Аналитик қисм

2. Технологик қисм
2.1. Карбамид олишда ишлатиладиган хом ашёлар ва уларга қўйиладиган талаблар
Карбамид олишда ишлатиладиган хом ашёлар газ ҳолидаги карбонат ангидрид (СО₂) ва суюқ холдаги аммиак (NH₃) маълумотлар келтириб ўтамиз.

Аммиак одатдаги шароитда ўзигахос ўткир ҳидга эга бўлган, рангсиз газ бўлиб, ҳаводан 1,7 марта енгил. Босим оширилганда ёки совутилганда у осонгина рангсиз суюқликка айланади.1 литр NH₃ – н.ш да 0,76 грамм келади.
Суюқ аммиак –ўзига хос ўткир хидли рангсиз суюқлик, кимѐвий формуласи NH₃, молекуляр вазни 17га тенг. Атмосфера босимида -33⁰С температурада қайнайди, зичлиги 681кг/м³ га тенг. Суюқ аммиак сифатига бўлган талаблар Давлат стандарти ГОСТи (6221-90) билан белгиланади.
1-жадвал

_{Аммиакнинг кўрстакичлари}

	Меёрланадиган моддалар таркиби.	Сифатмаркалариучунмеѐрлар.
А.	Аммиак вазни, % хисобида.	А	Ак	В
		99,9	99,6	99,6
Б.	Сув вазни, % хисобида	-	0,2-0,4	0,2-0,4
В.	Ёғ вазни кг/дм^3кўп эмас	2,0	2.0	8,0
Г.	Темир вазни мг/дм^3-дан кўп эмас.	1,0	1,0	2.0

Газсимон аммиак, суюқ аммиак буғланганда ҳосил бўлади. Нормал шароитдаги зичлиги 0,77кг/м³ га тенг. Сувда жуда яхши эрийди. Ҳаво билан аралашувида ёнади ва кўк рангли олов ҳосил килади.
Аммиак шиллиқ пардаларга, нафас олиш йўлларини ва кўзларни пардаларига зарарли таъсир кўрсатади. Ҳаёт учун ўта хафли миқдори 350-700мг/м³, суюқ аммиак таъсирида тери куяди. Ишлаб чикариш хоналари ва ишчи хона хавосида охирги даражагача мумкин бўлган концентрация 20 мг/м³га тенг, саноат корхоналари худудида эса 7мг/м³га тенг. Ҳаво билан аралашмада портлаш чегараси 15-28% ни ташкил этади.
Аммиак кимёвий жиҳатдан анча актив бирикмадир. Реакцияларда қайтарувчи хоссаларини намоён қилади. NH₃ кислородда оқиш ялтироқ аланга бериб ёнади. Бунда сув ва эркин азот ҳосил бўлади.

4NH₃ +3О₂ =6H₂О+2N₂ (3.1)
Бошқа шароитда аммиакнинг оксидланиши давом этиб, азот оксидлари ҳосил бўлиши мумкин.

Аммиакнинг сувдаги эритмаси ишқорий реакцияга эга, бу ҳолда гидрооксил ОН^- ионлари борлигидан далолат беради. Аммиак молекулаларининг бир қисми сувнинг Н⁺ ионлари билан бирикиб, туз таркибига кирадиган NH₄⁺ ҳосил қилади.

NH₃⁺
+ОН^- = NH₄
ОH (3.2)

NH₃ +НОН = NH₄⁺+ОH (3.4)
Шундай қилиб NH₃ эритмасида бир вақтнинг ўзида NH₃
молекулалари, NH₄⁺ва ОН^- ионлари, NH₄ОН молекулалари мавжуд бўлади.
Аммиакнинг муҳим кимёвий хоссаси, унинг кислоталар билан таъсирлашиб, аммоний тузларини ҳосил қилишидир. Бунда NH₃ молекуласига кислотанинг Н⁺ бирикиб, туз таркибига кирадиган NH₄⁺ хосил _{қилади:}
NH₃ +НСl=NH₄Cl (3.5) NH₃ + Н₃PО₄ =NH₄H₂PO₄ (3.6)

Аммиак синтезини амалга ошириш реакциясииссиклик ажралиши _{билан боради.}
N₂+ 3H₂ = 2NH₃+ Q (3.7)
Ле-Шетелье принципига асосан маҳсулотни чикиши босимини ортиши ва температурани пасайишига боғликдир.

