1. История предприятия 5 Общая характеристика производства 9
 Скачать 101.55 Kb.
|
2.Общая характеристика производстваНаименование производства «Установка производства карбамида мощностью 500 000 т/год», расположена на промышленной площадке ОАО «Череповецкий «Азот», г. Череповец, Вологодская область, Российской Федерации. Год ввода в эксплуатацию Год ввода в эксплуатацию – 2015 г. Мощность производства Проектная мощность производства карбамида в виде прил–гранул составляет: – годовая мощность установки карбамида – 500 000 т; – суточная производительность карбамида – 1500 т; – режим работы – непрерывный; – число часов работы в год – 8000. Количество технологических линий (потоков), стадий Производство карбамида состоит из одной технологической линии, состоящей из: – компрессии СО2; – синтеза карбамида; – рециркуляции; – концентрирования раствора карбамида. Метод производства Установка работает с полным рециклом со стриппинг процессом в токе диоксида углерода по лицензии голландской фирмы «Стамикарбон». Карбамид получается взаимодействием газообразного диоксида углерода и жидкого аммиака в узле синтеза при температуре от 170 до 185 0С и давлении от 13,5 до 14,5 МПа. Процесс синтеза карбамида основан на новом усовершенствованном технологическом процессе фирмы «Стамикарбон». Синтез карбамида будет осуществляться в горизонтальном реакторе, в упрощенной секции синтеза высокого давления. В одном корпусе реактора скомбинированы две технологические операции: Конденсация аммиака и углекислого газа и их преобразование в карбамат, обезвоживание карбамата и его преобразование в карбамид. В горизонтальный реактор поступают газы из стриппера, жидкостный рецикл раствора карбамата из секции рециркуляции низкого давления и свежий аммиак от насоса аммиака ВД. Тепло конденсации используется в качестве ускорителя обезвоживающей реакции и для создания пара в пучке труб. Пар низкого давления используется для технологического обогрева в секциях рециркуляции НД и выпаривания. Часть пара НД используется на установке карбамида для десорбции и трассировки. Избыточный пар выделяется через глушитель шума пара НД, в атмосферу. Карбамат, присутствующий в растворе карбамида из стриппера, отделяется в секции низкого давления и рециклируется обратно в секцию синтеза. Раствор карбамида упаривается в двухступенчатой выпарке и плав приллируется в грануляционной башне. Прил–гранулы карбамида транспортируются через ленточный конвейер потребителю или на склад, предназначенный для хранения карбамида насыпью. Для предотвращения слеживаемости предусмотрена система поверхностной обработки прил–гранул карбамида. Предприятия, выполнявшие проект В разработке проекта производства приллированного карбамида принимали участие следующие проектные организации: – генеральный проектировщик – ОАО НИИК, г. Дзержинск; – разработчик технологической части – фирма АО «Хемопроект» (Прага). Предприятие, выполнявшее функции генерального проектировщика Функции генерального проектировщика выполняло Открытое акционерное общество научно–исследовательский и проектный институт карбамида и продуктов органического синтеза ОАО НИИК, г. Дзержинск, Нижегородской области, РФ. Предприятие - разработчик проекта технологической части Разработчиком проекта технологической части является Открытое акционерное общество «Научно–исследовательский и проектный институт карбамида и продуктов органического синтеза ОАО НИИК», г. Дзержинск, Нижегородской области, РФ. Предприятие - разработчик технологического процесса Разработчиком технологического процесса является фирма АО «Хемопроект» (Прага). На основе стриппинг–процесса соответственно лицензии и ноу-хау голландской фирмы « Стамикарбон». 3.Характеристика производимой продукцииТехническое наименование продукта – карбамид (мочевина). Наименование государственного стандарта Производство предназначено для выпуска мочевины, получаемой из аммиака и диоксида углерода в соответствии с требованиями Госстандарта России по утвержденному технологическому регламенту. Качество выпускаемой мочевины должно соответствовать требованиям ГОСТ 2081-2010. Физико–химические показатели карбамида По физико–химическим показателям карбамид должен соответствовать нормам ГОСТа 2081-2010, указанным в таблице 3.1. Таблица 3.1
