Mineral güBRƏLƏRİn təSNİfati

KARBAMİD İSTEHSALI

Ammonyakdan və karbon-2-oksiddən karbamidin sintezi aşağıdakı reaksiya üzrə gedir:

2NH₃ + CO₂ → CO(NH₂)₂ + H₂O

bu proses ammonium karbonatın əmələ gəlməsi və sonra onun dehidratlaşması mərhələlərindən ibarətdir.

2NH₃ + CO₂ → NH₄–COO–NH₂

NH₄–COO–NH₂ → CO(NH₂)₂ + H₂O

Texnoloji sxemdən (şək. 18) göründüyü kimi, qazşəkilli CO₂ dörd pilləli kompressorda (1) 35⁰C-də 1 atm-dən 200 atm-ə qədər sıxılır və oradan qarışdırıcıya (4) verilir. Qarışdırıcıya 200 atm təzyiq altında maye ammonyak verilir, plunjer nasosla (14) KAD məhlulu, (dövriyyə qayıdan karbamidə çevrilməyən NH₃ və CO₂ halında)verilir. qarış-dırıcıda 200 atm təzyiq alıtında və 175⁰C-də ammonium karbomat əmələ gəlir. Reaksiya qarışığı qarışdırıcıdan çıxaraq sintez kalonuna (5) daxil olur, burada 200⁰C və 280 atm təzyiqdə karbamidin əmələ gəlmə prosesi başlayır.

Sintez kalonunda əmələ gələn, tərkibində 30-31% karbamid, 21-22% ammonium karbamat, 33-34% əlavə ammonyak, 14-16% su olan ərinti ikipilləli distilləyə göndərilir. Hər pillənin distillə aqreqatı üç aparatdan ibarətdir: rektifikasiya kalonu, qızdırıcı və separator.

Sintez kalonundan çıxan karbamid ərintisi 200 atm-dən 20 atm-ə qədər drosselləşdirilir və I pillə distillə aqreqatının rektifikasiya kalonuna (7) daxil olur, burada ammonyakın ifrat miqdarı qaz fazaya ayrılır. Sonra qızdırıcıda (8) ərintinin temperaturu 165⁰C-yə qədər yüksəlir. Bu zaman demək olar ki, izafi ammonyak tamamilə ayrılır və ammonium karbamatın böyük hissəsi parçalanır. Əmələ gələn buxar-maye qarışığı separatorda (9) ayrılır. Qaz faza rektifikasiya kalonuna (7), maye faza isə 3 atm-ə qədər drosselləşdirilərək II pillə distilləyə göndərilir.

Tərkibində 76% NH₃, 21-22% CO₂ və 3%-ə yaxın su olan qaz faza rektifikasiya kalonundan (7) yuyucu qülləyə (6) göndərilir. Burada NH₃ və CO₂ ammonyaklı su ilə udularaq ammonium duz məhlulu əmələ gətirir, qazşəkilli ammonyak isə karbon-2-oksiddən təmizlənərək I pillə kondensatora (13) gördərilir, burada kondensləşir və tutumdan (2) keçərək dövriyyəyə qayıdır.

Ammonium duzunun qatı məhlulu olan maye faza 100⁰C temperaturla plunjer nasosu (14) ilə 200 atm təzyiq altında qarışdırıcıya 4 daxil olur.

II pillə distilləyə daxil olan məhlulun tərkibi 60-61% karbamid, 4-5% ammonium karbamat, 6-7% ifrat ammonyak və 29-30% sudan ibarət olur. distillənin II pilləsi I pillədə olduğu kimi aparılır, yəni əvvəlcə məhlul rektifikasiya kalonundan (10) keçir, sonra isə (11) qızdırıcıda 145⁰C-yə qədər qızdırılır və separatora (12) daxil olur ki, burada da qaz və maye faza ayrılır. Distillənin II pilləsində ammonium karbamat tam parçalanır və ammonyakla karbon-2-oksidin qovulması başa çatır.

Tərkibində 70-72% karbamid olan qalan məhlul, separa-tordan (12) drosselləşdirilir və vakuum buxarlandırıcıya (15) daxil olur, burada 300 mm.c.st. qalıq təzyiqdə onun özünün buxarlanması hesabına qatılığı 74-76%-ə qədər artır. Sonra bu məhlul tutumdan (16) və yağayırıcıdan (17) keçərək hazır məhsul üçün emala göndərilir.

