RAZDEL 1, 2 (характ.гот.продук
.).doc
МИНИСТЕРСТВО ПРОМЫШЛЕННОЙ ПОЛИТИКИ УКРАИНЫ
ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО «ДнепрАЗОТ»
УТВЕРЖДАЮ
Председатель Правления ОАО «ДнепрАЗОТ»
___________________________ Л.В. Дубров
_____ ____________________ 2005
ПОСТОЯННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РЕГЛАМЕНТ ПРОИЗВОДСТВА КАРБАМИДА № 52
цеха карбамида № 1
Срок действия до 2015 года
г. Днепродзержинск
С О Д Е Р Ж А Н И Е
Наименование раздела регламента
|
№ страницы |
Общая характеристика производства и его технико-экономический уровень |
3 |
Характеристика производимой продукции
|
4 |
Характеристика исходного сырья, материалов и полупродуктов |
10 |
Описание технологического процесса и схемы
|
15 |
Материальный баланс
|
48 |
Ежегодные нормы расхода всех видов сырья, материалов и энергоресурсов |
52 |
Ежегодные нормы образования отходов производства
|
53 |
Нормы технологического режима
|
56 |
Контроль производства и управление технологическим процессом |
59 |
Возможные неполадки в работе и способы их устранения
|
133 |
Охрана окружающей среды
|
149 |
Безопасная эксплуатация производства
|
153 |
Перечень обязательных инструкций
|
224 |
Чертежи технологической схемы производства
|
228 |
Спецификация основного технологического оборудования
|
233 |
Лист утверждения
|
249 |
Лист регистрации изменений и дополнений
|
250 |
1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОИЗВОДСТВА И ЕГО
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ
Полное наименование производства – цех производства гранулиро-ванного карбамида.
Год ввода в эксплуатацию – декабрь 1980 г.
Мощность производства –330 тыс.т/год или 1000 т/сутки карбамида.
Проектная мощность цеха освоена в июле 1981 года.
Цех карбамида состоит из одной технологической линии.
Карбамид получается взаимодействием газообразного диоксида углерода и жидкого аммиака в узле синтеза при температуре 185 С и давлении 13,4 – 14,7 МПа.
Реакционная смесь, полученная в синтезе и состоящая из карбамида, карбамата аммония, воды и аммиака, подвергается дистилляции:
– первая ступень дистилляции осуществляется по стриппинг-процессу диоксидом углерода при давлении синтеза;
– вторая ступень дистилляции – при давлении 0,3 МПа.
После второй ступени дистилляции раствор карбамида упаривается в двухступенчатой выпарной установке. Плав после выпарной установки гранулируется в гранбашне при помощи центробежного гранулятора.
Полученный товарный гранулированный карбамид поступает на склад или на отгрузку в железнодорожные вагоны.
Проект цеха карбамида выполнен следующими проектными организациями:
– проектировщик технологической части – чехословацкие фирмы «Хемопроект» и «Хепос» по лицензии и «Ноу-Хау» голландской фирмы «Стамикарбон»;
– разработчик технологического процесса – чехословацкие фирма «Хемопроект» и «Хепос» по лицензии и «Ноу-Хау» голландской фирмы «Стамикарбон»;
– проектировщики узлов отечественной поставки – Дзержинский филиал ГИАПа, Днепродзержинский филиал ГИАПа.
По технико–экономическому уровню производство карбамида относится к высшей категории. Реконструкции и расширению цех карбамида не подвергался.
2 ХАРАКТЕРИСТИКА ГОТОВОЙ ПРОДУКЦИИ
2.1 Техническое наименование продукта в соответствии с ГОСТ 2081-92 E гранулированный карбамид марки Б.
2.2 Карбамид выпускается по ГОСТ 2081-92Е, который соответ- ствует требованиям к карбамиду, изготовляемому для нужд сельского хозяйства и для поставки на экспорт.
Физико-химические показатели карбамида по ГОСТ 2081-92Е приведены в таблице 2.1.
