Производство карбамида

Задание Составить материальный баланс стадии синтеза карбамида. Мощность производства 450000 т/г.
Исходные данные:
– эффективное время работы установки 335 сут;
– концентрация исходного аммиака 100%масс.;
– избыток аммиака от стехиометрического количества 100%;
– степень превращения карбамата аммония 60%.
Состав технического диоксида углерода, % масс.:
– диоксид углерода 98;
– примеси 2.
Потери карбамида 7 % масс.
Молекулярные массы, кг/кмоль: аммиак – 17; карбамат аммония – 78; карбамид – 60; диоксид углерода – 44; хлор – 71; хлористый водород –36,5; вода – 18; гидроксид аммония – 35.

Решение

Процесс образования карбамида протекает в две стадии: сначала двуокись углерода реагирует с аммиаком, образуя карбамат аммония:

CO₂ + 2NH₃ ↔NH₂COONH₄, (1)

затем карбамат разлагается на карбамид и воду:

NH₂COONH₄ ↔NH₂CONH₂ + H₂O. (2)

Выделяющаяся вода взаимодействует с избыточным аммиаком с образованием гидроксида аммония:

Н₂O+ NH₃ →NH₄OH. (3)

Часовая производительность по карбамиду
Пч = 450000000 / 335 × 24 = 55970 кг/ч.