Способ получения карбамида

 

Использование: получение карбамида из диоксида углерода и аммиака на гетерогенных оксидных катализаторах. Сущность изобретения: карбамид получают из диоксида и аммиака в паро-газовой фазе, в среде азота. В качестве гетерогенного оксидного катализатора используют высокопористый металлический никель либо стружку из хромо-никелевой стали марки 12Х18Н10Т или 20Х18Н10Т, либо катализаторы на основе оксида алюминия состава,мас.%: NiO 8 20; CaO 10-40; Al₂O₃ - остальное до 100 % или CoO 1 - 10; MoO₃ 12 - 20; Al₂O₃ - остальное до 100%. Процесс приводят при 1000 - 400 ^oC,давлении 1 - 70 кг/см² и продолжительности контакта 0,2 - 1 с. 1 табл.

Изобретение относится к способам получения минеральных удобрений, одним из которых является карбамид.

Известен способ синтеза карбамида в газовой фазе из цианамида и воды на катализаторе: закись кобальта 5 10 мас. нанесенная на кизельгур. Процесс протекает при 200^oC, давлении 10 20 ата с выходом около 25% от поступающего в процесс цианамида /Патент Германии кл. 120 N 504862, 1930; Chem.ZbI. 1930, N 2, p.3080/.

Недостатком этого способа является необходимость организации дополнительного производства цианамида, который сам является ценным продуктом. Еще одним недостатком является возрастание класса опасности производства из-за возможного образования побочного продукта цианистого водорода.

Известен также способ синтеза карбамида в газовой фазе на катализаторах из монооксида углерода и аммиака. Процесс протекает на платиноидных катализаторах, выполненных или в виде пакета сеток или платинированного асбеста при давлении 1 20 ата, температурах 200 350^oC /Авт.св. СССР кл. C 07 C 127/02, N 371210,БИ 1973, N 12/.

Недостатком этого способа является то, что в качестве сырья применяется моноокисд углерода, весьма ценный продукт, получение которого само по себе представляет самостоятельную техническую задачу. То есть, как и в первом аналоге возникает необходимость в организации дополнительного производства. Отметим и то, что цена на платину весьма высока и имеет постоянную тенденцию к повышению.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ получения карбамида путем эффективной реакции аммиака и диоксида углерода в присутствии гетерогенного катализатора, в качестве которого используют алюмосиликаты с добавками цинка, магния, кобальта, никеля и других металлов. /Патент США N3293293, НКИ 260 552, 1966/.

Недостатком этого способа является проведение процесса при более высоких температурах, что требует, с одной стороны, более высоких энергетических затрат, а с другой стороны, по нашим данным, приводит к протеканию побочных реакций.

Задачей изобретения является снижение энергетических и эксплуатационных затрат при одновременном упрощении производства, непосредственное использование диоксида углерода низкого давления из отходящих газов различных производств.

Эта задача решается благодаря тому, что процесс получения карбамида из диоксида углерода и аммиака проводят в паро-газовой фазе на катализаторах при времени контактирования, равном 0,005 1 с и давлении 1 70 ата. В качестве катализаторов используют металлический никель или железоникелевые сплавы с добавками или оксидные катализаторы на основе оксидов никеля или кобальта с добавками; процесс проводят при температуре 100 400^oC.

Снижение эксплуатационных и энергетических затрат достигается за счет того, что, с одной стороны, процесс осуществляется при низком давлении (1 70 ата), а с другой стороны тем, что время контактирования составляет 0,005 1 с.

Нижний предел давлений определяется атмосферным давлением,верхний предел давлений связан с появлением жидкой фазы в системе CO₂ NH₃.

Нижний предел по температуре определяется проведением процесса в паро-газовой фазе, верхний -началом процесса разложения карбамида.

Процесс синтеза карбамида по предлагаемому способу осуществим как с инертным разбавителем (азотом), так и без него. Способ применим для переработки отходящих газов, содержащих диоксид углерода, без дополнительной стадии его выделения. Одновременно это позволит улучшить экологию производства вырабатывающих большие количества диоксида углерода в окружающую среду.

Совокупность рассмотренных условий создает возможность реализации процесса на установках получения карбамида.

Пример. В кварцевый контактный аппарат загружалось 10 мл катализатора, представляющего собой резанную стружку сплава 20Х18Н10Т фрагментами 2х3 мм. Процесс осуществлялся при следующих условиях: расход газов 108 нл/час; линейная скорость газа 0,14 м/сек р.у. ( рабочие условия), время контактирования 0,2 сек; температура катализа 150^oС; исходные концентрации компонентов газовой смеси (% об.): CO₂ 5,0; NH₃ - 20,0; N₂ остальное; давление атмосферное. В результате было получено (г/час): CO(NH₂)₂ 2,49; NH₄COONH₂ - 8,21; (NH₄)₂CO₃ 5,73. Таким образом, выход карбамида составил 14,9% отн. СO₂.

Анализ продуктов реакций и исходных веществ производился по известным методикам /Аналитический контроль производства в азотной промышленности, вып. 14, М. Химия, 1965, 100 с./.

Остальные примеры осуществляли аналогично описанному выше. Данные приведены в таблице 1.

Формула изобретения

Способ получения карбамида из диоксида углерода и аммиака в парогазовой фазе при необходимости с добавлением азота, при повышенных температуре и давлении в присутствии гетерогенного оксидного катализатора, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют высокопористый металлический никель, либо стружку из хромоникелевой стали марки 12Х18Н10Т или 20Х18Н10Т, либо катализаторы на основе оксида алюминия состава, мас.

NiO 8 20 СаО 10 40 Аl₂O₃ Остальное до 100 CoO 1 10 MоO₃ 12 20 Аl₂O₃ Остальное до 100 и процесс проводят при температуре 100 400^oС, давлении 1 70 кг/см² и продолжительности контакта 0,005 1 с.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение

Извещение опубликовано: 10.07.2006        БИ: 19/2006