Таблица 2.1 Физико-химические показатели карбамида
Наименование показателей |
Норма для марки Б
|
||
высший сорт
|
1-й сорт |
2-й сорт |
|
Массовая доля азота в пересчете на сухое вещество, %, не менее |
46,2 |
46,2 |
46,2 |
Массовая доля биурета , %, не более
|
1,4 |
1,4 |
1,4 |
Массовая доля воды, %, не более: – метод высушивания – метод Фишера
|
0,3 |
0,3 |
0,3 |
0,5 |
0,5 |
0,6 |
|
Рассыпчатость, %
|
100 |
100 |
100 |
Гранулометрический состав: – массовая доля гранул размером от 1 до 4 мм, %, не менее – массовая доля гранул размером от 2 до 4 мм, %, не менее – массовая доля гранул размером менее 1 мм, %, не более – остаток на сите 6 мм
|
94 |
94 |
94 |
70
|
50 |
– |
|
3
|
5 |
5 |
|
отсутствует |
|||
Статическая прочность гранул, кгс/гранулу, не менее
|
0,7 |
0,5 |
0,3 |
Примечания
1 |
Массовую долю воды определяют только одним из методов. |
2 |
Рассыпчатость определяет потребитель. |
3 |
Допускается обрабатывать карбамид кондиционирующими добавками (кар-бамидоформальдегидной смолой, сульфатом аммония или разрешенными государственными санитарными органами другими веществами), обеспечи-вающими сохранность товарных свойств продукта при транспортировании и хранении. При использовании сульфата аммония и новых кондиционирующих добавок допускается массовая доля азота в пересчете на сухое вещество не менее 45,5 %. Обработка кондиционирующими добавками карбамида, предназначенного для промышленности и животноводства, допускается только по согласованию с потребителями. |
4 |
Требования к качеству карбамида, предназначенного для экспорта, должны соответствовать требованиям договора с иностранным покупателем. |
5 |
В продукте, предназначенном для животноводства, определяют массовую долю азота в пересчете на сухое вещество с нормой не менее 46,0 %, массовую долю биурета с нормой не более 3 %, массовую долю свободного аммиака с нормой не более 0,03 %, массовую долю воды с нормой не более 0,3 % (методом высушивания). |
6 |
В продукте, предназначенном для розничной торговли, определяют массовую долю азота в пересчете на сухое вещество с нормой не менее 46,2 %, массовую долю биурета с нормой более 1,5 %, массовую долю воды с нормой не более 0,3 % (методом высушивания). |
7 |
При отгрузке карбамида марки Б по требованию потребителей для промышленности в продукте определяют показатели, предусмотренные для карбамида марки А первого сорта с соответсвующими нормами. |
2.3 Основные свойства и требования к качеству выпускаемой продукции
Карбамид (мочевина) СО(NH2)2 представляет собой амид карбами-новой кислоты Н2NCOOH.
NН2
/
Структурная формула О=С
\
NН2
Карбамид выпускается в виде гранул или кристаллов. В данном производстве карбамид выпускается в виде гранул. По внешнему виду гранулы карбамида белые или слабо окрашенные. Чистый карбамид СО(NH2)2 содержит 46,6 % азота в амидной форме. Раствор карбамида в воде обладает слабощелочными свойствами. Физико-химические свойства карбамида приведены в таблице 2.2.
Таблица 2.2 Физико-химические свойства карбамида
Наименование
|
Показатель |
1 |
2 |
– относительная молекулярная масса |
60,0 |
– плотность при 25 0С |
1330 кг/м3 |
– насыпная плотность гранулированного карбамида при влажности 0,5 - 0,17 % |
687 – 736 кг/м3 |
– температура плавления при атмосферном давлении |
132,7 0С |
– удельная теплоемкость при 20 0С |
1,34 кДж |
Продолжение таблицы 2.2 Физико-химические свойства карбамида
1 |
2 |
– теплота плавления |
14,5 кДж/моль |
– теплота образования карбамида из простых веществ |
333,27 кДж/моль |
– теплота растворения в воде |
242,0 кДж/моль |
– теплопроводность плава при 140 0С |
0,143 Вт |
– теплота сгорания |
635,0 кДж/моль |
– динамическая вязкость при 132,7 0С |
2,58 МПас |
Физико-химические свойства карбамида приведены со «Справочника Азотчика» М. «Химия», 1977 г.
При взаимодействии карбамида с кислотами образуются солеобразные соединения.
С некоторыми солями карбамид образует комплексные соединения. При смешении в определенных соотношениях с аммиачной селитрой карбамид образует комплексные соединения, более растворимые, нежели каждая соль в отдельности.
Комплексные соединения карбамид образует с нормальными углеводородами и их производными. 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, содержащее до 40 % азота, большая часть которого находится в труднорастворимой, но полностью усвояемой растениями форме.
В воде карбамид растворяется хорошо. При повышении темпера-туры его растворимость увеличивается. Растворимость карбамида в воде в зависимости от температуры приведены в таблице 2.3.
Таблица 2.3 Растворимость карбамида в воде в зависимости от температуры
Температура, 0С
|
Растворимость, % |
Температура, 0С |
Растворимость, % |
0
|
40,00 |
70 |
76,28 |
10
|
45,80 |
80 |
79,72 |
20
|
51,83 |
90 |
83,72 |
30
|
57,18 |
100 |
88,42 |
40
|
63,80 |
110 |
91,30 |
50
|
67,23 |
115 |
93,70 |
60
|
71,88 |
120 |
95,00 |
Значительно труднее растворяется карбамид в метиловом, этиловом и других спиртах. В эфире он мало растворим и нерастворим в хлорбензоле.
Карбамид легко растворяется в жидком аммиаке, образуя соедине-ние СО(NH2)2NH3 с массовой долей 71,9 % карбамида и 22,1 % аммиака, существует только в растворах. С повышением температуры растворимость карбамида в аммиаке значительно возрастает.