По физико-химическим показателям карбамид марки Б для животноводства должен соответствовать требованиям и нормам, указанным в таблице 3.1.1. Таблица 3.1.1
Допускается внесение в карбамид стабилизирующих (кондиционирующих) добавок (карбамидоформальдегидной смолы (концентрата), сульфата аммония или других веществ, разрешенных государственными санитарными органами), обеспечивающими сохранность товарных свойств продукта при транспортировании и хранении. При использовании стабилизирующих (кондиционирующих) добавок допускается массовая доля азота в пересчете на сухое вещество не менее 45,5 %. Внесение стабилизирующих (кондиционирующих) добавок в карбамид марки Б для животноводства допускается только по согласованию с потребителем. Технология производства карбамида исключает возможность образования и накопления примесей токсичных элементов, в том числе свинца, мышьяка, кадмия, ртути и радионуклидов природного и техногенного происхождения, поэтому для карбамида регламентация их не требуется. Требования к качеству карбамида, предназначенного для экспорта, должны соответствовать требованиям договора (контракта) с иностранным покупателем. Физико-химические свойства и константы Карбамид (мочевина) (NН2)2СО – гранулы белого или слабо окрашенного цвета - представляет собой амид карбаминовой кислоты Н2NСООН, или диамид угольной кислоты Н2СО3. NН2 Структурная формула: О=С< NН2 Относительная молекулярная масса …………………………….…. 60,05 Удельная теплота растворения в воде, Дж/г ………………………. 242,2 Плотность при температуре 200С, г/см3...………………………….. 1,335 Температура плавления при атмосферном давлении, 0С …………… 132,7 Молярная теплоемкость при температуре 250С , кДж/моль град …. 93,27 Динамическая вязкость при 132,70С, Па·с ………………………….. 0,00258 Удельная электрическая проводимость при 1350С, См/см ………… 0,00346 Удельная теплота плавления, Дж/г …………………………………... 242,2 Молярная теплота образования из простых веществ, кДж/моль ….. 333,675 Температура самовоспламенения, 0С ……………………………….. 715 Насыпная плотность, г/см3 …………………………………………… 0,75 Угол естественного откоса, градусы …..…..………………………... 35 Водные растворы карбамида обладают слабощелочными свойствами. Свойства, характеризующие пожаро-взрывоопасность и токсичность готового продукта, сырья и полуфабрикатов приводятся в разделе «Безопасная эксплуатация производства». При взаимодействии карбамида с кислотами образуются солеобразные соединения. Например, с азотной кислотой карбамид образует нитрат карбамида (СО(NН2)2·НNО2) - малорастворимые в воде кристаллы, разлагающиеся при нагревании с взрывом. При обработке карбамида фосфорной кислотой образуется фосфат карбамида (СО(NН2)2·Н3РО4)- ромбические кристаллы, хорошо растворимые в воде, фосфат карбамида используется в производстве сложных удобрений. С некоторыми солями карбамид образует комплексные соединения. При смешивании в определенных соотношениях с аммиачной селитрой карбамид образует комплексные соединения более растворимые, чем каждая соль в отдельности. Карбамид образует комплексные соединения также с нормальными углеводородами и их производными. После фильтрования каждый компонент, входящий в полученный комплекс, выделяется количественно. Это свойство карбамида используется в нефтяной промышленности для очистки масел. Реагируя с формальдегидом при нагревании в присутствии щелочи, карбамид образует различные высокомолекулярные продукты, которые применяются в промышленности для изготовления пластических масс. Продукт, полученный путем конденсации карбамида с формальдегидом в кислой среде, представляет собой карбамидоформальдегидное удобрение с массовой долей азота не более 40 %, большая часть которого находится в трудно растворимой форме. Карбамид хорошо растворяется в воде. При повышении температуры его растворимость повышается. Таблица 3.2 – Растворимость карбамида в воде в зависимости от температуры
