ТЕХНОЛОГИЯ КАРБАМИДА

Переработка водных растворов карбамида в товарный продукт и пути улучшения его качества

Показатели качества карбамида определяются об­ластями его применения. Как известно [1J, основные направления использования карбамида — земледелие, животноводство и хими­ческая переработка (преимущественно в продукты его поликои - денсации с альдегидами, применяемые в качестве лаков, клеев, покрытий и пластмасс, а также медленнодействующих удобрений).

Таблица V. I. Основные показатели качества карбамида

Показатели

1 Содержание сульфатов (в пересчете на SO^ ) и нерастворимых в воде веществ не бо

2 Содержание сульфатов (в пересчете на SO^-) и нерастворимых в воде веществ не бо

3 Для кормовых целей допускается содержание биурета до 3%. Рассыпчатость — став: ниже 1 мм — не более 5%; 1-М мм — не менее 93%; 2-нЗ мм — не менее 50%;

* Гранулометрический состав: ниже 1 мм — не более 4%; 1-~1,4 мм — не более 5 Содержание золы не более 0,00) %. Цвет не более 5 ед. АРНА. Мутность не более

• Гранулометрический состав: ниже 1 мм — не более 4%; 1 -~2 мм — не менее

В табл. V.1 приведены показатели качества карбамида по дан­ным действующего ГОСТ 2081—75 и некоторых ведущих зарубеж­ных фирм. Как видно из таблицы, качество карбамида в зави­симости от его назначения характеризуется значительным числом различных показателей. Их можно разделить на две группы. К пер­вой из них относятся показатели, характеризующие содержание не растворимых в воде примесей и других неорганических веществ, цвет и мутность раствора. Для соблюдения этих нормируемых показателей достаточно исключить заведомо грубые нарушения технологии (например, введение в процесс необессоленной воды) и поддерживать оборудование в нормальном состоянии, при кото­ром отсутствуют коррозия (и ее продукты не попадают в реакцион­ную среду), пропуски в теплообменной аппаратуре (и охлажда­ющая вода не попадает в карбамид) и т. п. Поэтому такие показа­тели не связаны непосредственно с применяемой технологией.

В известной мере с ней не связано также и содержание азота в продукте. Этот показатель, по существу, контролирует коммер­ческую ценность карбамида и отсутствие случайного смешения его с другими видами азотных удобрений, в частности с аммиачной селитрой.

Показатели же другой группы — содержание биурета, влаги, аммиака, гранулометрический состав, прочность и рассыпчатость гранулята — могут существенно изменяться в зависимости от особенностей применяемой технологии переработки растворов. Поэтому здесь мы вкратце рассмотрим факторы, управляющие этими показателями.

Подробный анализ причин накопления биурета в процессе производства карбамида дан в книге 11J. Не повторяя его, при­ведем только конечные выводы: для минимизации содержания биурета в карбамиде следует на всех стадиях процесса поддержи­вать минимальные (в пределах, допустимых с точки зрения пол­ноты протекания процесса) температуры и времена пребывания, минимальные разности температур между греющим агентом и на­греваемой средой.,'В особенности контроль необходим на стадиях обезвоживания раствора карбамида. В случае, если те или иные производственные условия не позволяют осуществить такой кон­троль, приходится применять специальные приемы для снижения количества биурета, уже накопленного на предшествующих ста­диях процесса. Следует отметить, что для кормовых целей спе­циально используются композиции с весьма высоким содержа­нием биурета. Предложено для этого использовать продукт, полу­чаемый при выпаривании маточников кристаллизации карбамида 18], а для удобрения почвы под отдельные культуры, в частности, хлопчатник, пригоден карбамид, содержащий до 2% биурета 19].

Содержание влаги в товарном карбамиде полностью опреде­ляется технологическим и аппаратурным оформлением процессов переработки растворов, а содержание свободного аммиака в про­дукте зависит от оформления этих процессов и процесса дистил­ляции плава на последней ступени давления. Эти два показателя особо важны, поскольку они определяют свойства карбамида при транспортировке и хранении. С увеличением содержания влаги и аммиака уменьшается прочность гранул и возрастает склонность их к разрушению и слеживанию 11, 10], что приводит к потерям продукта при транспортировке, затрудняет механизацию погру - зочно-разгрузочных работ и внесения карбамида, предназначен­ного для удобрения, в почву. Кроме того, при повышенном содер­жании аммиака в товарном карбамиде нарушаются безопасные условия работы персонала, занятого транспортировкой карбамида и работающего в сфере его применения^ Особенно строго этот показатель регламентируется при использовании карбамида для технических целей, так как незначительные изменения концен­трации аммиака существенно влияют на скорость поликонденса­ции карбамида с формальдегидом. 182

Механизация процессов внесения удобрений требует возможно более однородного гранулометрического состава. Это необходимо для обеспечения равномерного распределения удобрения. Пред­почтительные размеры гранул по данным различных источников колеблются в сравнительно узких пределах — от 1 до 3 мм. Тре­бование максимальной монодисперсности дополняется ограни­чениями по содержанию мелких фракций, в особенности пыли, так как при колебаниях влажности воздуха в процессе хранения основная причина слеживания карбамида — наличие в нем пыли. Показано, например, что для свободного удаления карбамида из бункеров необходимо, чтобы содержание фракции размером менее 0,6 мм не превышало 10% [11].

Гранулометрический состав карбамида в наибольшей степени ' зависит от технологии и аппаратурного оформления процессов гранулирования и последующего охлаждения. Однако самые совершенные процессы не приводят к абсолютно однородному гра­нулометрическому составу карбамида. Из-за разрушения гранул и образования пыли при транспортировке и хранении карбамид слеживается, особенно в регионах с жарким и влажным климатом. Поэтому большое внимание уделяется разного рода добавкам и покрытиям, обеспечивающим полную рассыпчатость гранулята. Добавки и, в особенности, покрытия одновременно выполняют и другую функцию — снижают скорость растворения карбамида и, тем самым, увеличивают степень его усвоения растениями: так как скорость усвоения карбамида меньше скорости его раство­рения, значительная часть его вымывается из почвы и теряется бесполезно.

Из сказанного следует, что процессы, которые будут рассмо­трены ниже — концентрирование растворов карбамида, кристал­лизация, гранулирование, модифицирование карбамида — непо­средственно влияют на его качество.