55-56% NH₃, 24-25% CO₂ və 20-21% sudan ibarət qaz faza rektifikasiya kalonundan (10) su buxarlarının kondens-ləşməsi üçün II pillə kondensatora (19) göndərilir. Burada əmələ gələn zəif KAD məhlulu basqı çənindən (20) keçərək mərkəzəqaçma nasosu (21) ilə yuyucu kalona (6) daxil olur. Kondensatordan (19) qaz faza və tərkibində NH₃ və CO₂ olan digər ayrılan qazlar 40⁰C-də soyuducudan (25) dövr edən ammonium duz məhlulu ilə udulur.

Absorberdə (22) əmələ gələn KAD məhlulu istidəyiş-diricidə (26) 95⁰C-yə qədər qızdırılır və desorberə (24) verilir, burada 3 atm təzyiq və 135⁰C temperaturda iti buxarın köməyi ilə ammonim duzları tamamilə NH₃ və CO₂ –yə parçalanır.

Qazşəkilli NH₃ və CO₂ su buxarları ilə birgə II pillə kondensatora göndərilir, qalan su isə kanalizasiyaya axıdılır.

Sintez kalonu (5) açıq sahədə, qalan avadanlıqlar isə binada yerləşdirilir. Alınmış karbamid məhlulu ardıcıl olaraq I və II pillə buxarlandırıcı aparatlarda (27 və 28), müvafiq olaraq 120–125°C və 30–40 kPa təzyiqdə və 130–140°C və 3–5 KPa yaxın təzyiqdə qatılaşdırılır. Alınmış ərinti 99,7-99,8 küt.% qatılıqla dənəvərləşdirici qülləyə (31) daxil olur və orada səpələnir. Əmələ gələn xırda hissəciklər aşağı düşdükdə içi boş qüllədə aşağıdan yuxarıya gedən hava axını ilə soyudulur və dənəvər hala çevrilir.

Qüllənin aşağı hissəsindən atmosfer havası sovrulur və dənələrin soyudulması üçün «QL» aparatından (33) hava verilir. Əmələ gələn ammonium nitrat dənələri qüllənin aşağı hissəsindən nəqlediciyə (32) və dənələrin soyudulması üçün qaynar lay aparatına daxil olur, hansı ki, qızdırıcıdan (34) keçərək quru hava verilir. Qaynar lay aparatından sonra hazır məhsul qablaşdırılmaya verilir.

1-4 mm ölçüsü olan dənəvər karbamid kənd təsərrüfa-tında istifadə edilir. Kristallik karbamid kristallaşdırıcılarda alınır. Müasir qurğularda dənəvərləşdirici qüllədən gələn hava axını karbamidin xırda hissəciklərinin ayrılması üçün yuyulur sonra isə atmosferə tullanır.

Karbamidin tam mayeli tsiкl ilə alınmasının texnoloji sxemi iqtisadi cəhətdən daha sərfəlidir, belə ki, bu sxemdə dövrəyə qayıdan isti qazların (ammonyak və karbon-2-oksid) sıxılması tələb olunmur, çünki əmələ gələn bərk karbamid boru xətlərinin tutulmasına və onların korroziyayasına səbəb ola bilər.

Şəkil 19–da ildə 90 min ton istehsal gücünə malik karbamid istehsalının tam mayeli tsikli və ərintinin iki pilləli distilləsi ilə alınmasının texnoloji sxemi göstərilmişdir.

Şək. 19 . Karbamid istehsalının texnoloji sxemi:

1–ammonyak, karbon-2-oksid və ammoniumlu duz məhlullarının qarışdırıcısı; 2–yuyucu kalon; 3–sintez kalonu; 4, 11–reduktorlar; 1–mərhələ rektifikasiya kalonu; 6–separator; 7,13–qızdırıcılar; 8–I və II mərhələnin buxarlandırıcı aparatları; 9,10,11–soyuducu-kondensa-torlar; 12–II mərhələ rektifikasiya kalonu; 14–II mərhələ separatoru; karbamid məhlulu tutumu; 17–ərinti tutumu; 18–dənəvərləşdirici qüllə; 19– nəqledici.
Qarışıqlardan və kükürdlü birləşmələrdən təmizlənmiş, 20 MPa qədər sıxılmış karbon (IV) oksid və maye ammonyak 11 MPa təzyiq altında 80-100⁰C temperaturda qarışdırıcıya (1) daxil olur. Buraya, həmçinin, yuyucu kalondan (2) ammo-niumlu duz məhlulu verilir. Qarışdırıcıda NH₃:CO₂:H₂O =4,1:1:0,1 mol nisbəti təmin edilir. Qarışdırıcıdan karbamatın tədricən əmələ gəlməsi hesabına 171⁰C-yə qədər qızdırılmış, qarışıq sintez kalonunun (3) aşağı hissəsinə göndərilir, burada ammonium karbamatın əmələ gəlməsi başa çatır və o, 61% karbamidə çevrilir. Optimal istilik rejiminin təmin olunması üçün kalona əlavə olaraq maye ammonyak daxil edilir. Ərinti reduktorda (4) drosselləşdirildikdən sonra kalonun yuxarı hissəsindən iki mərhələli distilləyə ötürülür. Hər mərhələnin distillə aqreqatı üç aparatdan ibarətdir: rektifikasiya kalonu, qızdırıcı və separator. ərinti, əvvəlcə birinci mərhələnin rektifikasiya kalonuna (1) daxil olur, burada təzyiq 2 MPa qədər aşağı düşür. Kalona birinci mərhələnin separatorundan (6) əkscərəyanla qaz verilir. Birinci mərhələnin kalonunda karbamidin reaksiya qarışığından ayrılması, ammonium karbamatın parçalanması və ammonyakdan, karbon-2-oksiddən və sudan ammonium duzlarının sulu məhlulunun əmələ gəlməsi baş verir. Ərinti kalondan (1) qızdırıcını (7) keçərək 160⁰C temperaturla birinci mərhələnin separatoruna (6) daxil olur, burada maye və qaz fazalar ayrılır. Qazlar kalona (1) və oradan yuyucu kalonun (2) aşağı hissəsinə qayıdır. Yuyucu kalonun yuxarı hissəsi maye ammonyakla və soyuducu-kondensatordan (9) keçərək buxarlandırıcı aparatdan (8) gələn ammoniumlu su ilə suvarılır. Yuyucu kalonda qazdan karbon-2-oksid yuyulur və ammonium duzlarının sulu məhlulu əmələ gəlir, qazşəkilli ammonyak isə kalonun yuxarı hissəsindən çıxarılır və soyuducu-kondensatorda (10) maye hala keçdikdən sonra prosesə qaytarılır. Ammonium duzlarının sulu məhlulu qarışdırıcıya (1) və oradan sintez kalonuna (3) vurulur. Karba-mid məhlulu birinci mərhələnin separatorundan (6) II mərhələ-nin reduktorunda 0,3 MPa təzyiqə qədər drosselləşdirilir və ikinci mərhələ rektifikasiya kalonuna (12) ötürülür, oradan isə qızdırıcıya (13) və separatora (14) daxil olur. İkinci mərhələnin kalonunda karbamatın ammonyaka və karbon-2-oksidə qədər parçalanması baş verir, karbonat və ammonium bikarbonatın sulu məhlulu əmələ gəlir. Separatorun (14) aşağı hissəsindən 70% karbamid məhlulu çıxır, yuxarı hissədən isə tərkibi ammonyak, karbon-2-oksid və su buxarından ibarət buxar-qaz qarışığı çıxır ki, o da rektifikasiya kalonunun (12) aşağı hissəsinə daxil olur. Qaz qarışığı kalondan (12) sonra soyu-ducu-kondensatorda (11) soyudulur və ammonium duz məhlulu halında yuyucu kalonun (2) aşağı hissəsinə verilir. Karbamid məhlulu ikinci mərhələnin separatorundan (14) tutuma (16) yığılır və 140⁰C temperaturla və 0,003 MPa təzyiqlə ardıcıl olaraq birinci və ikinci mərhələnin vakuum aparatlarında buxarlandırılmaya ötürülür. Alınmış karbamid ərintisi 0,098 küt.payı qatılıqla ərinti tutumundan (17) keçərək dənədərləş-dirici qülləyə (18) daxil olur və orada səpələnir. Əmələ gələn dənəvərlər 70⁰C-yə yaxın temperaturla nəqledici (19) vasitəsilə çeşidlənmə, soyutma və qablaşdırılma əməliyyatlarına göndərilir. Karbamidin çıxımı, karbon-2-oksid hesabı ilə 91% təşkil edir.

