Карбамид өндірісі

Пән: Өнеркәсіп, Өндіріс
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 7 бет
Таңдаулыға:

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

СЕМЕЙ қаласының ШӘКӘРІМ атындағы

МЕМЛЕКЕТТІК УНИВЕРСИТЕТІ

БӨЖ

1. Карбамид өндірісі. Өндірудің физико-химиялық жағдайы және схемасы. 2. Калий тұзының өндірісі. Политермиялық және флотациялық процесстері. Сильвиниттен калий хлоридін алу негізгі аппараты .

Мамандық: 5В072000 «Бейорганикалық заттардың

химиялық технологиясы»

Топ: ХН-301

Орындаған: Муслимханова Е.

Семей, 2015 ж

1. Мочевина - оңай еритін түссіз кристалды зат, өте құнды тыңайтқыш, құрамында өсімдікке жеңіл сіңірілетін 46% азот бар. Агрохимиялық сапасы барлық қатты азот тыңайтқыштарынан басым, топырақ құрамында ұзақ уақыт сақталады. Өсімдіктерге тамыры және жапырақтары арқылы сіңеді. Өзіндік құны төмен. Карбамидті мал жемдеріне азот қоспасы ретінде қосады. Карбамид ауыл шаруашылығынан басқа өндіріс орындарында көп қолданылады. Ағаш жанқасынан плита, ситнтетикалық желім, фармацептік өндірісте, мұнай өнімдерін өңдеуге, синтетикалық талшық- урилон алуға және т. б. өндіріс орындарында қолданылады.

Карбамид өндіруге шикізат ретінде аммиак жіне көміртек диоксидін қолданады. Карбамид синтезі екі сатыдан тұрады.

Бірінші сатыда карбамид қышқылының аммоний тұзы(карбамат) түзіледі:

2NH ₃ +CO ₂ →NH ₂ COONH ₄ +159 кДж (1)

Әрі қарай карбамат дегидратацияланып карбамид түзеді.

NH ₂ COONH ₄ → (NH ₂ ) ₂ CO+H ₂ O-285 кДж (2)

Карбамид синтезі гетерогенді (Г-С) системадағы процесс, кинетикалық областа жүреді. 1-ші реакция оптималды жағдайда толық және жылдам жүреді. 2-ші реакция баяу толық жүрмейді, тек сұйық фазада ғана жылдамдайды.

Карбамид шығымын арттыру үшін температурамен қатар қысымдыда жоғарлатып аммиактың мөлшерін стехиометриялық шамадан артық алу керек.

Өндірісте карбамидті синтездеуге 180-200 ⁰ С, қысым 18-20МПа және аммиак 100% артық алынады. Карбамид шығымы 60-70%. Өндірістің экономикалық көрсеткішін көтеру үшін реакцияласпаған аммиак және көміртек диоксиді басқа өнімдер өндіруге жұмсалады немесе қайтадан процесс басына оралады(тұйық схема) .

2. Калий хлориді мен сульфаты маңызды калий тұздары болып табылады. КСl кристалдарының тығыздығы 1, 99 г/см 3 . Калий хлоридінің Т _балқу =768°C, Т _қайнау =1417°С.

Негізінде калий тұздарын минералды тыңайтқыштар ретінде қолданады. Калий өнеркəсібінің негізгі өнімі калий хлориді болып табылады, оның шамамен 95%-ы тыңайтқыш ретінде, ал қалған 5%-ы КОН жəне басқа қосылыстар өндірісінде қолданады.

Өндіру əдісіне байланысты КСl екі маркамен шығарылады: К - ерітінділерден кристаллизациялау жəне Ф - калий кендерін флотациялық байыту арқылы. Техникалық мақсаттар үшін өндірілетін калий хлориді КОН, калий хлораты мен перхлоратын алуға қолданады. Олар жақсы ағартқыш болып табылады жəне жарылғыш заттардың құрамына кіреді, сонымен қатар калий иодиді мен бромидін (фармацевтика жəне сурет шығару өнеркəсібінде қолданатын), К ₂ СО ₃ (арнайы шыны мен глазурдың құрамына кіретін) алуға пайдаланады. КСl кристалдары инфрақызыл сəулелер үшін мөлдірлігі өте жоғары болады, сондықтан оларды кейбір оптикалық аспаптарда қолданады.

