15.2.1. Получение карбамида

Карбамид (диамид угольной кислоты, мочевина) (NН)СО представляет со-

22

бой бесцветные кристаллы без запаха, растворяется в воде (51,8 г в 100 г воды при 293 К), в этаноле (5,4) и других спиртах (в меньших количествах).

Взаимодействие карбамида с формальдегидом в соотношении менее 1:1 (моли) приводит к образованию карбамидо-формальдегидных смол. Этими смо-лами покрывают дерево, керамику, металлы и пр. При изготовлении лаков про-дукты конденсации пластифицируют полиэфирами.

При получении карбамидо-формальдегидных смол клеевого назначения применяют полигликоли, фуриловый спирт или фурфурол совместно с метанолом или этанолом.

Карбамидо-формальдегидные смолы широко используют для получения литьевых аминопластов. При этом в качестве наполнителей применяют волокни-стые материалы, например стеклянную вату. Использование в качестве наполни-телей гипса и каолина в присутствии некоторого количества волокнистых

⁵⁹²

Рис. 15.5. Принципиальная технологическая схема процесса получения карбамида с

полным рециклом горячих газов (процесс фирмы "Хемико")

1 – компрессор для СО2; 2 – компрессор для NH3; 3 – циркуляционный

турбокомпрессор для газовой смеси; 4 – реактор-теплообменник; 5 – сепара-

тор; 6 и 7 – аппараты для разложения карбамата 1-й и 2-й ступени; 8 – скруб-

бер; 9 – холодильник; 10 – циркуляционный насос.Потоки: I – СО2; II -

NH3; III – вода; IV – пар; V – инертные газы; VI - карбамид; VII – конден-

сат

материалов позволяет получать аминопласты с хорошими механическими свойствами. Положительными качествами аминопластов являются стойкость к окислению, стабильность светлой окраски при кратковременном пребывании в пресс-формах до 442 К, нерастворимость в органических полярных и неполярных растворителях, хорошая теплопроводность и прочность. Однако аминопласты раз-рушаются под воздействием горячей, особенно кипящей воды, а также кислот и щелочей.

Карбамид применяют также в качестве концентрированного азотного удоб-рения, заменителя естественного белка в кормах для жвачных животных и в этом качестве был известен уже давно.

Карбамид впервые был синтезирован Ф. Вёлером в 1818 г. из цианата аммо-ния; это был первый синтез продукта животного происхождения из неорганиче-ского вещества. Позднее были разработаны и другие лабораторные методы синте-за карбамида. Одним из первых промышленных методов получения карбамида яв-ляется метод на основе цианамида кальция.

⁵⁹³

В настоящее время в промышленности карбамид получают по реакции База-рова, который в 1868 г. установил, что при нагревании карбамата аммония в запа-янной трубке происходит образование карбамида. Он предложил получать карба-мид из аммиака и диоксида углерода:

2NН + СО NНСООNН Н = 125,6 кДж/моль,

3224

Карбамат аммония

NНСООNН (NН)СО + НО Н = - 15, 49 кДж/моль.

24222

Процесс проводят при 453-503 К и давлении 12-25 МПа. Реакция протекает через образование аммонийных солей угольной кислоты.

Все известные в настоящее время схемы производства карбамида из аммиа-ка и диоксида углерода различаются главным образом способом рекуперации не-прореагировавших веществ.

На рис 15.5 представлена принципиальная технологическая схема процесса получения карбамида фирмы "Хемико" (США).

Газообразные аммиак и диоксид углерода сжимаются компрессорами 1 и 2 до давления синтеза и смешиваются с горячим циркуляционным газовым потоком, подаваемым компрессором 3. Газовая смесь нагревается до 465-540 К, направля-ется в реактор-теплообменник 4, в котором происходит образование карбамида. Газовая фаза из аппарата для разложения карбамата аммония поступает в скруб-бер с насадкой 8, где раствором, циркулирующим через холодильник 9, поглоща-ются аммиак и диоксид углерода.