Технология получения карбамида

Процесс получения карбамида основан на взаимодействии аммиака и диоксида углерода. Реакция взаимодействия, при этом, протекает при температуре 170-185 °С и давлении 13,314,5 МПа в соответствии с уравнениями [1-5]:
2NН3 + СО2 NН4СООNН2 + 125,6 кДж/моль (1.1)
NН4СООNН2 СО(NН2)2 + Н2О – 15,49 кДж/моль(1.2)
Мольное соотношение компонентов, при этом, следующее: NН3: СО2 : Н2О = (2,93,1):1:0,45 - в жидкой фазе и NН3 : СО2 = (2,73,4):1 - в газовой фазе [1]. Технологическая схема синтеза карбамида представлена на рисунке 1.1 [2].
Рисунок 1.1 - Технологическая схема производства карбамида [2]
Согласно технологической схеме (рисунок 1.1), предварительно очищенный от примесей, газообразный диоксид углерода (СО2) с добавлением небольшого количества кислорода (О2) подают в компрессор (1). В смеситель (2) подают смесь, содержащую аммонийные соли, газообразную двуокись углерода (СО2) и жидкий аммиак. Полученную смесь направляют в колонну синтеза (3) [2,3].
Блок дистилляции включает в себя аппараты трёх видов: сепараторы (7 и 12), ректификационные колонны (5 и 10) и подогреватели (6 и 11). Плав карбамида, выходя из колонны синтеза (3) дросселируется на выходе из вентиля (4), далее направляется в ректификационную колонну первой ступени (5). Из раствора плава карбамида, под давлением 16-17 кПа и с температурой 110-120 оС в верхней секции аппарата, путём разложения карбамата выделятся свободный аммиак и газообразные продукты [3].
На выходе из сепаратора первой ступени (7) раствор карбамида, содержит свободный аммиак и карбамат аммония, проходя через дроссельный вентиль (9) дросселируется до 0,3 МПа и проходит через ректификационную колонну второй ступени (10)

. Ректификационные колонны первой и второй ступени одинаковы по устройству. В подогревателе второй ступени (11) раствор нагревается до 135-143оС. Газ, охлаждаемый водой конденсируется в конденсаторах первой (15) и второй ступени (16). Полученный раствор аммонийных солей обрабатывается в промывной колонне (8) [3].
Газ из ректификационной колонны первой ступени (5) и раствор аммиачных солей, полученный в результате конденсации газа (15, 16) после ректификационной колонны второй ступени поступают в промывную колонну (8). В промывной колонне при давлении 20-25 кПа и температуре 95оС происходит процесс поглощения двуокиси углерода (до 90,0 %) [2].
Раствор аммонийных солей при температуре 98-100оС поступает в плунжерный насос (17), в котором происходит сжатие раствора до давления около 20 МПа. Далее раствор проходит в смеситель колонны синтеза (2).
Газ из сепаратора поступает в нижнюю часть ректификационной колонны (5), где отдаёт тепло встречному потоку жидкости