O’zbekiston respublikasi oliy va o’rta maхsus

18.2. Karbamid ishlab chiqarish usullari.
Karbamidning sintez qilish jarayonida eritma hosil b o ‘lib, tarkibida suv, karbamid, karbomat, karbonat ammoniy va ammiak bo'ladi. Bu eritma termik parchalanish natijasida distillatsiya qilinib karbamid eritmasi olinadi. Karbamid ishlab chiqarish usullari chiqindilarni ushlab olish va ularni qayta ishlash usullariga bog'liq bo'ladi. Kichik karbamid ishlab chiqarish korxonalari ammiakni ammoniy selitrasiga qayta ishlashga moslashtirilgan. Bu usul bo'yicha ajralgan gaz aralashmasi ishlab chiqarishga qaytarilmay azot kislotasi bilan ammoniy selitrasi ishlab chiqariladi. Hozirgi zamon karbamid ishlab chiqarish korxonalari esa yopiq sikl usuli bo'yicha ajralgan gazlar qayta karbamid ishlab chiqarishga qaytariladi.
Gaz chiqindilarini karbamid ishlab chiqarishga qaytarish usuli o'z navbatida ikki xil bo'lishi mumkin. 1) Gaz holatda ishlab chiqa­rishga qaytarish, ya’ni distillatsiya qilish; 2) qisman yoki to'liq suyuq holatda, ammiak va karbomat ammoniy birikmalarini eritma holatda qaytarish. Sxema 1-usul bo'y icha ishlasa gaz holatdagi NH₃ va CO₂ yuqori temperaturada boshlang'ich bosim gacha siqilishi kerak. Bundan tashqari gazlar ( NH₃CO,) bir-birlaridan ajratilishi kerak. Masalan CO₂ monoetanolamin bilan yutilib qolgan NH3 suyultirilib yana siklga qo'shib yuborish mumkin.

18.1-rasm. Karbamid ishlab chiqarishning texnologik tizimi

18.3. Karbamidni olish reaksiyalari.
Karbamid birinchi marta kimyoviy modda sifatida 1773 yilda I.Ruell tomonidan topilgan. 1828 yilda F.Veler tomonidan ammoniy sianatdan karbamid sintez qilingan:
NH₂


NH₄-O-C=N + O=C (18.1.)
NH₂
1868 yilda rus olimi A.I.Bazarov karbamidni to‘g‘ridan-to‘g‘ri CO₂ va NH₃ dan 20M Pa bosim 430K haroratda sintez qilishni topdi:
CO₂+2NH₃=CO(NH₂)₂+2H₂O+130,1 kj (18.2.)
avvalo karbanat hosil qiladi:
2NH_3(g)+CO_2(g)=NH₂COONH_4(s)+151,9 kj (18.3.)

Bu reaksiya geterogen, qaytar, ekzotermikdir. (18.3.)reaksiya muvozanatini o‘nggga burish uchun, bosimni oshirib, haroratni pasaytirish kerak. Ammo, reaksiya tezligini oshirish uchun esa haroratni oshirmoq kerak reaksiyani ikki pog‘onasi ya’ni olingan ammoniy karbamati eritmasini degitratsiya qilinadi:

NH₂COONH_4(g)=CO(NH₂)_2(s)+H₂O_(s)-28,5 kj (18.4.)

Bu reaksiya gomogen, qaytar va endotermikdir. Hozirgi vaqtda butun dunyoda karbamidni to‘g‘ridan-to‘gri ammiak va CO₂dan sintez qilish usuli keng tarqalgandir. Avvallari karbamidni kalsiy sianamididan kislotali muhitda ham olishgan:

CaCN_2(q)+H₂O_(s)+CO_2(g)=CaCO_3(q)+H₂CN_2(s) (18.5.)
H₂CN_2(s)+H₂O_(s)=CO(NH₂)_2(q) (18.6.)

18.4. Karbamidni ammiak va uglerod dioksididan sintez kilish asoslari.

Agarda karbamidni to‘g‘ridan-to‘g‘ri SO₂ va ammiakdan sintez qilishni ikkala pog‘onasi, ya’ni (18.3) va (18.4.) reaksiyalar bir minaroda bir vaqtda amalga oshiriladigan bo‘lsa, ammoniy karbanati Xosil bo‘ish issiqligi, uni degidratlanishidagi endotermik samarasini qoplab, qolgan issiqlik esa hosil bulayotgan umumiy suyuqlikni ma’lum darajada isitishga sarf bo‘ladi. (18.3.)-reaksiya odatda juda tez va deyarli ohirigacha boradi. Ammo (18.4.)-reaksiya juda sekin borib, suyuq holatda ketib, qaytar bo‘lib, karbamidni hosil bo‘lish chikishini oshirish uchun Le-SHatele prinsipiga muvofiq haroratni oshirmoq kerakdir. Agarda qattiq qizdirilsa, karbamid parchalanib ketishi mumkindir:
2CO(NH₂)₂=H₂N-CO-NH-CO-NH₂+NH₃ (18.7.)
yoki qaytadan SO₂ va ammiakka parchalanadi. (2)-reaksiya natijasida hosil bo‘lgan ammoniy karbamatiga suv bilan ta’sir ettirilsa, ammoniy karbanati hosil bo‘ladi:
NH₂COONH₄+H₂O=(NN₄)₂CO₃ (18.8.)
Ammoniy karbanati suyuq ammiakda ham kam eriydi. Karbamidni sintez qilishda ajralib chiqayotgan suv ammoniy karbanatni erish haroratini pasaytiradi va avtokatalizator sifatida ishlaydi ham. Ammo, suvngi ko‘payib borishi, karbamidni hosil bo‘ltish tezligini kamaytiradi. SHuning uchun, suvni keamaytirmok lozim, ammo bu juda og‘ir masaladir. Karbanat ammoniyni karbamidga 20MPa bosim va 430K haroratda o‘tishi ortiqcha ammiakni oshishi bilan o‘sadi. Ammo, texnik iqtisodiy nuqtai nazardan karbamidni sintezini 460-473K haroratda 18-21MPa bosimda, ammiakni SO₂ga bo‘lgan nisbati stexiometrik 2 o‘rniga 4-4,5,ga teng bo‘lganda olib borish kerakdir. SHu sharoitlarda va reaksiyaga kiruvchi moddalar sintez minorasida 50-60 minut bo‘lganda, karbamidni chiqishi 55-65%ni tashkil etarkan.
Reaksiya natijasida chiqadigan issiqlik hisobiga kirishuvchi moddalar harorati sintez minorasida 150^oSga ko‘tarilishi ( o‘rtacha har bir % hosil bo‘layotgan karbamidga 2,5^oC harorat oshar ekan) mumkin; shuning uchun, sintez minorasida optimal haroratiga erishish uchun reaksiyaga kirishuvchi moddalar 313-323K(+40-+50^oC)gacha qizdirilgan bo‘lmog‘i kerak. SHunda umumiy harorat 150^oC+50^oC=200^oC atrofida bo‘ladi.