рбаміду
. 2.1 Рівновага рідина - газ при синтезі
Для термодинамічного аналізу процесу синтезу карбаміду, крім відомостей про залежність ступеня перетворення двоокису вуглецю (або карбамат амонію) в карбамід від різних чинників, необхідні також відомості про розподіл компонентів між співіснуючими фазами при різних температурах, тиску, щільності заповнення реактора і складах вихідної суміші. Чотирьохкомпонентна система NH3-CO2-H2O-CO (NH2) 2 в умовах, відповідних промисловим, має дві фази [7]: рідку і тверду, т. Е., З курсу Фізичної хімії, згідно з правилом фаз Гіббса, система має три ступені свободи (С=3). Склади рівноважних рідкої і газової фаз при стехиометрическом співвідношенні аміаку, двоокису вуглецю і води залежно від щільності заповнення реактора представлені на рис. 1. Як видно з рис. 1., що при збільшенні щільності заповнення реактора до 0,2 г/см3 призводить до зростання концентрації карбаміду в рідкій фазі, і при подальшому збільшенні щільності заповнення реактора концентрація практично ставати постійної
Рис. 1. Склади рівноважних рідкої і газової фаз (молярний частки) системи NH3-CO2-H2O-CO (NH2) 2 при 160о С і стехиометрическом співвідношенні компонентів [7].
Так само можна додати, що в рідкій фазі з'являється надлишок аміаку, а в газовій фазі навпаки, завжди надлишок CO2 [7].
. 2.2Равновесное тиск при синтезі
При нагріванні карбамат амонію розкладається з виділенням газоподібних NH3 і CO2 [7]. Залежність тиску дисоціації карбамат амонію, т. Е. Рівноважного тиску суміші парів аміаку і двоокису вуглецю над твердим або рідким карбаматами амонію, від температури рис. 2.
Рис. 2. полулогарифмической анаморфозу залежності тиску дисоціації карбамат амонію (Р) від температури (Т), за даними різних авторів [7]. Пунктир - температура плавлення карбамат амонію
Слід зауважити, що при підвищених температурах результати вимірювань тиску пари над карбаматами амонію менш надійні, тому що останній дегидратируется з утворенням карбаміду. Залежність тиску пари над карбаматами амонію від температури описується рівнянням (1.). Рівняння добре описує досвідчені дані в інтервалі температур 283 - 355 oK [7].
(1.)
Де P - тиск, мм рт. ст.; - абсолютна температура, oK.
Так само рівноважний давши?? ение газової суміші над плавом при синтезі карбаміду з карбамат амонію без добавок інших компонентів (NH3, CO2 або H2O) залежить не тільки від температури, але і від щільності завантаження автоклава.
Вплив надлишку NH3 і CO2 на рівноважний тиск обумовлюється
тим, що доставка CO2 до карбанату амонію сприяє підвищенню рівноважного тиску, а добавка NH3 спочатку знижує, а потім підвищує його. При цьому з підвищенням температури мінімум тиску спостерігається при кілька великому надлишку аміаку і для різних температур відповідає співвідношенню 2,4 - 2,5 моль NH3 на 1 моль CO2 [7].
. 2.3Тепловой баланс процесу синтезу
У практиці проектування вельми важливий розрахунок теплового балансу колони синтезу, необхідний для визначення температури синтезу і її регулювання. Розроблено схему теплового балансу процесу синтезу в присутності надлишкового аміаку, але без надлишку води. У цій схемі аміак умовно поділяється на стехиометрический, що взаємодіє з двоокисом вуглецю з утворенням спочатку карбамат амонію, а після карбаміду, і на надлишковий, безпосередньо не бере участь в реакції, але забезпечує своєю присутністю високу ступінь перетворення стехіометричного аміаку (або двоокису вуглецю) в карбамід. За умовою схеми стехиометрический аміак (рідкий) спочатку охолоджується, потім дросселируется до 1 ат. і перетворюється на газ. Двоокис вуглецю (рідка) дросселируется від заданого тиску до 1 ат. І перетворюється в газ при нормальній температурі. Далі карбамат підігрівається до температури плавлення при тиску синтезу, плавитися і дегидратируется, після чого продукти реакції (вода і карбамід) і непрореагіровавшій карбамат амонію підігріваються від температури плавлення карбамат амонію до температури синтезу. Надмірна аміак (рідкий) підігрівається від вихідної температури до критичної, перетворюється на газ, а потім стискується (розчиняється) при критичній температурі і тиску синтезу в стехиометрической суміші карбамат амонію, води і карбаміду. Далі зріджений надлишковий аміак підігрівається від критичної температури до температури синтезу при тиску синтезу [7].
1.3Кінетіка синтезу
Кінетика синтезу карбаміду вивчена як в статичних умовах при постійному обсязі, так і в динамічних умовах (в порточних системах) при постійному ти...
