Synteza mocznika
Słownik kwalifikacji CHM.02 - Eksploatacja maszyn i urządzeń przemysłu chemicznego
Mocznik CO(NH2)2 otrzymuje się przemysłowo z amoniaku NH3 i tlenku węgla(IV) CO2 w instalacji wysokociśnieniowej. Proces przebiega z udziałem produktów pośrednich, głównie karbaminianu amonu.
Podstawowe reakcje
Najpierw amoniak reaguje z tlenkiem węgla(IV), tworząc karbaminian amonu:
2 NH3 + CO2 ⇄ NH2COONH4
Następnie karbaminian amonu ulega odwodnieniu do mocznika:
NH2COONH4 ⇄ CO(NH2)2 + H2O
Reakcje są odwracalne, dlatego nie cały amoniak i dwutlenek węgla przekształcają się od razu w mocznik.
Obieg zamknięty w instalacji
W nowoczesnych instalacjach syntezy mocznika stosuje się obieg zamknięty. Nieprzereagowane składniki są zawracane do procesu, aby zwiększyć wydajność i ograniczyć straty surowców.
W obiegu zamkniętym mogą krążyć między innymi:
- gazowy amoniak,
- roztwór karbaminianu amonu,
- węglan amonu lub jego roztwór,
- mieszaniny zawierające
NH3,CO2, wodę i produkty pośrednie.
W pytaniach egzaminacyjnych ważne jest odróżnienie form rzeczywiście występujących w instalacji od odpowiedzi błędnych, np. „krystaliczny karbaminian amonu” lub „krystaliczny węglan amonu”. W obiegu technologicznym są to zwykle roztwory lub fazy gazowe, a nie krystaliczne ciała stałe.
Zapamiętaj
W syntezie mocznika kluczowe są: amoniak, CO2, karbaminian amonu, węglan amonu, mocznik i woda. W obiegu zamkniętym zawraca się głównie nieprzereagowany amoniak oraz związki amonowe w roztworze.