льнюється розкладання карбамат амонію з утворенням побічних продуктів. Крім того, надмірна аміак зменшує корозію апаратури. Однак при виборі співвідношення NH 3: СО 2 в вихідної суміші слід враховувати, що надмірна аміак або повинен бути повернутий у цикл, або перероблений в інші продукти, наприклад в нітрат амонію. Рециркуляція аміаку пов'язана з ускладненням виробництва і зростанням капітальних витрат і експлуатаційних витрат. При переробці же надлишкового аміаку в амонійну селітру кількість її набагато перевищує кількість вироблюваного карбаміду - на 1 т карбаміду виходить 5-8 т і більше селітри. Практично в цьому випадку виробництво карбаміду стає невеликим придатком до виробництва селітри. [8]
.3 Огляд існуючих методів виробництва і обґрунтування вибору методу виробництва
У результаті синтезу карбаміду утворюється плав, що складається з води, карбаміду, карбамат і карбонатів амонію і надлишку NH 3. Плав далі піддають дистиляції для термічного розкладання карбамат і карбонатів і витягу не перетворилися на карбамід NH 3 і СО 2, а одержуваний водний розчин карбаміду переробляють в твердий продукт.
Промислові способи виробництва карбаміду розрізняються не стільки умовами синтезу (t, P, ставлення NH 3: CO 2: Н 2 О), скільки методами уловлювання та використання газів дистиляції плава - суміші NH 3 з СО 2, ступінь перетворення якої в карбамід не перевищує відповідно 50 і 70%.
Відомі технологічні схеми отримання карбаміду з NH 3 і СО 2, засновані на наступних процесах [9]:
- однопрохідний процес, при якому отгонку з плава надлишкового аміаку і розкладання карбамат амонію проводять дроселюванням до атмосферного тиску і підігрівом. Весь виділений в газову фазу аміак переробляють в інші продукти (нітрат, сульфат або карбонат амонію);
- процес з частковим рециклом аміаку, в якому шляхом дроселювання до 1,6-1,8 МПа відганяють значну частину надлишкового аміаку. Останній конденсують і повертають у цикл. Остаточну отгонку аміаку і розкладання карбамат амонію ведуть при атмосферному тиску з переробкою виділеного аміаку в побічні продукти;
- процес з роздільним поверненням в цикл аміаку і діоксиду вуглецю, заснований на селективному витяганні одного з компонентів з газової фази, одержуваної при дистиляції під атмосферним тиском;
- процес з рециркуляцією розчину або суспензії вуглеамонійних солей, так званий рідинний рецикл;
- процес з рециркуляцією гарячих газів;
- стріппінг-процес, в якому отгонку надлишкового аміаку і розкладання карбамат амонію проводять у струмі аміаку або діоксиду вуглецю при тиску синтезу;
- інтегральний процес, заснований на об'єднанні схем виробництва аміаку і карбаміду.
В даний час у світі експлуатуються в основному схеми з «рідинним рециклом» як із застосуванням, так і без застосування стріппінг. У цих схемах залежно від умов можливе часткове або повне замикання рецикла. У значно меншому обсязі використовуються схеми з частковим рециклом аміаку, і повністю вийшов з ужитку однопрохідний процес.
Рідинний рецикл у вигляді водних розчинів вуглеамонійних солей (УАС) був розроблений Міллером, який запропонував вести процес синтезу карбаміду в присутності значного надлишку аміаку (мольної співвідношення NH 3: CO 2=7,5). Більшу частину аміаку повертають у процес після першого ступеня дистиляції. Газову фазу після другого ступеня дистиляції, що містить NH 3 і СО 2, поглинають водою і повертають у цикл у вигляді розчину УАС [7]. У подальшому в цей процес було внесено багато удосконалень, значно підвищили його ефективність. Різні фірми запатентували способи та схеми виробництва карбаміду.
Спосіб «Стамікарбон» (Голландія) полягає в тому, що освіта реціркуліруемого розчину УАС здійснюється під тиском в першій ступені дистиляції (малюнок 1.3.1). Це дозволяє знизити вміст води в суміші, що надходить в реактор, і тим самим збільшити питому з'їм карбаміду в порівнянні з процесом Міллера. Технологічний режим синтезу: тиск 19-20 МПа, температура 453-563 К, мольної співвідношення NH 3: CO 2: H 2 O=2,8-4,0: 1: 0,5-0,6 [10].
За способом «Монтекатіні» (Італія) синтез карбаміду проходить при тиску 20 МПа, температурі 453-463 К, мольної співвідношення NH 3: CO 2: H 2 O=5: 1: 0,54 [ 11].
Спосіб виробництва карбаміду японської фірми «Тойо Коацу» відрізняється застосуванням підвищеного тиску синтезу 23,0-25,0 МПа при підтримці 453-463 К і мольному співвідношенні NH 3: CO 2: H 2 O=3 , 7-4,0: 1: 0,4 [11].
Описані схеми з'явилися основою для подальшого удосконалення технології та створення великих сучасних агрегатів.
