Карбамид, также известный как мочевина (химическая формула CO(NH2)2), представляет собой одно из наиболее концентрированных и эффективных азотных удобрений в сельском хозяйстве. Его ключевое преимущество — рекордное содержание азота, достигающее 46%. Для сравнения: всего 100 кг карбамида по питательной ценности заменяют 220 кг сульфата аммония или 300 кг натриевой селитры. Благодаря своей высокой эффективности карбамид занимает лидирующие позиции на рынке минеральных удобрений, что стимулирует постоянный рост его производства. Современные промышленные установки способны выпускать от 250 до 2150 тонн продукта в сутки.
Процесс синтеза и сырьевая база
Производство карбамида основано на экзотермической реакции между аммиаком (NH3) и диоксидом углерода (CO2). Сырьем служат именно эти два компонента, причем CO2 часто является побочным продуктом при получении технологического газа для синтеза аммиака. Такая взаимосвязь обуславливает экономическую целесообразность комбинирования производств аммиака и карбамида на одной промышленной площадке.
Технологические особенности производства
Синтез проводят в две основные стадии при высоких температуре (150–190 °C) и давлении (15–20 МПа):
- На первой стадии образуется промежуточный продукт — жидкий карбамат аммония.
- На второй стадии происходит дегидратация карбамата с образованием целевого продукта — жидкого карбамида.
Ключевой аппарат процесса — колонна синтеза, где завершается формирование карбамата и протекает основная реакция получения карбамида. Важным технологическим параметром является поддержание мольного соотношения аммиака к диоксиду углерода на входе в колонну на уровне примерно 3:1 (NH3:CO2). Современные производственные схемы в основном различаются методами рециркуляции и возврата в процесс непрореагировавших реагентов (аммиака и CO2).
Завершающие стадии: от раствора к гранулам
После синтеза получается водный раствор карбамида концентрацией около 70%. В ректификационной колонне этот раствор отделяют от парогазовой смеси. Далее раствор последовательно проходит стадии выпаривания для увеличения концентрации и, наконец, грануляции. В грануляционной башне распыленный сверху раствор встречается с восходящим потоком горячего воздуха, что приводит к высушиванию и формированию твердых гранул. Для улучшения потребительских свойств (предотвращения слёживания при хранении и транспортировке) в раствор перед распылением добавляют специальные вещества, например, мочевино-формальдегидные смолы, которые обеспечивают получение прочных, сыпучих гранул.
Широкий спектр применения
Помимо своего основного назначения — азотного удобрения — карбамид находит разнообразное применение в промышленности:
- Сырье для производства сложных (комплексных) минеральных удобрений.
- Производство мочевино-формальдегидных смол, широко используемых в деревообработке и производстве пластиков.
- Используется в синтезе некоторых красителей.
- Применяется в нефтеперерабатывающей промышленности для депарафинизации нефтяных фракций.
Таким образом, карбамид является не только важнейшим продуктом агрохимической отрасли, но и ценным сырьем для химической промышленности в целом.