Жер қыртысында калийдің құрамы шамамен ~1, 5% құрайды. Калий алюмосиликаттардың, далада жиналатын шпаттың, граниттің, лейциттің, гнейстың, қатты пайдалы қазба тұз шөгінділерінің жəне теңіздік пен континенталдық тұздықтардың құрамына кіреді. Топырақты құрайтын бөлігі, əсіресе сазды заттар, калийді белсенді ұстап қалады (сорбция арқылы), бұл өсімдіктердің өсуіне өте маңызды əсерін тигізеді. Топырақтың мұндай қасиетінің арқасында калийдің шайылуы баяу жүреді, нəтижесінде табиғи сулардағы оның құрамы, əдетте, натрий мен магний тұздарына қарағанда көп есе аз болады.

Калий кендерін құрамындағы артық минералдармен анықтайды. Ангидрит, MgCO 3 жəне сазды қоспалары бар сильвин (10-60%) мен галиттен (25-70%) тұратын кенді сильвинит деп атайды. Карналлит қатпарлары бар немесе сильвиниттің карналитпен қоспасы кездеседі. Əлемдегі ірі калий тұздары Верхнекамск кенорнында сильвинит жəне карналлит кендері шоғырланған.

Мұхит жəне теңіз суларында ~0, 05% калий болады. Дүниежүзілік мұхит суының көлемі 1370·10 ⁶ км ³ , оның құрамындағы калий шамамен 7·10 ¹⁴ т К ₂ О болады, бұл белгілі калий тұзы кенорындарының қорынан 10 миллион есе артық. Сондықтан, дүниежүзілік мұхит ісжүзінде калий тұздарының сарқылмас көзі болып табылады.

Сильвинитті, карналитті кендерін КСl-ға өңдеу келесі əдістермен жүргізіледі:

1) кеннің құрамындағы тұздардың температуралық ерігіштік коэффициентінің əртүрлігіне негізделген еріту жəне бөлек кристаллизациялау (бұл əдісті жылулық немесе галургиялық деп те атайды) ;

2) кенді механикалық байыту, ең бастысы флотациялау; калий кендерін байыту кезіндегі гравитациялық сепарация əдісі кең таралмаған;

3) флотациялық байытуды еріту жəне кеннің ұсақ фракцияларын кристаллизациялаумен қиыстыру;

4) кенді жерасты шаймалап, тұздықты буландыру жəне кристаллизациялау арқылы өңдеу.

Еріту жəне бөлек кристаллизациялау (галургиялық əдіс) əдісімен KCl алу.

Еріту жəне кристаллизациялау əдісімен КСl-ды алу негізінде КCl-NaCl-H ₂ O жүйесінің қасиеттері жатыр. Қаныққан ерітіндіні салқындатқан кезде тұнбаға тек қана КCl түседі. КCl-мен қаныққан ерітіндіге қатты NaCl-ды қосқанда, КCl-дың бір бөлігі тұнбаға ығысады. Сильвиниттен КСl-ды толық бөлу үшін оның циклға берілетін мөлшері айналымдағы сілтілік ерітіндінің мөлшеріне сəйкес болу қажет.

Сильвинитті кендерді өңдеудің принципиалды сызба-нұсқасы келесі негізгі операциялардан тұрады:

1) КСl-ды кристаллизациялаудан кейін алынған ыстық өзекті ерітіндімен ұнтақталған сильвинитті шаймалау; бұл кезде сильвиниттен КСl ерітіндіге өтеді, ал NаСl толығымен үйіндіде қалады;

2) үйіндіден ыстық сілтілік ерітіндіні бөліп алу жəне оны ұсақ қатты бөлшектерден (лай жəне тұзды шлам) тазалау;

3) КCl-дың кристаллизациясымен жүретін сілтілік ерітіндіні салқындату;

4) өзекті ерітіндіден КСl кристалдарын бөліп алу, кептіру;

5) сильвиниттің жаңа бөліктерінен КСl шаймалауға қайтарылатын өзекті ерітіндіні қыздыру.

