Кимёвий технология Ўзбекистон республикаси олий ва ўрта махсус талим вазирлиги н. Каттаев, М. Мухаммадиев, Х. Мирзохидов

8.5 Кабамид (мочевина) ишлаб чиқариш.

Карбамид ишлаб чиқаришни дуёда биринчи бўлиб 1868 йилда А.И.Базаров кашф этган,амоний карбонатига сўнгра парчаланиб карпбомидоа айланиши реакцясига асосланган

2NH₃+CO₂ ↔NH₂CONH₂+H₂O
Карбомид карбонат кислотасининг диамидидир. (NH₂)₂CO у мочевина ҳам дейилади рангсиз, ҳидсиз кристал модда.132,70С да суюқланади. Сувда яхши эрийди ва аммиакат-(NH₄)₂CO*NH₃ ҳосил қилади. Карбамид таркибида бекорчи жинс сақламаган концентрланадиганўғит бўлиб таркибида бошқа барча азот сақловчи ўғитлардан кўра кўп ,яъни 46,6% азот сақлайди. Ўсимлик карбамид азотини осон ўзлаштиради. У NH₄NO₃ га нисбатан таркибида кўплиги портламаслиги, кам гигроскоплиги, тупроқдан тез ювилиб кетмаслиги,қоп-қанорсиз ташиш мумкинлиги билан ҳам устун туради. Карбамид асосида олинган мочевина-формальдегидли полимер ўғитларнинг азоти жуда секинлик билан тупроққа ўтади, ювилиб кетмайди.
Карбамид,мол озуқасига ҳам протеинли қўшимча сифатида қўшиб берилади. Карбамид саноатда пластмассалар (аминопластлар) синтетик толалар, фармацевтик препаратлар олишда ҳам ишлатилади.
Карбамид синтези реакцияси гетероген, каттализаторсиз, кинетик худудда борувчи жараёндир. У аммиак билан карбонот ангидридни 150-220⁰С ҳароратда 70-100 МПа босимда ўзаро таъсир эттириб олинади. Карбамид синтези қуйидаги босқичлардан: NH₃ ни CO₂ билан кимёвий таъсири, синтез махсулотини дистиллаш, карбамид эритмасини қайта ишлаб тайёр маҳсулотга айлантиришдан иборатдир. Синтез икки босқичда боради. Биринчи босқичда аммоний карбамити ҳосил бўлади.