Аммоний тузлари сувда осон эриб, ионларга батамом ажралади. NH₃ ва аммоний тузларидан кенг миқёсда ишлатилади. Суюқ аммиакдан совутиш мақсадида совитувчи реагент сифатида, сунъий музтайёрлашда ишлатилади. Саноатда аммиак асосан азот ва водороддан синтез қилиш йўли билан олинади. Бунда азот суюқ хаводан, водород метанни конверсия қилиш натижасида олинади. Карбонат ангидрид гази (СО₂) – ҳидсиз, рангсиз, хаводан 1,5 марта оғир, оч қимтир таъмга эга газ бўлиб, буни бир идишдан иккинчи идишга қуйиш мумкин. Қуйидаги таркиб билан АМ-76 цехидан карбамид ишлаб чиқариш учун берилади.

СО₂ нинг хажмий улуши қуруқ таркибда–98,0% дан кам эмас;

олтингугурт (водород билан аралашмаси) 1мг/дм³ дан кўп эмас; ёнувчанлиги 0,005% дан кўп эмас;

кислород 0,3% дан кўп эмас;

МЭА (қоришма) –15,0мг/дм³ дан кўп эмас;
Харорати 45⁰С дан ортиқ эмас;
Босими – 4/8 кПа;
Карбамид формальдегид смола(КФС) маркаси ТУ–113-03-469-80;
Карбамид масса улуши 20 / 24%;
Формалъдегид масса улуши 54-60% дан ортиқ эмас;
Углерод (IV)оксиди–бўғувчи газ, нафас олишни қийинлаштиради. У пўлат баллонларда сақланади ва ташилади. У жуда кўп мақсадларда ишлатилади. Баллоннинг жумраги очилганда, суюқ СО₂ буғланади, натижада бир қисми қуруқ музга айланади. Қаттиқ СО₂ қуруқ муз дейилади. Хона хароратида бир ҳажм сувда таҳминан бир ҳажм СО₂ эрийди. Бунда карбонат кислота хосил бўлиб, жараён қайтарилади.

H₂O+CO₂↔H₂CO₃ (3.8)
Бунда мувозанат ўнг томонга силжиган, яъни жуда хам эриган CO₂ кислотага айланади. Углерод (IV)оксиди кислотали оксидларнинг барча хоссаларини намоён қилади.

2. 
   Карбамид ишлаб чиқаришнинг технологик ёзуви
   

Карбамид ишлаб чиқаришнинг ёпик сиклли технологик схемаси. Суюқланмани икки босқичли дистилляцияси ва суюқлик рециклли карбамид синтези технологик схемасининг вариантларидан бирини кўриб чиқамиз

2.1.1расм Суюқлик рециклида карбамид ишлаб чиқариш схемаси (синтез ва суюқланиш дистилляцияси). 1 - СО2 учун тўрт босқичли компрессор; 2 – суюқ аммиак танкери; 3 – аммиак учун плунжерли насос; 4 – 1-босқич конденсатори; 5 – синтез колоннаси; 6 – аралаштиргич; 7 – плунжерли наос; 8 – ювувчи колонна; 9 – ректификация колоннаси (1-босқичи); 11 – 1-босқич сепаратори; 12 – ректификация колоннаси (2-босқич); 13 – 2-босқич иситгичи; 14 – 2-босқич сепаратори; 15 – вакуум-буғлатгич; 16 – карбамид эритмаси учун йиғгич; 17 – мой ажратгич; 18 – марказдан қочма насос; 19 – конденсатор; 20 – вакуум-насос; 21 – 2-босқич конденсатори; 22 – резервуар; 23 – марказдан қочма насос; 24 – абсорбер; 25 – аммоний карбонат тузлари эритмаси учун йиғгич; 26 – десорбер; 27 – совутгич; 28 – иссиқлик алмаштиргич; 29 – марказдан қочма насослар.

