Otrzymywanie mocznika

Mocznik zawiera 46 % azotu i jest najbardziej cennym nawozem azotowym; stanowi też półprodukt do wytwarzania tworzyw sztucznych, klejów, żywic, lakierów oraz barbituranów; stosuje się go również jako paszę dla bydła. Mocznik otrzymuje się w wyniku reakcji amoniaku z ditlenkiem węgla:

2NH3+ CO2 ↔CO(NH2)2+ H2O ΔH< 0

reakcja ta przebiega w dwóch etapach; w pierwszym etapie powstaje karbaminiam amonu, który następnie ulega rozkładowi

1. 2 NH3+ CO2 ↔NH4CO2NH2 ΔH= -126kJ/mol

2. NH4CO2NH2 ↔CO(NH2)2+ H2O ΔH= 33kJ/mol

Proces prowadzi się pod ciśnieniem 14 –25 MPa w zakresie temperatur 140 –200^oCw środowisku ciekłym aby zapewnić lepszą wydajność procesu, stosuje się nadmiar amoniaku, co zwiększa wykorzystanie ditlenku węgla do 70 –80 %; odprowadzony po reakcji nadmiar amoniaku można wykorzystać absorbując go np. w kwasie azotowym w celu otrzymania saletry amonowej po reakcji układ zawiera 34 –35 % amoniaku, 35 % mocznika. 18 –19 % karbaminianu i 10 –11 % wody ciekłą mieszaninę reakcyjną po rozprężeniu poddaje się rozkładowi proces ten musi być prowadzony szybko, ze względu na możliwość tworzenia biuretu(składnika trującego dla zwierząt i działającego szkodliwie na niektóre rośliny) już w temperaturze powyżej 80^oC:

2 CO(NH2)2 ↔NH2CONHCONH2+ NH3

Następnym zagadnieniem jest odpowiednie wykorzystanie nieprzereagowanego amoniaku i ditlenku węgla oraz krystalizacja mocznika po odpowiednim zatężeniu uzyskanego roztworu. Wykorzystanie amoniaku iditlenku węgla uzyskuje się dzięki :

–zawracaniu gazów poreakcyjnych po rozprężeniu lub bez rozprężania mieszaniny poreakcyjnej

–zawracaniu wodnych roztworów amoniakalnych karbaminianu

W każdym sposobie produkcji mocznika dużym problemem jest korozja; metale odporne na korozję wykorzystuje się przeważnie w postaci wykładzin, dawniej stosowano srebro, obecnie -wysokogatunkowe stale chromowo –niklowe, cyrkon, tytan i stopy tytanu.

Do reaktora tłoczone są pod ciśnieniem amoniak i ditlenek węgla. Tam zachodzą reakcje1, 2. Powstały „stop” zawiera nieprzereagowany amoniak ditlenek węgla oraz karbaminian i woda. Ze stopu należy wydzielić mocznik od gazów, co robi się w kolumnach pracujących pod niskim ciśnieniem, oraz w absorberach. Tam następuje również zawracanie amoniaku i ditlenku węgla. Powstały po oddzieleniu roztwór zawiera ok. 80% czystego mocznika, którego poddaje się procesom suszenia i granulacji.