Еріту жəне кристаллизациялау əдісі бойынша сильвинит кенінен калий хлоридін өндіру негізінде осы принципиалды сызба-нұсқа жатыр. Технологиялық сызба-нұсқадағы жəне үрдістің режиміндегі кейбір айырмашылықтар шикізаттың құрамының өзгеруімен жəне əртүрлі конструкциялы аппараттарды қолданумен түсіндіріледі. Айналымдағы сілтілік ерітіндіде сильвинді еріткен кезде үйіндіде калийдің құрамы минималды болып, КСl бойынша қаныққан сілтілік ерітінді алу қажет. Сонымен қатар қарқындылығы жоғары еруді қамтамасыз ету керек. Басқа шарттары бірдей болғанда, кеннің ұнтақталу дəрежесін жоғарылатқанда еру қарқындылығы артады. Бір жағынан 0, 2 мм фракциялардың болуы қажет емес, өйткені сильвиннің құрамындағы жұқадисперсті бөлшектер еріткіштерден тұзды шлам түрінде сілтілік ерітіндімен шығып, үйіндіде қалады.

Ерітудің температуралық режимі маңызды роль атқарады, себебі температура жоғарылаған кезде КСl қанығу концентрациясы көтеріледі жəне еру жылдамдығы артады. Ерітуді атмосфералық қысым астындағы аппараттарда жүргізгендіктен ыстық сілтілік ерітіндінің шекті температурасы 100-103ºС, бұл температураға қанығу концентрациясы КСl 270 г/л жəне NаС1 210 г/л сəйкес келеді. Ыстық сілтілік ерітіндінің температурасын 5-10º төмендеткенде КСl мөлшері 245-250 г/л-ге дейін азаяды, бұл айналымдағы сілтілік ерітіндінің бірлік көлемінен калий шығымын төмендетеді.

Көптеген калий фабрикаларында сильвинитті кендерді шаймалау шнекті еріткіштерде іске асырады, ұзындығы 22-24 м горизонталды астаутəрізді араластырғыш, пульпаны араластыруды жəне тасымалдауды горизонталды валда айналатын шнекті спираль арқылы іске асырады. КСl еруінің эндотермиялық эффектісімен болған жылудың шығыны, салқын сильвинитті енгізу жəне аппараттың қабырғаларымен қоршаған ортаға жылудың берілуі, будың берілуімен немесе қысым астында еріген сілтінің қызуымен толықтырылады.

Кішігірім масштабтағы өндірістерде барабанды еріткіштерді қолданады, онда кен мен сілтілік ерітінді параллелді жылжиды. Шнекті еріткіштерге қарағанда барабанды еріткіштердің меншікті өнімділігі 30-40 %-ға төмен, электрэнергия шығыны бірнеше рет жоғары (шнектіде 1 т кенге ~0, 25 квт . сағ орнына 1 т кенге ~1 квт . сағ жұмсалады) . Кемшілігі: қарсыағынды ерітуді жүргізу мүмкіндігінің болмауы жəне сілтілік ерітіндімен сильвиннің жұқа фракцияларының шығуы.

Қаныққан тұзды ерітінді ортада кеннің судаерігіш минералдарының флотациялық немесе флотогравитациялық бөлуге негізделген флотация əдісі, бұл кезде көбіршік өнім ретінде əдетте сильвин немесе басқа калий минералдары болады. Өндірістік үрдістердің негізгі сатылары келесі операциялардан тұрады:

1) кенді құрғақ жəне ылғал ұнтақтау. Кеннің құрамына кіретін минералдардың механикалық қоспасының түзілуін қамтамасыздандыратын бөлшектердің өлшеміне дейін бастапқы кенді ұнтақтау. Сильвинитті флотациялау кезінде 1-3 мм-ге дейін ұнтақталғаны дұрыс, одан да ұсақ ұнтақтаса шламмен бірге жоғалуы артады жəне өнімнің сапасы нашарлайды. Бірақ, сильвинит кесектерінің ашылу дəрежесі 90 %-дан жоғары болу керек. Егер флотацияға өлшемдері 0, 8-1 мм-ден төмен түйіршіктерді берсе, оны ұсақ түйіршікті, ал ірілігі 2 мм-ден жоғары болса ірі түйіршікті деп атайды. Сильвинитті кенді флотацияға дайындауға бөлшектердің өлшемін 15 мм-ге дейін кенді ұсақ жəне орташа құрғақ ұсақтау жатады. Олар роторлы ұсақтағыштарда (валды, шағылдырғыштық, балғалы жəне т. б. ), құрғақ немесе ылғал (тұзды ерітінділердегі кеннің компоненттерімен қаныққан) тіректі немесе шарлы диірмендерде ұнтақтаумен іске асырылады. Кенді классификациялау үшін еңісті вибрациялы гүрсілдерді, доғалы електі, гидроциклондарды қолданады;

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.