Технологическая схема производства карбамида (мочевины)

Промышленный синтез карбамида проводят без катализаторов, под давлением 18-20 МПа, в интервале температур 180-200ºС.

Для увеличения выхода продукта применяют двойное количество аммиака по сравнению с теоретическим. Выход мочевины достигает 60-70%.

Реакцию проводят в колонне синтеза высотой 24 м и диаметром 1,5 м (Рис. 6.7).

Колонна синтеза представляет собой толстостенный корпус из легированной стали, внутри которой находятся два защитных цилиндра: наружный и внутренний. Цилиндры предохраняют корпус колоны от карродирующего действия реакционной среды и от перегрева.

1) В колонну часть жидкого аммиака подают снизу, он поступает вверх в кольцевое пространство между корпусом колонны и наружным цилиндром, а затем вниз между обоими цилиндрами, защищая тем самым корпус от реакционной смеси. Затем жидкий аммиак поступает во внутренний цилиндр – реакционную зону синтеза.

Рис. 6.7. Упрощённая схема синтеза мочевины с полным жидкостным рециклом NH₃ CO₂: 1 - колонна синтеза; 2 - смеситель; 3, 4 - ректификационные колонны; 5 - промывная колонна; 6 - насос.

2) Кроме этого в реакционную зону синтеза из смесителя под давлением 18-20 МПа и температуре 180-200ºС поступает смесь, состоящая из жидкого аммиака и оксида углерода (IV).

3) Сюда же подаётся циркуляционный раствор аммонийных солей: карбоната аммония (NH₄)₂CO₃ и гидрокарбоната аммония NH₄НCO₃ из промывной колонны.

Процесс образования карбамата и мочевины протекает (за 30-40 минут) непрерывно и автотермично.

4) Реакционная масса поднимается снизу вверх, и из верхней части колонны отводится плав, содержащий карбамид, неразложившийся карбомат аммония и избыточный аммиак.

Для выделения мочевины плав пропускают последовательно через две ректификационные колоны.

5) В первой колоне с насадкой из колец вследствие снижения давления отгоняется избыточный аммиак и разлагается часть карбамата до карбамида, во второй колонне разложение заканчивается.

6) Парогазовая смесь из ректификационных колон, содержащую NH₃, CO₂ и пары воды подают в промывную колонну, орошаемую водой и жидким аммиаком.

7) В промывной колонне образуется водный раствор углеаммонийных солей. Концентрированный раствор углеаммонийных солей из промывной колонны возвращают в колонну синтеза.

8) Выходящий из колонны водный раствор мочевины выпаривают в вакууме.

9) Полученный плав карбамида, содержащий 98-99% (NH₂)₂CO, гранулируют в грануляционной башне путём разбрызгивания.