Значительно труднее карбамид растворяется в спиртах, мало растворим в эфире и не растворим в хлороформе. Карбамид легко растворяется в жидком аммиаке, образуя соединение СО(NН2)2·NН3, с массовой долей карбамида 77,9 % и массовой долей аммиака 22,1 %, существующее только в растворах. С повышением температуры растворимость карбамида в аммиаке значительно возрастает. Таблица 3.3 – Растворимость карбамида в жидком аммиаке в зависимости от температуры
При температуре 30 0С и выше карбамид растворяется в жидком аммиаке лучше, чем в воде. В отличие от жидкого аммиака раствор карбамида в нем более электропроводен. Растворение карбамида в жидком аммиаке связано с понижением давления паров над насыщенным раствором карбамида, по сравнению с давлением паров аммиака над чистым аммиаком. Таблица 3.4 – Давление паров над насыщенными растворами карбамида в жидком аммиаке и над жидким аммиаком
Твердый карбамид, нагретый под вакуумом до температуры 120–130 0C, возгоняется без разложения. Нагревание сухого карбамида при атмосферном давлении до температуры более 132,7 0С приводит к образованию биурета, а при температуре 180–190 0С –циануровой кислоты, аммелида и др. Предполагаемый механизм разложения карбамида довольно сложен. Сначала происходит изомеризация карбамида в цианат аммония, который диссоциирует на аммиак и циановую кислоту, которая при взаимодействии с карбамидом образует биурет. Реагируя с карбамидом биурет превращается в циануровую кислоту (НОСN)3. Амиды этой кислоты – аммелин, аммелид и меламин – образуются действием на нее выделившимся аммиаком. При наличии избытка аммиака скорость разложения карбамида уменьшается. Водные растворы карбамида менее стабильны, чем чистый карбамид, гидролиз и разложение их начинается уже при температуре 60 0С. Практически при температуре менее 80 0С раствор карбамида в воде можно считать вполне устойчивым, но при температуре 90 0С указанные реакции протекают с заметной скоростью. При кипении раствора карбамида скорость его гидролиза сильно возрастает, так как выделяющиеся в результате разложения аммиак и диоксид углерода удаляются из системы и равновесие реакции сдвигается в сторону образования аммиака NН3 и диоксида углерода СО2. Это приводит к тому, что при выпаривании растворов карбамида некоторое количество его (2–3 %) обычно теряется. Если нагреть раствор при атмосферном давлении до температуры более 80 0С, карбамид гидролизуется в аммонийную соль карбаминовой кислоты или карбамат аммония СО(NН2)2+Н2О=Н2NСООNН4 Растворяясь в воде, карбамат аммония частично образует карбонат аммония, который диссоциирует затем в бикарбонат аммония, распадающийся далее на СО2, NН3, Н2О: Н2N-CОО-NН4+Н2О(NН4)2СО3 (NН4)2СО3NН4НСО3+NН3 NН4НСО3СО2+NН3+Н2О Полнота протекания реакции гидролиза зависит от температуры и продолжительности процесса. Степень гидролиза карбамата аммония значительно снижается в присутствии аммиака. При нагревании водных растворов карбамид, независимо от гидролиза, с заметной скоростью подвергается термическому разложению. При этом выделяется аммиак и образуется биурет: 2(Н2N-СО-NН2)Н2N-СО-NН-СО-NН2+NН3 Присутствие биурета в карбамиде нежелательно, так как он вредно действует на растения. Степень превращения карбамида в биурет, при прочих равных условиях, зависит только от температуры. Влияние ее на скорость образования биурета характеризуется следующими данными (для чистого карбамида): Температура, 0С: 50 80 100 Скорость образования биурета, %/ч: 0,003 0,04 0,115 Для технического карбамида скорость образования биурета при температуре 100 0С составляет 0,1 %/ч. В этом случае снижение скорости разложения карбамида является следствием присутствия в нем загрязнений. В производстве карбамида из аммиака и диоксида углерода образование биурета наблюдается в равной степени на всех стадиях процесса. Благоприятными условиями для образования биурета являются: – удаление аммиака из сферы реакции; – высокая температура; – длительное пребывание концентрированных растворов карбамида при высоких температурах. На стадии синтеза карбамида биурет образуется в небольших количествах, так как в присутствии избытка аммиака степень разложения карбамида уменьшается. Увеличение количества биурета наблюдается на стадиях дистилляции, это связано с применением теплоносителя - пара, что способствует местному перегреву раствора. Выпаривание раствора карбамида для переработки его в гранулированный продукт протекает при высоких температурах, что вызывает значительное разложение карбамида и образование биурета. Поэтому очень важно добиться сокращения пребывания раствора на этих стадиях, а в узле выпаривания максимально понизить температуру кипения раствора Таблица 3.5 – Температура кипения водных растворов карбамида при различных давлениях в градусах Цельсия