Механик қўшимчалар, водород сульфид, олтингугуртли органик бирикмалардан тозаланган ва қуритилган газ ҳолатидаги карбонат ангидрид СО₂ тўрт босқичли компрессор (1) ёрдамида 20 МПа босимда ва 95-100^ОС да аралаштиргич 6 га юборилади (агар зарурат бўлса, босқичлардан бирида СО₂ водород қўшимчасидан тозаланади). Аралаштиргичга 20 МПа босим остида плунжерли насос 3 ёрдамида суюқ аммиак (t90^ОС), плунжерли насос 7 ёрдамида аммоний карбонат тузларининг эритмаси (t90^ОС) юборилади. Бу компонентларни аралаштириш натижасида 175^ОС хароратда аммоний карбамат ҳосил бўла бошлайди. Сўнгра реакцион аралашма (моляр нисбати – NH₃:СО₂:Н₂О қ (3,84,5):1:(0,50,8) синтез колоннаси 5 га юборилади. Синтез колоннасида 185^ОС харорат ва 20 МПа босимда аммоний карбамат ҳосил бўлиши ва карбамидгача парчаланиши амалга оширилади.

Суюқланма тўқнашадиган ички қисми хромникельмолибденли пўлат Х17Н16М3Т ёки титан қоплама билан ҳимояланган бўлади. Кўпқатламли юқори босим (25-30 МПа) га чидамли корпус қисми углеродли пўлатдан тайёрланади. Коррозияга бардошли титандан тайёрланган ички ҳимоя қисми синтез хароратини 200^ОС гача етказиш имкониятини яратади. Ички қатлам ҳолатини назорат қилишучун колонна корпусида тешикчалар бўлиб, у умумий коллекторга боғланади. Реакцияга киришувчи масса колоннага остидаги штуцердан киради ва юқоридаги ясси қопқоқдаги штуцер томон аста силжиб боради. Суюқланмани тўлароқ аралаштириш учун колоннанинг қуйироқ қисмида панжарали тўсқичлар ўрнатилган. Қуввати (маҳсулдорлиги) 1250 тҒсутка (450 минг тҒйил) бўлган агрегатнинг ўлчамлари: диаметри 2-2,5 м, баландлиги 30-35 м (ҳажми 160 м³ гача) бўлади.

Колоннада ҳосил бўлган 30-31% ли карбамид, 21-22% ли аммоний карбамат, 33-34% ли ортиқча аммиак ва 16-17% сувдан иборат синтез суюқланмаси икки босқичли дистилляцияга юборилади. Ҳар бир дистилляция агрегатининг босқичи учта жиҳоздан иборат: ректификация колонналари, иситгичлар ва сепараторлар (3.6 – расм). Колоннадан чиқаётган карбамид суюқланмасининг босими 20 МПа дан 1,8-2,0 МПа гача пасаяди ва дистилляция агрегати 1-босқич ректификация колоннасининг юқорисига тушади. Бу ерда 120-125^ОС хароратда ундан аммиак газ фазага ўтади. Сўнгра иссиқлик алмаштиргич 10 да аммоний карбамат суюқланмаси парчаланиши учун 158-162^ОС гача қиздирилади. Ҳосил бўлган буғ-газ аралашмаси сепаратор 11 да ажратилади. Газ фаза ректификация колоннаси 9 остига қайтарилади. Суюқ фаза эса босими 0,25-0,4 МПа гача пасайтирилиб, дистилляциянинг 2-босқичига юборилади.

Ректификация колоннаси 9 дан чиқадиган газ фаза (75-76% NH₃, 21-22% СО₂ ва 3% атрофида Н₂О) ювувчи колонна 8 остига юборилади. Бу ерда буғ ёрдамида иситилувчи иситгич ёрдамида 92-96^ОС харорат ушлаб турилади. Бу ерга дистилляциянинг 2-босқичидан аммоний карбонат тузларининг эритмаси юборилади. Ювувчи колоннада СО₂ нинг асосий миқдори ювилади ва 38-45% NH₃, 30-37% СО₂, 22-27% Н₂О таркибли конденсат ҳосил бўлади. Бу эритма насос 7 ёрдамида сиқилади ва 20 МПа босимда аралаштиргич 6 га юборилади.

Газ ҳолатидаги аммиак 45-50^ОС хароратда колонна 8 нинг тўлдиргичли юқори қисмида СО₂ дан тамомила ажратилади. У концентрланган аммиак (93-96% NH₃) билан ювиб турилади ва конденсатор 4 га юборилади. У ерда сиқилади ва танкер 2 орқали циклга қайтарилади.