Son illərdə karbamid istehsalında striplinq-proses tətbiq edilmişdir. Burada ammonium karbamatın ərintidə parçalanması sintezin təzyiqinə yaxın təzyiqdə, ərintinin sıxılmış karbon-2-oksidlə üfürülməsi yolu ilə aparılır. Bu şəraitdə ammonium karbamat ammonyakın parsial təzyiqinin azalması reaksiya və (1) tarazlığının sola yönəlməsi hesabına dissosasiya olunur. Hal-hazırda striplinq-proses prinsipi ilə qurğular 1000-1100 t/gün vahid güclə işləyir. Bu prosesin texnoloji sxemi şəkil 20 –də göstərilmişdir. Yüksək təzyiqli kondensatordan (1) sintez kalonunun (2) aşağı hissəsinə ammonium karbamatın, ammonium duzlarının sulu məhlulu, ammonyak və karbon-2-oksid daxil olur. Əmələ gələn ərinti buxarla qızdırılan üfürücü kalona (3) göndərilir. üfürücü kalona əkscərəyanla 11 MPa təzyiq altında karbon-2-oksid daxil olur. tərkibində təzə karbon-2-oksid olan buxar-qaz qarışığı kalondan (3) yüksək təzyiqli kondensatora (1) daxil olur. Kondensatora injektordan (4) maye ammonyak daxil edilir.

Şək 20. Striplinq-prosesin texnoloji sxemi

1–yüksək təzyiqli kondensator; 2–sintez kalonu; 3–üfürücü kalon;

4–injektor; 5–skrubber; 6–reduktor; 7–rektifikasiya kalonu;

8–reduktor; 9–məhlulu tutumu; 10–soyuducu-kondensator;

11– buxarlandırıcı aparat; 12–dənəvərləşdirici; 13–nəqledici
O, həmçinin injektorda kondensatora (1) skrubberdən (5) ammonium duz məhlulunu və sintez kalonundan ərintinin bir hissəsini ötürən işçi qüvvə kimi xidmət edir. Kondensatorda karbamat əmələ gəlir, reaksiyanın istilik effekti buxar yaratmaq üçün istifadə olunur. Sintez kalonunda reaksiyaya girməyən qazlar və su buxarı yüksək təzyiqli skrubberə (5) daxil olur, burada kondensləşir və injektordan (4) keçərək yüksək təzyiqli kondensatora (1) göndərilir. Üfürücü kalondan (3) çıxan karbamidin sulu məhlulunun tərkibində 1%-ə qədər ammo-nium karbamat olur.

Onun parçalanması üçün məhlul reduktorda (6) 0,3-0,6 MPa təzyiqə qədər drosselləşdirilir və rektifikasiya kalonunun (7) yuxarı hissəsinə göndərilir. Burada maye faza 70% karbamid məhlulu halında aşağıya doğru axır və reduktorda (8) təzyiq 0,1 MPa qədər azaldıqdan sonra məhlul tutumunda (9) yığılır.

Rektifikasiya kalonundan (7) çıxan su buxarı soyuducu-kondensatorda (10) tərkibində olan ammonyak və karbon oksidi həll edərək kondensləşir və alınan ammonium duz məhlulu skrubberə (2) göndərilir. Karbamid məhlulu tutumdan (9) buxarlandırıcı aparata (11) daxil olur, buxarlandırıldıqdan sonra dənəvərləşdirici qülləyə (12), sonra isə dənəvər halda nəqledici (13) ilə anbara göndərilir.

Karbamid istehsalının striplirnq-prosesi karbamidin əmələ gəlməsinin istilik effektinin istifadə olunmasına imkan verir, texnoloji sxemi sadələşdirir, təkrar suyun miqdarını azaldır, bütövlükdə adi sxemə nisbətən daha səmərəlidir.