Виробництво карбаміду (стр. 1 из 2)

ЗМІСТ

Вступ

1. Завдання

2. Виробництво карбаміду

3. Матеріальний баланс стадії синтезу карбаміду

4. Матеріальний баланс одержання плаву карбаміду

Список використаної літератури

Вступ

Тема контрольної роботи «Виробництво карбаміду» з дисципліни «Основи екології у технології неорганічних речовин».

Сьогодні реконструкція існуючих технологій виробництв у багатьох випадках пов’язана з підвищенням їх екологічної безпеки. При створенні нових технологій однією з основних задач є також підвищення екологічної безпеки. Тому знання принципів створення безвідходних і маловідходних технологій, а також основних методів утилізації відходів є необхідним для інженерно-технічного персоналу підприємств, раціоналізаторів та адміністративно-управлінського персоналу. Необхідні ці знання студентам також для більш досконалого виконання курсових і дипломних проектів.

Дана дисципліна базується на знаннях, отриманих при вивченні курсів загальної та неорганічно хімії, органічної хімії, фізики, хімічної технології неорганічних речовин, теоретичних основ ТНР, основ екології, загальної хімічної технології, процесів і апаратів хімічної технології.

Задачею курсу є вивчення принципів і методів створення нових безвідходних і маловідходних виробництв, а також підвищення екологічної безпеки існуючих виробництв, найбільш розповсюджених методів утилізації відходів. Основна увага приділяється питанням класифікації відходів, джерелам їх утворення, методам утилізації, підбору основного типового устаткування.

При виконані завдання треба:

1. Привести принципову схему процесу.

2. Розрахувати матеріальний баланс процесу 1 т речовини (першої в рівнянні хімічної реакції) при відомих умовах. Визначити коефіцієнти витрати сировини, кількісний та якісний склади відходів.

3. Використовуючи навчальну і науково-технічну літературу, запропонувати методи зниження кількості відходів, що утворюються, або методи їх утилізації. Привести технологічну схему найбільш раціонального варіанта процесу утилізації відходів з описом, або схему основного виробництва з новими режимно-технологічними або апаратурно-конструктивними рішеннями, спрямованими на зниження кількості відходів, що утворюються.

При виконанні завдання необхідно враховувати основний принцип екологізацїї техніки і технології – системний підхід. Він передбачає удосконалювання існуючих і розроблювальних природно-технічних систем на всіх рівнях ієрархії, починаючи з видобутку сировини і закінчуючи споживанням продукції з урахуванням взаємодії і взаємного впливу всіх складових. Саме системний підхід дозволяє забезпечити створення технічних систем з високими техніко-економічними характеристиками на кожнім окремо узятому ієрархічному рівні. В основу системної екологізації покладено наступні основні стратегічні принципи:

1. Економічні, технологічні та екологічні задачи необхідно вирішувати одночасно, підпорядковуючись єдиній стратегії екологізації економіки.

2. Екологізація економіки сьогодні звертає основну увагу та засоби не стільки на сферу споживання, скільки на удосконалення об’єктів, що являються фактичними або потенційними джерелами забруднення довкілля.

3. Успіх екологізації економіки здебільшого визначається наявністю достатньо підготовлених в області теорії та практики екологізації й екологічного менеджменту кадрів.

4. Створення цивілізованого екологічного ринку на регіональному рівні та у масштабах країни є необхідною умовою екологізації економіки.

Тактика реалізації цих стратегічних принципів базується на сполученні спеціальних підходів і організації технологічних процесів незалежно від галузі, до якої вони належать, з конкретними режимно-технологічними та апаратурно-конструктивними прийомами.

Системний підхід містить у собі одинадцять основних принципів екологізації техніки і технології та два основних тактичних прийоми.

Тактичні прийоми реалізації принципів системної екологізації

№	Тактичні прийоми реалізації	Режимно-технологічні						Апаратурно-конструктивні
	Принципи системної екологізації	надлишок менш токсичної речовини	мінімізація часу обробки	рециркуляція	суміщення	гетерогенизація	адаптивність	інтенсифікація	замкнутість структури	багатофункціональність
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1	Безвідходність через селективність	+	+	+	+	+	+	+
2	Локальне знешкодження викидів	+	+	+	+
3	Рекуперація	+	+	+
4	Утилізація відходів	+	+	+	+
5	Ресурсозбереження	+	+	+	+	+	+	+	+	+
6	Гнучкість	+	+	+	+	+	+	+	+	+
7	Комплексність	+	+	+	+	+	+
8	Багаторазовість використання ресурсів і енергії	+	+	+	+	+	+
9	Максимальна селективність синтезу і розділення	+	+	+	+	+	+	+
10	Екологізація освіти	+	+	+	+	+	+	+	+	+
11	Екологізація сфери споживання	+	+

Приведені дані свідчать, що тільки один з режимно-технологічних прийомів „суміщення” дозволяє реалізувати всі одинадцять і „рециркуляція” десять принципів системної екологізації техніки і технології. У свою чергу такі принципи системної екологізації техніки і технології, як ресурсозбереження, „гнучкість” та „екологізації освіти” дозволяють реалізувати всі режимно-технологічні та апаратурно-конструктивні прийоми екологізації техніки і технології, й тому є найважливішими.