Конденсацияланмаган газлар (асосан Н₂, N₂, О₂) абсорбция системасида аммиак гази қолдиғидан тозаланиб, атмосфера босимигача пасайтирилади ва атмосферага чиқариб юборилади.

Дистилляциянинг 2-босқичига тушган эритма 55-61% карбамид, 4-5 % аммоний карбамат, 6-7% ортиқча аммиак ва 28-35% сувдан иборат бўлади. Бу босқичда ҳам дистилляция жараёни худди 1-босқичдаги каби амалга оширилади, яъни эритма даставвал ректификация колоннаси 12 дан ўтади. Бунда эритма аммиакнинг буғланиши ва аммоний карбаматнинг парчаланиши туфайли 110^ОС га қадар совийди. Сўнгра у иситгич 13 да 140-142^ОС гача исийди ва сепаратор 14 га тушади. Сепараторда газ ва суюқ фазалар ажратилади.

Дистилляциянинг 2-босқичида аммоний карбамат парчаланиши ҳамда аммиак ва карбонат ангидрид ҳайдалиши тугалланади. Бунда қолган 70-72% карбамид сепаратор 14 дан дроселланади (босими туширилади) ва вакуум-буғлатгич 15 га тушади. Бу ерда 40 КПа босимда ва буғлатиш натижасида харорат 90^ОС гача пасайиб, суюқланма концентрацияси 74-76% га етади. Сўнгра ҳосил қилинган эритма йиғгич 16 ва мой ажратгич 17 орқали ўтиб, тайёр маҳсулот олиш бўлинмасига юборилади.

Ректификация колоннаси 12 дан чиқаётган 55-56% NH₃, 24-25% СО₂ ва 20-21% Н₂О таркибли газ фаза конденсатор 21 га юборилади. Конденсаторда (40^ОС) ҳосил бўлган аммоний карбонат тузларининг кучсиз эритмаси (33-50% NH₃, 10-16% СО₂ ва 35-55% Н₂О) резервуар 22 орқали насос 23 ёрдамида ювувчи колонна 8 га юборилади. Конденсатор 21 дан чиқадиган газ фаза ва бошқа (таркибида NH₃ ва СО₂ бўлган) газлар абсорбер 24 га юборилади. Абсорбердан эса инерт ҳолатидаги газлар атмосферага чиқиб кетади. Абсорбер 24 да ҳосил бўлган аммоний карбонат тузларининг эритмаси иссиқлик алмаштиргич 28 да 90-95^ОС гача иситилади ва десорбер 26 га юборилади. Бу ерда 0,3-0,4 МПа босим ва 135-145^ОС хароратда қиздирилган буғ ёрдамида бу бирикмани NH₃, СО₂ ва Н₂О га тўла ажратилади. Газ ҳолатидаги NH₃ ва СО₂ сув буғлари билан биргаликда конденсаторнинг 2-босқичи 21 га юборилади. Қолган сув эса оқавага кетади.

Келтирилган схеманинг салбий томони шундаки, унда аммоний карбаматнинг карбамидга конверсия даражаси унчалик юқори эмас (62-65%), регенерация системаси эса мураккаб, синтез иссиқлигидан самарали фойдаланиш қийинроқдир. Шунинг учун ҳозирги пайтда кенг миқёсдаги такомиллашган жараёнлар қўлланила бошланди. Уларни стриппинг жараёнлар (инглизча stripping – ҳайдаш, структурани бузиш) деб аталади. Бу усул жараёнда таъсирлашмаган NH₃ ва СО₂ ларнинг кўп қисмини синтез босимида ҳайдаш ва конденсациялашга асосланган бўлиб, ишлаб чиқариш схемасини қисқартириш, синтез қисмга қайтаётган сувни камайтириш ва конденсация иссиқлигидан самарали фойдаланиш имкониятини яратади. Бу жараёнларда суюқланма дистилляцияси қарама-қарши оқимдаги карбонат ангидрид ва аммиак билан амалга оширилади. Бу эса суюқланма дистилляциясини пастроқ хароратда олиб боришга ва карбамиднинг гидролизланишига барҳам берилишига олиб келади.