Производство карбамида - Курсовая работа

Все эти элементы относятся к группе макроэлементов («Макрос» по-гречески - большой), так как они поглощаются растениями в значительных количествах. Кроме того, растениям необходимы другие элементы, хотя и в очень небольших количествах. При полном отсутствии любого элемента в почве растение не может расти и развиваться нормально. Растения для образования своих органов - стеблей, листьев, цветков, плодов, клубней - используют минеральные питательные элементы в разных соотношениях. Карбамид представляет собой бесцветные кристаллы легко растворимые в воде, спирте, жидком аммиаке, сернистом ангидриде.Карбамид является весьма реакционно-способным соединением, образует комплексы со многими соединениями, например с перекисью водорода, которые используются как удобная и безопасная форма «сухой» перекиси водорода. Способность мочевины образовывать комплексы включения с алканами используется для депарафинизации нефти. При нагревании до 150-160°C карбамид разлагается с образованием биуретана, аммиака, углекислого газа и др. продуктов. Карбамид легко конденсируется с формальдегидом, что обуславливает широкое его применение в производстве смол. Химические свойства карбамида обуславливают широкое его применение в химической промышленности в синтезе карбамидо-альдегидных (в первую очередь карбамидо-формальдегидных) смол, широко использующихся в качестве адгезивов, в производстве древесно-волокничтых плит (ДВП) и мебельном производстве.Отраслевую периодику, используемую, в частности, для определения уровня техники в исследуемой области, достаточно просматривать на глубину до 5 лет (без учета прогноза технического уровня). Способ синтеза карбамида из аммиака и углекислоты в колонне синтеза с газожидкостным рециклом, при котором поток водного раствора углеаммонийных солей (УАС) из зоны дистилляции направляют сверху или снизу в середину колонны синтеза, содержащую вертикальный цилиндрический корпус, размещенную на внутренней поверхности футеровку из коррозионно-стойкого материала, смеситель и штуцеры ввода и вывода реагентов и имеющую расположенный внутри перфорированный трубопровод, отверстия которого размещены попарно по периметру трубопровода на уровне середины колонны под углом 20-60°С к центральной оси колонны. Патентообладатель(и): Открытое акционерное общество Новомосковская акционерная компания "Азот"15.02.2001 Дата публикации 10.09.2001 Изобретение относится к аппаратурному оформлению проведения процессов в газожидкостной среде и может быть использовано для синтеза карбамида из аммиака и диоксида углерода при повышенных температурах и давлениях. Сущность изобретения заключается в том, что в колонне синтеза карбамида, содержащей вертикальный цилиндрический корпус, размещенную на внутренней поверхности футеровку из коррозионно-стойкого материала, массообразное устройство и штуцеры ввода и вывода реагентов, массообменное устройство выполнено в виде соединенных последовательно сопла, приемной и смешивающей камер, диффузора, установленных на штуцере ввода реагентов и заключенных в перфорированный кожух. (CH) 15.02.1995 Дата публикации 10.12.1999 Изобретение относится к реактору для двухфазных реакций, в частности для синтеза мочевины при высоких давлении и температуре, а также к способу его модернизации.Конструкция аппарата приведена на рисунке1.Теоретический расход аммиака и двуокиси углерода на 1 т 100% - ой мочевины m(NH3) = n •MNH3 •m(CONH2)2/MCO(NH2)2 [1 c.244] где MNH3 - молярная масса аммиака MNH3 = 17 кг/кмоль m(CONH2)2 - масса карбамида m(CONH2)2 = 1000кг n - стехиометрический коэффициент n = 2 В колонне синтеза с учетом потерь на 1 т. готовой продукции должно получиться мочевины Практический расход аммиака и углекислоты на 1 т. мочевины (без учета примесей в аммиаке и двуокиси углерода) m2(NH3) = m(NH3) •1,15•n•100/MCO(NH2)2 = 555,34•1,15•2•100/60 = 2128,8 кг m2(CO2) = m(CO2) •1,15•100/MCO(NH2)2 = 718, 66•1,15•100/60 = 1377,43 кг В колонне образуется карбамата аммония m(NH2COOONH4) = m2(CO2) • MNH2COOONH4/ MCO2 [1 c.244] где MNH2COOONH4 - молярная масса карбамата аммония При превращении карбамата аммония в мочевину по реакции (2) выделится вода m(H2О) = m(NH2COOONH4) •(MH2О/MNH2COOONH4) •(MCO(NH2)2/100) [1 c.245] m(H2О) = 2441,8 •18/78 •600/100 = 388,09 кг1.1 Тепло, поступающее с СО2: Q1 = m2(CO2)·C(CO2)·T [1 c.249] где C(CO2) - теплоемкость СО2 при Т 1.2 Тепло, поступающее с жидким аммиаком: Q2 = m2(NH3) ·С(NH3) ·Т [1 c.249] где С(NH3) - теплоемкость NH3 при Т 1.3 Тепло образования карбамата аммония: Q3 = m1(NH2COOONH4)/ MNH2COOONH4 ·(q1 - q2) [1 c.249] где q1 - теплота образования твердого карбамата аммония из газообразных NH3 и CO2 q1 = 38000 ккал/кг ·моль q2 - теплота плавления карбамата q2 = 18 500 ккал/кг ·моль Q4 = m(NH4OH)/MNH4OH ·q3 [1 c.249] где q3 - теплота образования гидрата аммония q3 = 2538 ккал/кг ·моль 2.2 На подогрев образующегося карбамата аммония: Q2 = m1(NH2COOONH4) · С(NH2COOONH4) ·(Тк - Тсм) [1 c.250] где С(NH2COOONH4) - теплоемкость карбамата аммонияРасчетная температура равна те