Твердый карбамид, нагретый под вакуумом до 120 – 130 оС, возго-няется без разложения.
Нагревание сухого карбамида при атмосферном давлении выше температуры плавления 132,7 оС приводит к образованию биурета, а при 180–190 оС – циануровой кислоты, амелида и др.
Предполагаемый механизм разложения карбамида довольно сложен. Сначала происходит изомеризация карбамида в цианат аммония, который диссоциирует на аммиак и циануровую кислоту.
Последняя, при взаимодействии с карбамидом, образует биурет. Реагируя с карбамидом, биурет превращается в циануровую кислоту.
Амиды этой кислоты аммелин, аммелид и меламин образуются воздействием 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 ниже 80 оС раствор карбамида в воде можно считать вполне устойчивым, но при 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 двуокись углерода удаляется из системы и равновесие реакции сдвигается в сторону образования аммиака и диоксида углерода. Это приводит к тому, что при выпаривании растворов карбамида некоторое количество его (2 – 3 %) обычно теряется.
Полнота протекания реакции гидролиза зависит от температуры и продолжительности процесса. Степень гидролиза карбамида 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:
2Н2NСОNН2 = Н2 NСОNНСОNН2 + NH3
Присутствие биурета в карбамиде нежелательно, так как оно вредно действует на растения.
Влияние температуры на скорость образования биурета в чистом карбамиде приведены в таблице 2.4
Таблица 2.4 Влияние температуры на скорость образования биурета
в чистом карбамиде
Температура, 0С
|
50 |
80 |
100 |
Скорость образования биурета, % в час
|
0,003 |
0,04 |
0,115 |
В производстве карбамида из аммиака и диоксида углерода образование биурета наблюдается в разной степени на всех стадиях процесса.
Благоприятными условиями для образования биурета являются:
– удаление аммиака из сферы реакции;
– высокая температура;
– длительное пребывание концентрированных растворов карбами- да при высоких температурах.
На стадии синтеза карбамида биурет образуется в небольших количествах, благодаря избытку аммиака.
Увеличение количества биурета наблюдается на стадиях дистилляции, т.к. они связаны с применением теплоносителя – пара, что способствует местным перегревам раствора.
Выпаривание раствора карбамида для переработки его в гранулированный продукт протекает при высоких температурах, что вызывает значительное разложение карбамида и образование биурета.
Карбамид с массовой долей влаги 0,2 – 0,3 %, практически не слеживается, хорошо рассыпается и рассеивается. Это особенно важно при механизированном внесении карбамида в почву. По гигроскопическим свойствам карбамид очень близок к сульфату аммония. Он менее гигроскопичен, чем такие удобрения как аммиачная и кальциевая селитра.
Гигроскопическая точка карбамида приведена в таблице 2.5.
Таблица 2.3 Гигроскопическая точка карбамида
Температура, 0С
|
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
40 |
50 |
Равновесная относитель-ная влажность воздуха над продуктом, %
|
81,8 |
79,0 |
80,0 |
75,8 |
72,5 |
68,0 |
62,5 |
Карбамид с массовой долей влаги более 0,3 % способен слеживаться, что обуславливается его хорошей растворимостью в воде.
Слёживаемость карбамида, как любого другого удобрения, вызывает большие затрудняя при хранении, транспортировке и внесении в почву.
2.4 Область применения
Карбамид находит широкое применение как в сельском хозяйстве, так и в промышленности. В сельском хозяйстве он используется как азотное удобрение и кормовое средство.
Исходя из повышенных требований сельского хозяйства к качеству карбамида (грансоставу и прочности гранул), обусловленных переходом на бестарное хранение и отгрузку карбамида, возникла необходимость обработки карбамида карбамидоформальдегидной смолой, в результате чего карбамид приобретает свойство текучести.
Это свойство дает гарантию рассыпчатости продукта, кроме того обработанный карбамид, внесенный в почву более полно усваивается сельскохозяйственными культурами.
В промышленности карбамид применяют в производстве пластических масс, синтетических клеев. Широко применяется в фармацевтической промышленности, расходуется на изготовление ряда лекарственных препаратов.
В больших количествах используется в производстве карбамидо-формальдегидных полимеров (КФП), получаемых путем конденсации карбамида с формальдегидом.
В связи с этим важное значение приобретает кооперирование производства карбамида и формальдегида.
2.5 Правовая защита
Современный способ получения карбамида основан на реакции А.Б. Базарова, открытой им в 1868 г.
2NH3 + CO2 = CO(NH2)2 + H2O + 130,1 кДж
Синтез карбамида осуществляется в две стадии. Вначале из диоксида углерода и аммиака образуется карбамат аммония:
2NH3 + CO2 = NH4 COОNH2 + 159 кДж
Затем происходит его дегидротация:
NH4 COОNH2 = CO(NH2)2 + H2O – 28,9 кДж
Производимая продукция защищена авторскими свидетельствами и заявками, согласно международным правовым нормам.
Технологический процесс разработан фирмой «СТАМИКАРБОН».