Ammiak va karbonat angidriddan karbamid sintez qilishning fizikkimyoviy asoslari

Ammiak va karbonat angidriddan karbamid sintez qilishning fizikkimyoviy asoslari.
Karbamid 150-220°S xaroratda va 7-100 MPa bosimda ammiakga karbonat angidridni ta’sir ettirib olinadi. Bunda avval ammoniy karbamat hosil bo’ladi:
2NH3(g) + CO2(g) NH2COONH4(s) + 125,6 kj so’ngra suv ajralib chiqib, karbamidga aylanadi:
(NH2)2COONH4(s) (NH2)2CO(s) + H2O(s) - 15,5 kj
Jarayon ikkita faza chegarasida sodir bo’ladi: gaz xolatidagi (NH3, CO2, H2O) va suyuq (suyuqlanma va erigan moddalar) ammiak, ammoniy karbamat, karbamid, ammoniy karbonat tuzlari) va suv.
Karbamid asosan suyuq fazada, ya’ni suyuqlangan ammoniy karbamatdan hosil bo’ladi. CHunki qattiq ammoniy karbamat qizdirilganda parchalanishi kiyindir. Ammoniy karbamatni hosil bo’lishi esa bosim oshishiga bog’liq, bo’ladi. Atmosfera bosimida va yuqori bo’lmagan xaroratda ammoniy karbamat hosil bo’lishi juda sekin kechadi. Bosim 10 MPa va xarorat 150°S da esa juda tez sodir bo’ladi. Bunda ammoniy karbamatning karbamidga sintezi ham tezlashadi.
Karbamid ishlab chiqarish usullari.
Karbamid sintezi natijasida suv, karbamid, ammoniy karbamat va ammoniy karbonatlari suyuqlanmasi va ortikcha ammiak hosil bo’ladi. Ammoniy karbamati va karbonatlarini termik parchalash hamda ammiak va karbonat angidridni ajratish uchun suyuqlanmani distillyatsiya qilinadi. Olingan karbamidning suvli eritmasi qattiq mahsulotga aylantiriladi.
Ammiak va karbonat angidridning karbamidga o’tishi muofiq ravishda 50% va 70% dan oshmaydi. SHuning uchun karbamid ishlab chiqarish faqatgina sintez sharoitlar (xarorat, bosim, NH3:CO2 nisbati) bilangina farqanmay, balki suyuqlanma distillyatsiyasi gazlari bo’lmish ammiak va karbonat angidridni tutib qolish va ishlatish usullari bilan ham farqlanadi.
Yuqori quvvatli ammiakli selitra ishlab chiqarish bilan uyg’unlashgan kichik karbamid ishlab chiqarish korxonalarida distillyatsiya gazlari karbamid sintezi jarayoniga qaytarilmagan xolda ochiq sxemada ishlaydi. Bunday xolda distillyatsiya jarayoni bir bosqichda o’tkaziladi va gazlar aralashmasidagi ammiakning barcha qismi nitrat kislotasi bilan absorbtsiyalanadi.
Xozirgi zamon yuqori quvvatli takomillashgan karbamid ishlab chiqarish korxonalari yopik, (tutashgan) sxemada ishlaydi va bunda barcha distillyatsiya mahsulotlari karbamid sinteziga qaytariladi. Bunday sxemalarning takomillash agregatlar quvvatini oshirish va jarayon energiyasi zaxirasidan unumli foydalanish yo’lidan bormokda.
Distillyatsiya gazlarini retsirkulyatsiyasi (tsiklga qaytarish) turli usullar bilan amalga oshiriladi: 1) gaz retsikli — distillyatsiya mahsulotlari gaz xolida qaytariladi;
2) qisman yoki to’la suyuq xoldagi retsikl — tsiklga suyuq ammiak yoki ammoniy karbonat tuzlarining eritmalari (suspenziyalari) qaytariladi.
Ammiak va karbonat angdridni to’g’ridan-to’g’ri tsiklga qaytarish ancha mushkuldir. CHunki qattiq xolatdagi ammoniy karbamat hosil bo’lishini oldini olish maqsadida aralashma yuqori xaroratda (reaktordagi ishchi bosimiga) siqilishi kerak. Buning natijasida kompressorlar kuchli korroziyaga uchraydi. SHuning uchun gazlarni selektiv absorbentlar bilan ajratib olinadi. Absorberda gazlarni karbamid nitrat eritmasi bilan yuvish natijasida ammiakni tutib qolinadi. Gazlar aralashmasi tarkibida qolgan CO2 tsiklga qaytariladi. Absorbatni desorberda regeneratsiya qilinganda ammiak ajralib chiqadi va tsiklga qaytariladi. Absorbent sifatida monoetanolamin NH2CH2CH2OH ishlatilganda esa, distillyatsiya gazi tarkibidagi CO2 tutib qolinadi, ammiakni esa suyuqlantirilib tsiklga qaytariladi. Absorberdan chiqayotgan absorbatni qizdirish natijasida CO2 ajratib olinadi va tsiklga qaytariladi. Regenerat esa yana absorberga qaytariladi.
Suyuqlik retsiklli jarayonlar amalda ko’proq tarqalgandir. Bunda distillyatsiya gazlari suvga yuttirilib, hosil bo’lgan ammoniy karbonat tuzlarining kontsentrlangan eritmasi karbamid sinteziga qaytariladi.
Eng takomillashgan usulda suyuqlanma distillyatsiyasi, ya’ni ammoniy karbamatning parchalanishi va ammiakni xaydash sintez bosimi NH3 yoki CO2 oqimi bosim ostida amalga oshiriladi.
|