ску. При дослідженні в статичних умовах в якості вихідної речовини зазвичай застосовують карбамат амонію, до якого додають різні кількості аміаку, двоокис вуглецю або води. Суміш нагрівають до заданої температури в сталевих бомбах або скляних ампулах. Для припинення реакції в заданий момент часу реакційний посудину різко охолоджують [7].
Інший спосіб вивчення кінетики карбаміду при постійному обсязі полягає в тому, що аміак і двоокис вуглецю під тиском завантажують в автоклав і нагрівають суміш до заданої температури. У цьому випадку про протікання процесу судять по зміні тиску в автоклаві [7].
Для вивчення кінетики синтезу карбаміду в потоці аміаку і двоокису вуглецю безперервно подають під тиском в проточну трубу або колону і визначають вихід карбаміду при різних швидкостях подачі реагентів [7].
Так як синтез карбаміду - двофазний процес і ряд фактів свідчить про те, що освіта карбаміду може проходити як в газовій, так і в рідкій фазах, то на кінетику синтезу повинно впливати перемішування фаз [7].
Слід зазначити, що в промислових умовах синтезу (200 ат, молярне співвідношення L=4.200оС) при взаємодії аміаку і двоокису вуглецю в колоні незважаючи на те, що на початку процесу карбамат ам не може утворитися (його тиск дисоціації при цих умовах 550 ат) і синтез протікають у газовій фазі, вже перші порції утворюються при реакції карбаміду і води дають рідку фазу [7].
1.4 Уявлення про хімізмі синтезу
Фауса, витримуючи водні розчини карбаміду при 100оС, відзначив повільний перехід його в вуглеамонійні солі. Наприклад, за 20 ч. Перетворюється всього 16% карбаміду. У той же час при цих умовах за 2 - 3 ч. Завершувався процес ізомеризації карбаміду в ціанат амоній по реакції [7]:
(NH2) 2 D NH4NCO
Процес перетворення карбаміду в цианат легко відбувається тільки в розчинах; при нагріванні твердого карбаміду до 110 оС цього не спостерігається. Навпаки, ціанат амоній легко перетворюється в карбамід навіть при низьких температурах, і це дає підставу вважати, що при розкладанні карбаміду у водних розчинах цианат є обов'язковим проміжним продуктом. З іншого боку, можна припустити, що і при утворенні карбаміду з вуглеамонійних солей цианат також є обов'язковим проміжним продуктом [7].
Вперше пропозицію про ціанатном механізмі освіти карбаміду з карбамат амонію було висловлено Вернером. Він вважав, що карбамат амонію при нагріванні розкладається на аміак і карбамінової кислоту, яка в свою чергу, перетворюється на ціаністу кислоту і воду. Ціанових кислота, взаємодію з аміаком, утворює ціанат амоній і далі карбамід. Зазначені три стадії можна записати у вигляді наступних рівнянь [7]:
(I)
(II)
(III)
Є лише відомості про реакцію (III). Процес переходу цианата амонію в карбамід ен і відбувається з виділенням 7500 кал/моль тепла в розчині і 4 900 кал/моль у твердому стані. Ця реакція в розчині є бімолекулярний. При зростанні температури швидкість реакції швидко збільшується, а рівновагу зсувається в бік утворення ціаніта. Грунтуючись на цих даних обчислив енергію активації реакції перетворення цианата в карбамід, яка виявилася рівною 23170 кал/моль. Слід зазначити, що ця реакція аномальна швидка з високою ентропією активації. Таким чином реакція (III) не може лімітувати швидкість утворення карбаміду. Що стосується перших двох реакцій, то вони не вивчені. Тому доказів правильності цього механізму поки що немає [7].
Розглянута вище теорія кінетики синтезу карбаміду і теорії, які не зачеплені в рефераті, приносять певну практичну користь, оскільки дозволяють обчислити продуктивність колон синтезу і передбачити роль ряду параметрів при інтенсифікації процесу [7].
Що стосується впливу тиску на кінетику синтезу карбаміду, то можна відзначити те, що тиск є потужним фактором інтенсифікації процесу синтезу карбаміду, що підтверджується практикою. Однак при підвищенні тиску може зрештою повністю перевести процес в рідку фазу, і подальше його збільшення виявиться недоцільним. Підтвердив роль тиску в кінетики синтезу карбаміду Альтшулер [7].
Іншим важливим фактором, який поки не вдається пояснити за допомогою існуючих теорій, є наявність виявленого Ченовет максимуму подачі реагентів. Слід зазначити, що при більш високих тисках синтезу (~ 400 ат.) Зазначений максимум зникає [7].
. Схема виробництва карбаміду
. 1 Блок - схема виробництва карбаміду і її опис
Блок - схема промислового виробництва карбаміду наведена на рис. 3.
Рис. 3. Блок - схем...
