оператор_ДПУ. Инструкция оператора дпу страница Всего страниц 130 утверждаю
 Скачать 324.61 Kb.
|
|
3.3.2 Характеристика производимой продукции Карбамид (NН2)2СО – диамид угольной кислоты, называемый также мочевиной, в чистом виде представляет собой бесцветные, не имеющие запаха кристаллы. Технический продукт – белые или желтоватые кристаллы. Широко применяется в сельском хозяйстве в качестве азотного удобрения и как составляющая кормовых добавок в животноводстве; а также в промышленности. Хорошо растворяется в воде, спирте и аммиаке. Взаимодействует с кислотами, образуя солеобразные соединения. Нитраты карбамида при нагревании разлагаются с взрывом. В зависимости от назначения карбамид производят двух марок: А – для промышленности; Б – для растениеводства, животноводства и розничной продажи. Массовую долю гигроскопической воды определяют по ГОСТу методом высушивания в сушильном шкафу или при помощи прибора с зеркальной инфракрасной лампой. Рассыпчатость определяется по ГОСТ 21560.5. Допускается внесение в карбамид стабилизирующих (кондиционирующих) добавок (карбамидоформальдегидной смолы, концентрата, сульфата аммония или других веществ, разрешенных государственными санитарными органами). Требования к качеству карбамида, предназначенного для экспорта, должны соответствовать требованиям договора (контракта) с покупателем. По физико-химическим показателям карбамид (мочевина) должен соответствовать нормам, указанным в ГОСТ 2081-2010. Таблица 2.1
Физико-химические свойства и константы карбамида Карбамид (мочевина) СО(NH2)2 – 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 242,2 Дж/г Плотность при температуре 20 оС 1,335 г/см3 Температура плавления при атмосферном давлении 132,7 оС Молярная теплоемкость при температуре 25 оС 93,27 кДж/моль•град Динамическая вязкость при температуре 132,7 оС 0,00258 Па•с Удельная электрическая проводимость при температуре 135 оС 0,00346 См/см Удельная теплота плавления 242,2 Дж/г Молярная теплота образования из простых веществ 333,675 кДж/моль Температура самовоспламенения 715 оС Температура воспламенения отсутствует до 220оС, выше которой карбамид разлагается с образованием трудно горючих веществ Насыпная плотность 0,75 г/см3 Угол естественного откоса 35о 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. 3.3.3 Карбамид хорошо растворяется в воде. При повышении температуры его растворимость повышается. Таблица 2.2 – 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 2.3 – Растворимость карбамида в жидком аммиаке в зависимости от температуры
При температуре 30 оС 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 2.4 – Давление паров над насыщенными растворами карбамида в жидком аммиаке и над жидким аммиаком
3.3.4 Твердый карбамид, нагретый под вакуумом до температуры 120–130 оC, возгоняется без разложения. Нагревание сухого карбамида при атмосферном давлении до температуры более 132,7 оС приводит к образованию биурета, а при температуре 180–190 оС –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 оС. Практически при температуре менее 80 оС раствор карбамида в воде можно считать вполне устойчивым, но при температуре 90 оС 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 оС, 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, оС: 50 80 100 Скорость образования биурета, %/ч: 0,003 0,04 0,115 Для технического карбамида скорость образования биурета при температуре 100 оС 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 Температура кипения водных растворов карбамида при различных давлениях в градусах Цельсия. Таблица 2,5
Температура кристаллизации растворов карбамида при различных концентрациях Таблица 2.6
Плотность и вязкость насыщенных водных растворов карбамида Таблица 2.7
Вязкость концентрированных растворов карбамида (более 75 %) приближается к вязкости воды при низких температурах 0–10оС. 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. 3.3.5 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 2.8. Таблица 2.8
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 стабилизирующей добавкой КФК (КФС) гигроскопичность продукта снижается, слеживаемость уменьшается. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||