Содержание

Введение

1. Свойства карбамида и его технические характеристики

2. Область применения карбамида

3. Патентный поиск

4. Технология производства карбамида

5. Конструкция аппарата

6. Технологический расчет

6.1. Материальный баланс

6.2. Тепловой баланс

7. Механические расчеты

7.1. Выбор конструкционного материала и допускаемых напряжений

7.2. Расчет толщины стенки корпуса колонны

7.3. Расчет толщины стенки эллиптического днища корпуса

7.4. Расчет плоской крышки корпуса

7.5. Расчет затвора соединения фланца с плоской крышкой корпуса

7.6. Расчет фланца

7.7. Выбор тарелок. Определение гидравлического сопротивления колонны

7.8. Расчет массы аппарата

7.9. Расчет аппарата на сейсмическую нагрузку

7.10. Расчет опоры аппарата

Заключение

Список использованных источников

Минеральные удобрения - источник различных питательных элементов для растений и свойств почвы, в первую очередь азота, фосфора и калия, а затем кальция, магния, серы, железа. Все эти элементы относятся к группе макроэлементов («Макрос» по-гречески - большой), так как они поглощаются растениями в значительных количествах. Кроме того, растениям необходимы другие элементы, хотя и в очень небольших количествах. Их называют микроэлементами («Микро» по-гречески - маленький). К микроэлементам относятся марганец, бор, медь, цинк, молибден, йод, кобальт и некоторые другие. Все элементы в равной степени необходимы растениям. При полном отсутствии любого элемента в почве растение не может расти и развиваться нормально. Все минеральные элементы участвуют в сложных преобразованиях органических веществ, образующихся в процессе фотосинтеза. Растения для образования своих органов - стеблей, листьев, цветков, плодов, клубней - используют минеральные питательные элементы в разных соотношениях.

Целью данного проекта является подробное рассмотрение процесса производства минерального удобрения - карбамида, конструирование и расчет колонны синтеза карбамида.

Исходные данные: Диаметр колонны 2000 мм

Высота колонны 29000 мм

Плотность аммиака 910 кг/м3

Плотность углекислоты 1,98 кг/м3

Плотность карбамида 900 кг/м3

Расход аммиака 6,8·10-3 м3/с

Расход углекислоты 2 м3/с

Расход карбамида 3,6·10-3 м3/с

1.Свойства продукта и технические характеристики

Карбамид представляет собой бесцветные кристаллы легко растворимые в воде, спирте, жидком аммиаке, сернистом ангидриде. Температура плавления 132,7°C, плотность 1,33·103 кг/м3.

Карбамид при нормальных условиях пожаро- и взрывобезопасен, не токсичен.

Карбамид упаковывают в клапанные бумажные и полимерные мешки по нормативно-технической документации. Навалом в железнодорожные вагоны типа «хоппер», минераловозы, а также в специализированные металлические контейнеры. Для розничной торговли продукт упаковывают в полиэтиленовые пакеты, массой не более 3 кг. Хранят в закрытых сухих складских помещениях. Контейнеры с карбамидом и транспортные пакеты допускается хранить на открытых площадках.

Транспортируют в упакованном виде и насыпью всеми видами крытого транспорта, кроме воздушного.

Выпускают карбамид двух марок: А - для использования в химической промышленности и животноводстве, и Б - для использования в сельском хозяйстве.

В нижеследующей таблице кратко представлены технические требования к карбамиду согласно ГОСТ 2081-92.

Технические характеристики карбамида (согласно ГОСТ 2081-92)

Технические характеристики Марка А Марка Б

I сорт высший сорт I сорт II сорт

Внешний вид Белые и слабоокрашенные гранулы

Массовая доля: Азота в пересчете на сухое вещество, %, не менее 46,2 46,2 46,2 46,2

Биурета, %, не более 1,4 1,4 1,4 1,4

Воды, %, не более метод высушивания 0,3 0,3 0,3 0,3 метод Фишера 0,6 0,5 0,5 0,6

Свободного аммиака, %, не менее 0, 03

Гранулометрический состав, массовая доля гранул размером, %: от 1 до 4 мм, не менее 94 94 94 от 2 до 4 мм, не менее 70 50 менее 1 мм, не более 3 5 5 остаток на сите 6 мм, не более отсутствует

Рассыпчатость, %, не менее 100 100 100

Статическая прочность гранул, кгс/гранулу, не менее 0,7 0,5 0,3

Конденсирующая добавка: Карбамидоформальдегидная смола, % 0,2-0,5