Производство карбамида (стр. 1 из 6)
Курсовой проект
Тема: Производство карбамида.
Содержание
Введение
1. Свойства карбамида и его технические характеристики
2. Область применения карбамида
3. Патентный поиск
4. Технология производства карбамида
5. Конструкция аппарата
6. Технологический расчет
6.1. Материальный баланс
6.2. Тепловой баланс
7. Механические расчеты
7.1. Выбор конструкционного материала и допускаемых напряжений
7.2. Расчет толщины стенки корпуса колонны
7.3. Расчет толщины стенки эллиптического днища корпуса
7.4. Расчет плоской крышки корпуса
7.5. Расчет затвора соединения фланца с плоской крышкой корпуса
7.6. Расчет фланца
7.7. Выбор тарелок. Определение гидравлического сопротивления колонны
7.8. Расчет массы аппарата
7.9. Расчет аппарата на сейсмическую нагрузку
7.10. Расчет опоры аппарата
Заключение
Список использованных источников
Введение
Минеральные удобрения – источник различных питательных элементов для растений и свойств почвы, в первую очередь азота, фосфора и калия, а затем кальция, магния, серы, железа. Все эти элементы относятся к группе макроэлементов («Макрос» по-гречески – большой), так как они поглощаются растениями в значительных количествах. Кроме того, растениям необходимы другие элементы, хотя и в очень небольших количествах. Их называют микроэлементами («Микро» по-гречески – маленький). К микроэлементам относятся марганец, бор, медь, цинк, молибден, йод, кобальт и некоторые другие. Все элементы в равной степени необходимы растениям. При полном отсутствии любого элемента в почве растение не может расти и развиваться нормально. Все минеральные элементы участвуют в сложных преобразованиях органических веществ, образующихся в процессе фотосинтеза. Растения для образования своих органов – стеблей, листьев, цветков, плодов, клубней – используют минеральные питательные элементы в разных соотношениях.
Целью данного проекта является подробное рассмотрение процесса производства минерального удобрения - карбамида, конструирование и расчет колонны синтеза карбамида.
Исходные данные:
Диаметр колонны 2000 мм
Высота колонны 29000 мм
Плотность аммиака 910 кг/м3
Плотность углекислоты 1,98 кг/м3
Плотность карбамида 900 кг/м3
Расход аммиака 6,8·10-3 м3/с
Расход углекислоты 2 м3/с
Расход карбамида 3,6·10-3 м3/с
1.Свойства продукта и технические характеристики
Карбамид представляет собой бесцветные кристаллы легко растворимые в воде, спирте, жидком аммиаке, сернистом ангидриде. Температура плавления 132,7°C, плотность 1,33·103 кг/м3.
Карбамид при нормальных условиях пожаро- и взрывобезопасен, не токсичен.
Карбамид упаковывают в клапанные бумажные и полимерные мешки по нормативно-технической документации. Навалом в железнодорожные вагоны типа «хоппер», минераловозы, а также в специализированные металлические контейнеры. Для розничной торговли продукт упаковывают в полиэтиленовые пакеты, массой не более 3 кг. Хранят в закрытых сухих складских помещениях. Контейнеры с карбамидом и транспортные пакеты допускается хранить на открытых площадках.
Транспортируют в упакованном виде и насыпью всеми видами крытого транспорта, кроме воздушного.
Выпускают карбамид двух марок: А – для использования в химической промышленности и животноводстве, и Б – для использования в сельском хозяйстве.
В нижеследующей таблице кратко представлены технические требования к карбамиду согласно ГОСТ 2081–92.
Технические характеристики карбамида (согласно ГОСТ 2081–92)
| Технические характеристики | Марка А | Марка Б | ||
| I сорт | высший сорт | I сорт | II сорт | |
| Внешний вид | Белые и слабоокрашенные гранулы | |||
| Массовая доля: | ||||
| Азота в пересчете на сухое вещество, %, не менее | 46,2 | 46,2 | 46,2 | 46,2 |
| Биурета, %, не более | 1,4 | 1,4 | 1,4 | 1,4 |
| Воды, %, не более | ||||
| метод высушивания | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 |
| метод Фишера | 0,6 | 0,5 | 0,5 | 0,6 |
| Свободного аммиака, %, не менее | 0, 03 | |||
| Гранулометрический состав, массовая доля гранул размером, %: | ||||
| от 1 до 4 мм, не менее | 94 | 94 | 94 | |
| от 2 до 4 мм, не менее | 70 | 50 | ||
| менее 1 мм, не более | 3 | 5 | 5 | |
| остаток на сите 6 мм, не более | отсутствует | |||
| Рассыпчатость, %, не менее | 100 | 100 | 100 | |
| Статическая прочность гранул, кгс/гранулу, не менее | 0,7 | 0,5 | 0,3 | |
| Конденсирующая добавка: Карбамидоформальдегидная смола, % | 0,2-0,5 | |||
2.Области применения карбамида
Карбамид является весьма реакционно-способным соединением, образует комплексы со многими соединениями, например с перекисью водорода, которые используются как удобная и безопасная форма «сухой» перекиси водорода. Способность мочевины образовывать комплексы включения с алканами используется для депарафинизации нефти.
