Отчет по практике в ОАО «ТольяттиАзот»

Примечания:

1. Массовая доля  воды  для поставок на экспорт, определяемая  методом Фишера, не должна превышать 0,5%.

2. Массовая доля воды  нормируется на момент приемки  у потребителя.

3. Допускается обработка  карбамида марки "Б" кондиционирующими добавками.

В качестве  кондиционирующей добавки используется карбамидоформальдегидная смола, обеспечивающая сохранность товарных свойств продукта при транспортировании и хранении.

2.3. Основные свойства  и качество карбамида.

2.3.1. В данном производстве  карбамид  выпускается в виде  гранул. По внешнему виду гранулы карбамида белые или слабоокрашенные.

Карбамид СО(NH2)2 - содержит 46,6% азота в амидной форме.

Раствор карбамида в воде обладает слабощелочными свойствами.

2.3.2. Физико-химические свойства карбамида:

Карбамид представляет собой амид карбаминовой кислоты Н2NCOOH или полный амид угольной кислоты НО СООН.

Химическая формула: СО(NH2)2.

Структурная формула:         /  NH2

                        O = C

                                               \  NH2

Молекулярный вес		60,06
Истинная плотность при 20°С		1,335 г/см3
Насыпной вес гранулированного карбамида		0,7-0,8 г/см3
Температура плавления при атм.давлении		132,7°С
Удельная теплоемкость при 20°С		0,321 ккал/г °С
Теплота плавления		57,8 кал/г
Теплота образования СО(NH2)2 из простых веществ		79,6 ккал/моль
Вязкость при 150°С		2,16 сп
Теплота растворения в воде		57,80 кал/г
Электропроводность (жидк.) при 135°С		0,00346  1/Ом

При взаимодействии карбамида с кислотами образуются солеобразные соединения.  Например, с азотной кислотой карбамид  образует нитрат карбамида СО(NH2)2 . HNO3 - малорастворимые в воде кристаллы,  разлагающиеся при нагревании со взрывом.

При обработке карбамида фосфорной кислотой образуется фосфат карбамида СО(NH2)2 . Н3РО4 - ромбические кристаллы, хорошо растворимые в воде, фосфат карбамида используется в производстве сложных удобрений.

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. Так, в 100 г воды при 30°С  можно растворить 1567г смеси 46% СО(NH2)2 и  54% NH4NO3, занимающий объем примерно в 12 раз больший, чем начальный объем указанного количества воды.

При взаимодействии гипса с водным раствором карбамида образуется соединения СаSO4.4СО(NH2)2.

Комплексные  соединения карбамид образует 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, содержащее до 40% азота, большая часть которого находится в труднорастворимой, но полностью усвояемой растениями форме.

2.3.3. Растворимость карбамида:

В  воде  карбамид растворяется хорошо. При повышении температуры его растворимость увеличивается.

Таблица 1             

Растворимость карбамида в воде в зависимости от температуры

Температура °С	Растворимость вес %	Температура °С	Растворимость вес %
0 10 20 30 40 50 60	40,00 45,80 51,83 57,18 63,80 67,23 71,88	70 80 90 100 110 115 120	76,28 79,72 83,72 88,42 91,80 93,70 95,00

Значительно  труднее  растворяется  карбамид  в метиловом, этиловом и других спиртах. В эфире он малорастворим и нерастворим в хлороформе. Карбамид  легко  растворяется  в  жидком  аммиаке, образуя соединение СО(NH2)2.NH3, содержащее 71,9% карбамида и 21,1% аммиака и существующее только в растворах. С повышением температуры растворимость  карбамида в аммиаке значительно возрастает.

Таблица 2

Растворимость карбамида в жидком аммиаке в зависимости от

температуры

Температура °С	Растворимость вес %	Температура °С	Растворимость вес %
-30 -26,4 -5,0 5,8 14,5 20,5 23,9 26,0 31,5 35,9	17,9 20,8 31,8 38,8 54,1 49,2 51,8 54,3 58,1 62,8	40,9 43,0 45,0 50,0 61,8 66,0 78,0 81,0 101,0 108,5	68,0 72,3 75,6 75,9 79,3 80,7 83,6 84,8 91,1 91,9

При 30°С  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 аммиака над насыщенным раствором  карбамида по сравнению с давлением паров аммиака над чистым жидким аммиаком.

 

 

 

 

Таблица 3

Давление паров над насыщенным раствором карбамида в жидком

аммиаке и над жидким аммиаком

Температура	Давление атм.		Температура	Давление атм.
	над насыщенными растворами карбамида в жидком аммиаке	над жидким амииаком		над насыщенными растворами карбамида в жидком аммиаке	над жидким амииаком
-26,4 5,8 23,9 40,9 44,9	1,3 4,7 7,6 9,4 10,1	1,4 5,23 9,56 15,76 17,53	50,0 61,8 81,0 101,0 -	9,4 11,1 13,4 12,5 -	20,96 26,95 41,8 63,04 -

2.3.4. Разложение карбамида:

Твердый карбамид, нагретый под вакуумом до 120-130°С  возгоняется без разложения.

Нагревание сухого карбамида при атмосферном давлении выше температуры плавления  132,7°С   приводит к образованию биурета, а при 180-190°С  - циануровой кислоты, аммелида, биурета 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 (HOCN)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 60°С . Практически при температуре  ниже  80°С  раствор карбамида в воде можно считать вполне устойчивым, но при 90°С  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 удаляются из системы и равновесие реакции сдвигается  в сторону образования NH3 и СО2. Это приводит к тому, что при  выпаривании растворов карбамида некоторое количество его (2-3%), обычно теряется. Если нагревать раствор карбамида при атмосферном давлении  до  температуры выше 80°С, карбамид гидролизуется  в аммонийную соль карбаминовой кислоты или карбамат аммония:

СО(NH2)2 + H2O  ==  H2NCOONH4

Растворяясь в воде, карбамат аммония частично образует карбонат аммония,  который диссоциирует затем в бикарбонат аммония, распадающийся далее на СО2, NH3 и Н2О.

H2N - CO - ONH4 + H2O  ==  (NH4)2 CO3

(NH4)2 CO3  ---  NH4HCO3 + NH3

NH4HCO3  ---  CO2 + NH3 + H2O

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.

2H2N - CO - NH2  ---  H2N - CO - NH - CO NH2 + NH3

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 для наглядности может быть иллюстрировано следующими данными. Для чистого карбамида имеем:

Таблица 4

Температура, °С	50	80	100
Скорость образования биурета, % в час	0,003	0,04	0,115

Для  технического  карбамида  скорость образования биурета при 100 °С  составляет   0,1% в час. В этом случае снижение скорости разложения карбамида является следствием присутствия в нем загрязнений.

В  производстве  карбамида из аммиака и двуокиси углерода образование биурета наблюдается в разной степени на всех стадиях процесса.

Благоприятными условиями для образования биурета являются:

- удаления 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, 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 также вызывает значительное разложение карбамида и образование биурета.

2.3.5. Гигроскопичность и  слеживаемость карбамида.

Карбамид, содержащий 0,2-0,3 % влаги, практически не слеживается, хорошо рассыпается и рассеивается.  Это особенно важно при механизированном внесении карбамида в почву. По гигроскопичности карбамид очень близок к сульфату аммония.  Он  менее  гигроскопичен, чем такие удобрения, как аммиачная селитра и нитрат кальция. Для карбамида  гигроскопическая точка характеризуется следующими данными:                                                       

  Таблица 5

Температура, °С	10	15	20	25	30	40	50
Равновесная влажность воздуха над продуктом, %	81,8	80	79	75,8	72,5	68	62,5