Таблица 3.6 – Плотность и вязкость насыщенных водных растворов карбамида
Вязкость концентрированных растворов карбамида (более 75 %) приближается к вязкости воды при низких температурах 0–10 0С. В растворах сильных кислот карбамид ведет себя как слабое основание, в растворах сильных оснований – как слабая кислота. При взаимодействии карбамида с кислотами и щелочами в водном растворе происходит его гидролиз. По гигроскопичности карбамид очень близок к сульфату аммония. Он менее гигроскопичен, чем такие удобрения как аммиачная селитра и нитрат кальция. Для карбамида гигроскопические точки характеризуются данными, указанными в таблице 3.7. Таблица 3.7
Карбамид, с массовой долей влаги 0,2–0,3%, практически не слеживается, хорошо рассыпается и рассеивается. Карбамид способен слеживаться при длительном хранении во влажном (массовая доля влаги 0,5–1%) состоянии. Влага образует с карбамидом насыщенный раствор. При остывании раствора растворимость карбамида в воде уменьшается, и из насыщенного раствора выделяются кристаллы, которые, срастаясь, постепенно образуют монолитную массу. Слеживаемость карбамида, как и другого любого удобрения, вызывает большие затруднения при хранении, транспортировке и внесении в почву. Выше приведенные данные характеризуют чистый карбамид. При покрытии карбамида стабилизирующеми добавками Стабикарб МГ 1 или КФК (КФС) гигроскопичность продукта снижается, слеживаемость уменьшается. Область применения В сельском хозяйстве карбамид применяется в качестве азотного удобрения, содержащее азот в амидной форме (в составе NН2 - группы). По сравнению с другими твердыми азотными удобрениями карбамид содержит наибольшее количество азота, это, в основном, и определяет экономическую целесообразность его использования в сельском хозяйстве в качестве удобрения. Массовая доля азота в различных азотных удобрениях в процентах составляет: сульфат аммония ………….. 21,1 хлористый аммоний ………. 26,1 аммиачная селитра ………... 35,0 карбамид …………………… 46,246,3 По своим физико-химическим свойствам карбамид обладает рядом преимуществ перед широко используемой в качестве удобрения аммиачной селитрой: не взрывоопасен, менее гигроскопичен и не так сильно слеживается. Карбамид можно применять также для внекорневой подкормки растений, так как он, в отличие от аммиачной селитры, не вызывает ожогов листьев. При внекорневой подкормке фруктовых деревьев раствором карбамида достигаются хорошие результаты. В сельском хозяйстве ряда стран карбамид употребляется в виде водных растворов, часто в смеси с нитратом аммония, аммиаком и другими азотсодержащими соединениями. В сельском хозяйстве карбамид используется и в качестве азотсодержащей добавки к кормам жвачных животных. В промышленности карбамид применяется в виде карбамидоформальдегидных полимеров в производстве пластических масс, синтетических клеев, а также при получении составов для пропитки тканей с целью повышения их прочности, для обработки бумаги с целью улучшения ее механических свойств и т.д. Карбамид широко применяется также в фармацевтической промышленности для приготовления разного рода успокаивающих, снотворных и других лекарств, а также при изготовлении дезинфицирующих средств, косметических кремов, зубных паст и т.п. В нефтяной промышленности карбамид используется для депарафинизации дизельного топлива и масел, в деревообрабатывающей промышленности для пропитки древесины и придания ей большей стойкости, в кожевенной промышленности – для дубления белых кож и т.д. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||