Вивчення дисципліни „Основи екології у технології неорганічних речовин та виконання контрольної роботи дозволяє реалізувати принцип екологізація освіти.

1.Завдання

Технологічний процес, стадія	Умови
Виробництво карбаміду, стадія синтезу1) CO2+2NH3«NH2COONH42) NH2COONH4«CO(NH2)2+H2O3) CO2+2NH3«CO(NH2)2+H2O	Склад експанзерного газу (% мас.): СО2 – 96; інертні гази (N2) – 4.Надлишок аміаку – 125% від стехіометричної кількості.Ступінь перетворення карбамата амонію в карбамід – 70%.Ступінь конверсії CO2 -98%.

2. Виробництво карбаміду

Амід карбамінової кислоти NH₂COOH – карбамід (сечовина) СО(NH₂)₂ одержують з аміаку і диоксида вуглецю при Р=18-20МПа і Т=185-200⁰С. У результаті взаємодії в колоні синтезу утворюється плав, що містить 34-35% карбаміду, 18-19% карбамата амонію NH₂COONH₄, 34-35% аміаку і 10-11% води. Газова фаза містить непрореаговані аміак і СО₂, невеликі кількості водяної пари і продуктів реакції. Отриманий плав піддають дистиляції з метою розкладання карбамата з утворенням карбаміду, а також амонійних солей з відгоном аміаку, СО₂ і водяної пари.

У схемі з повним рідинним рециклом [1] частина надлишкового аміаку повертається в колону синтезу карбаміду в газоподібному виді, а останній аміак – з концентрованим вуглеаміачним водним розчином.

Для очищення аміаку від СО₂ і утворення вуглеаміачного розчину служить промивна колона, у яку надходять гази з ректифікаційних колон першої і другої ступіней дистиляції. Розчин повертається на синтез через змішувач, а газоподібний аміак прохолоджується водою в конденсаторі, скраплюється і надходить у збірник рідкого аміаку. Частина його відбирається на зрошення промивної колони для регулювання температури (90% аміаку входить у верхню, а 10% - у нижню частину промивної колони).

Гази ректифікаційної колони другої ступіні спочатку конденсуються і вводяться в промивну колону у виді розчину вуглеамонійних солей. Таким чином, система працює в замкнутому циклі, забезпечуючи підтримку в змішувачі колони синтезу постійного співвідношення NH₃:CO₂:H₂O у реакційній суміші приблизно 4:1:0,5.

Рис.1. Схема виробництва карбаміду з повним рідинним рециклом (відділення синтезу і дистиляції): 1 – конденсатор аміаку; 2 – холодильник аміачної води; 3 – колона синтезу; 4 – змішувач; 5 – промивна колона; 6 – плунжерний насос; 7 – ректифікаційна колона першої ступіні; 8 – підігрівник першої ступіні; 9 – сепаратор першої ступіні; 10,19,22,28,29 – відцентрові насоси; 11 – ректифікаційна колона другої ступіні; 12 – збірник олії; 13 – підігрівник другої ступіні; 14,17 – збірники розчину карбаміду; 15 – сепаратор другої ступіні; 16 – вакуум-випарник; 18 – конденсатор першої ступіні; 20 – вакуум-насос; 21 – конденсатор другої ступіні; 23 – напірний бак; 24 – абсорбер; 25 – збірник розчину амонійних солей; 26 – десорбер; 27 – холодильник; 30 – теплообмінник; 31 – випарник; к – конденсат; п пара.

3.Матеріальний баланс стадії синтезу карбаміду

У 1000 кг подаваного технічного діоксиду вуглецю знаходиться СО₂:

1000×0,96=960 кг,

інертних газів

1000×0,04=40 кг.

З урахуванням ступеня конверсії прореагує CO₂:

кг,

не прореагує CO₂

960–940,8=19,2 кг

Стехіометрична кількість аміаку по реакції (1) складе

940,8×2×17/44=726,98 кг

(де 44 – молекулярна маса діоксиду вуглецю).

Подавана надлишкова кількість аміаку

726,98×2,25=1635,71 кг.

У колоні утвориться карбамата амонію

940,8×78/44=1667,78 кг.

З урахуванням ступеня перетворення карбамата амонію на утворення карбаміду по реакції (2) витрачається карбамата амонію

1667,78× 0,7=1167,45 кг,

розкладається карбамата амонію по зворотній реакції (1)