовление готового продукта.

Газовая фаза, содержащая NH₃(55–56%), CO₂ (24–25%) и воду (20–21%), из ректификационной колонны, для конденсации водяного пара, отправляется в конденсатор второй ступени. Слабый раствор, который здесь образовался, подается насосом в промывную колонну через напорный бак. Из конденсатора газовая фаза и газы, имеющие в своем составе NH₃ и CO₂, перенаправляются в абсорбер, где раствор аммонийных солей, циркулирующий через холодильник, поглощает NH₃ и CO₂.
Образовавшийся в абсорбере раствор, подогревается в теплообменнике до 95°C, с дальнейшей подачей в десорбер. Здесь, при давлении в 3 атмосферы и температуре 135 °C, происходит разложение аммонийных солей на составляющие (NH₃ и CO₂), при помощи острого пара. Ставшая лишней, вода удаляется, а NH₃, CO₂ и водяной пар отправляются в конденсатор второй ступени.

Раствор карбамида упаривают в выпарных аппаратах, сначала при температуре 125°С и давлении в 40 кПа, затем при температуре 140°С и давлении в 3–5 кПа. Далее карбамид концентрацией 99,6–99,8% от массы, поступает в грануляционную башню, где происходит распыление. Мелкие частицы при падении охлаждаются воздухом и превращаются в гранулы. Внизу башни происходит подача воздуха атмосферного и из охладительного аппарата. Гранулы, которые образовались при падении, поступают на транспортер, а затем в специальный аппарат, для охлаждения. После этого, производство карбамида считается законченным, и готовый продукт отправляется на упаковку.

Фасовка и хранение

Карбамид пакуют в бумажные или полимерные мешки, а также в особые металлические контейнеры.
Россыпью (навалом), перевозят в железнодорожных вагонах типа «хоппер» и автомобильными минераловозами.
В розничную торговлю, продукт попадает в полиэтиленовых пакетах, массой до 3 кг.
Хранение в складских помещениях требует отсутствия повышенной влажности. Контейнеры и транспортные пакеты с карбамидом можно хранить на открытых площадках.