При нагревании до 150—160°C карбамид разлагается с образованием биуретана, аммиака, углекислого газа и др. продуктов. В водном растворе гидролизуется до CO2 и NH3, что обуславливает его применения в качестве минерального удобрения. При взаимодействии с кислотами образует соли. При алкилировании образуются алкилмочевины, при взаимодействии со спиртами — уретаны, при ацилировании — уреиды (N-ацилмочевины). Последняя реакция широко применяется в синтезе гетероциклических соединений, например, пиримидинов. Карбамид легко конденсируется с формальдегидом, что обуславливает широкое его применение в производстве смол.
Химические свойства карбамида обуславливают широкое его применение в химической промышленности в синтезе карбамидо-альдегидных (в первую очередь карбамидо-формальдегидных) смол, широко использующихся в качестве адгезивов, в производстве древесно-волокничтых плит (ДВП) и мебельном производстве. Производные мочевины - эффективные гербициды.
Часть производимого карбамида используется для производства меламина. Значительно меньшая доля используется для нужд фармацевтической промышленности.
По своей природе карбамид - это минеральное удобрение, которое используется на всех видах почв под любые культуры. Такая форма удобрений обеспечивает значительную прибавку урожая сельскохозяйтсвенных культур. Выпускается он в этом качестве в устойчивом к слеживанию гранулированном виде. По сравнению с другими азотными удобрениями карбамид содержит наибольшее количество азота (46,2%), что в основном и определяет экономическую целесообразность его использования в качестве удобрения для многих сельскохозяйственных культур на любых почвах.
В рубце жвачных животных обитают микроорганизмы, способные использовать мочевину для биосинтеза белка, поэтому её добавляют в корма как заменитель белка.
В медицинской практике мочевину чистую используют как дегидратационное средство для предупреждения и уменьшения отёка мозга.
Интересные направления применения карбамида связаны с использованием его для очистки выбросов ТЭЦ и мусоросжигательных установок, где в качестве восстановителя оксидов азота используются продукты термического разложения карбамида. Причем карбамид может применяться как в твердом виде, так и в виде водного раствора. Сегодня данная технология уже внедряется на мусоросжигательных заводах.
Еще одним перспективным направлением использования карбамида является производство продукта AdBlue – 32,5%-го раствора карбамида, используемого для обработки выхлопных газов дизельных двигателей. Применение данного раствора позволяет добиться соответствия состава выхлопных выбросов нормам Euro-4 и Euro-5. В этом случае более предпочтительным является применение приллированного карбамида ввиду его физических свойств.
3. Патентный поиск
3.1 Определение предмета поиска
Этот этап является одной из наиболее ответственных работ при подготовке к патентным исследованиям. При поиске по источникам патентной информации оно обычно сводится к его конкретизации и приближению формулировки предмета поиска к наименованию рубрики МКИ, НКИ. Затруднение иногда вызывает определение предмета поиска в новой области науки и техники.
Для данного исследования предметом поиска являются устройства проведения синтеза карбамида, а также различные конструктивные решения этого устройства.
Из представленной выше информации, можно сделать вывод, что для своего проекта рациональнее выбрать конструирование колонны синтеза аммиака.
3.2 Определение глубины поиска информации
Глубина поиска информации зависит от предмета поиска и источников информации, по которым будет проводиться поиск. Так, если предметом поиска является изобретение, глубина поиска может составлять 10-15 лет. Отраслевую периодику, используемую, в частности, для определения уровня техники в исследуемой области, достаточно просматривать на глубину до 5 лет (без учета прогноза технического уровня).
В данной работе глубина поиска в учебных целях составит 15 лет.
3.3 Выбор источников информации
Научно-технический портал www.ntpo.com http://www.energo-info.ru Роспатент www.fips.ru;
3.4 Определение классификационных рубрик
Поиск производиться по международной классификации изобретений.
Колонны синтеза карбамида.