2NH₃+CO₂ NH₂COONH₄+125,6 кЖ

Иккинчи босқичда карбамит дегидратацияланиб суюқ фазада карбамидга айланади.
NH₂COONH₄ NH₂ – CO - NH₂ +H₂O - 285,5 кЖ
Жараёни икки фаза ҳосил бўлиши билан боради: газсимон (NH₃, CO₂, H₂O) ва суюқ (эриган ва суюқланган компонетлар –аммиак,амоний карбомат,карбамид ва сув). Карбамид суюқ фазада, яъни суюқланган карбаматдан ҳосил бўлади. Реакциянинг умумий тезлигини секин борувчи босқич, яъни иккинчи босқич – карбаматдан сув ажралиш босқичи белгилайди. Карбамид ҳосил бўлиш реакцияси босим ватемпервтура ортиши билан ҳамда NH₃ миқдорини стехиометрик ҳисобдан ортиқча олиш билан тезлашади. Аммо ҳароратни 180⁰-200⁰ С дан ошириш мумкин эмас, чунки бундан юқори ҳароратда амоний карбамат аммиак ва (х)² га парчаланади, ҳамда аппаратлар коррозиясини кучайтиради. Шунинг учун ҳам реакция юқори босимда одатда 18-20МПа босимда 1800-200⁰С ҳароратда олиб боради. Шундай шароитда карбамиднинг унуми 70% дан ошмайди.
Карбамид ишлаб чиқаришнинг технологик схемалари, реакцияга киришмай қолгач,чиқиб кетувчи газларни ажратиш у газларни яна регенерациялаб синтезда ишлатиш усуллари билан фарқ қилади._____– расмда карбамид ишлаб чиқаришнинг технологик схемаси берилган.
Углеводород (IV)-оксиди компрессорда 20МПа гача босимда сиқилгач, аралаштиргичга I келади. У ерга насос билан 20МПа босимда суюқ аммиак ва айланма аммонийли ва карбонатли туз эритмалари (айланма эритма бу реакцияга киришмай қолган газларни сувдаги эритмасидир). Аралаштиргичда аралашган реагентлар синтез коллоннасига – реакторга 5 келади. У ерда химявий реакция натижасида карбамид синтезланади. Синтез колоннаси (расм 5,20) лигерланган пўлатдан ясалган цилиндирсимон, ичи бўш, ости думалоқ идиш бўлиб, ички томони хромникельмолибденли-X_I7HI₆M₃T ёкититанли пўлат билан қопланган бўлади.Реагентлар аралашмаси реакторнинг остки штусери (штуцер – ташқи томони резбали калта қувурча)орқали синтез колоннасининг ичига киради ва колоннанинг юқорисига томон кўтарилаборади. Реагенларнинг яхши аралашиши учун колонна ичида чамбарали тўсиқлар ўрнатилган. Суюқланма ҳолда ҳосил бўлган карбамид(таркибида 30-31% карбамид, 21-22% амоний карбамат, 33-34% ортиқча аммиак, 16-17% сув сақлайди) реакторнинг тепа ясси қисмидаги штуцердан чиқади. Карбамид босими камайтирилиб 1,8-2 МПа га келтирилади, сщнгра реактификация калоннасининг 8 юқори қисмига юборилади. Уерда ортиыча аммиак газ ҳолда ажралади. Сўнгра биринчи пағонали дистилияция агрегати қиздиргичга 9 ўтиб 170⁰С гача қизийди. (Биринчи босқичли дистилияция агрегатларила ректификация колоннаси, қиздиргич ва сепараторлар киради). Бунда аммоний карбамат NH₃ ва CO₂ га парчаланиб ажралади. Учиб чиққан буғ – суюқлик аралашмаси, сепараторга 10 бориб, газ ва суюқлик ажралади. Газ қисми ректификация колоннасига унинг остки қисмидан юборилади. Суюқ қисмининг босими янада (0,3мПа гача) пасайтирилиб иккинчи пағонали дистилляцияга ( - расм кўрсатилмаган) юборилади. Суюқлик таркиби 55-51% карбамид, 4-5% аммоний карбомати,6-7% аммиак ва28-35% сувдан иборат бўлади. Иккинчи пағонали дистилляция ҳам, худди биринчи пағонадагидек, аввал суюқлик ректификация калоннасидан ўтиб аммиакнинг буғланиши ва карбаматнинг парчаланиши ҳисобига 1100С гача совийди, сўнгра қиздиргичда 140-142⁰С гача қиздирилиб – сепараторга юборилади. Унда тозалангач, қолган суюқлик таркибида 70-72% карбамид бўлади. Энди у суюқлик икки пағонали вакуумбуғлантиргичда 12 юборилади. У ерда 0,07-0,08 мПа босимда(яъни вакуумда, чунки карбамид полимерланиши мумкин) эритма буғлантирилиб таркибида 99,5-99,8% сақловчи суюқланма олинади. Сўнгра суюқланма йиғгичга 13, ундан насос 14 ёрдамида гранулалаш минорасига юборилади. Миноранинг остидан қарама-қарши оқимда кирган совуқ ҳаво таъсирида карбамид томчилари совиб қотади ва шарчалар шаклида гранулаланади. Реактификация минорасидан чиққан газ фаза NH₃ (ҳажми бўйича 70% NH3 ушланади). CO₂ ва H₂O дан иборат бўлиб, суюқ аммиак ва сув билан суғорилиб турувчи ювиш минорасига 7 юборилади. Минорада аммонийли ва карбонатли тузларнинг концентрланган эритмаси ҳосил бўлади. Сўнгра бу эритма аралаштиргич морқали синтез минорасига қайтарилади. Газ фазада эса CO₂ дан тозаланган соф аммиак қолади, у кондесаторга 4 сиқилиб,суюқлантирилгач яна циклга қайтарилади. Карбамид синтези минорасининг диаметри 2-2,5м баландлиги 30-35м (ҳажми160м3) бўлганда,унинг маҳсулдорлиги 1250т/сут (450минг т/йил) га тенг бўлади. 1970 йилларгача қурилган заводларда синтез минорасининг маҳсулдорлиги 200-250т/сут. Га тенг бўлган).