Способ получения карбамата аммония

Союз СоветскихСоцналистнческкхРеспублкк ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ - К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М. Кл.С 07 С 127/00 Государстоенный комитет ло делам изобретений н открытой(72) Авторы изобретения Белорусский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. В. И. Ленина(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАРБАМАТА АММОНИЯ Изобретение относится к способу получения карбамата аммония, который может быть использован для получения других карбаматов и в качестве аммонирующего агента.Известен способ получения карбамата аммония как промежуточного продукта (без выделения ) в процессе производства карбамида. В колонну синтеза или в смеситель под давлением подают подогретый до 98-100 С концентрированный водныйО то раствор углеаммонийных солей, подогретьтй до 75-8 СтС жидкий аммиак и газообразную двуокись углерода. При этом сначала образуется карбамат аммония. При нагрет 5 ванин, в основном за счет теплоты экзотермической реакции образования карбамата аммония, последпий разлагается с образованием карбамата и воды Я. 20Наиболее близким к изобретению является способ получения карбамата аммо ния путем взаимодействия жидкого аммиака с твердой двуокисью углерода. 2В жтдкий аммттак -33 С, нахдящийс в стеклянном сосуде Дьюара, .медленно добавляют порошкообразную твердую двуокись углерода до загустевания смеси. После этого избыточный аммиак испаряется, Затем комкообразный карбамат аммония переносят в эксикатор и хранит в течение 24 ч при слегка пониженном давлении. После полного удаления избыточного аммиака получают карбамат аммония в виде тонкого кристаллического порошка. Содержание азота в конечном продукте 35,25% по сравнению с теоретическим 35,9%. Выход карбамата аммония составляет 32-48% по аммиаку (21.Недостатками способа являются большие потери исходных веществ, малый выход целевого продукта, длительность синтеза из-за малых скоростей реакции.Эти недостатки обусловлены гетерогенностью исходных смесей реагентов и проведением реакции в открытых сосудах Образующийся на поверхности частиц углекислоты, твердый карбамат аммония3 73 плохо растворим в жидком аммиаке и препятствует дальнейшей реакции. Кромс, того, проведение реакции на воздухе приводит к поглощению исходными веществами и продуктом реакции атмосферной влаги, в результате чего карбамат загрязняется карбонатом и гидрокарбонатом аммония, от которых его трудно очистить.Бель изобретения - интенсификация процесса, увеличение выхода и улучшение качества целевого. продукта.Поставленная цель достигается способом получения карбамата аммония путем конденсации аммиака и двуокиси углеродао в замкнутой системе при (-196 )-(+30 ) СРеакцию проводят в гомогенизированной среде представляющую собой твердую и (или) жидкую смеси, которые получают либо конденсацией газообразных смесей реагентов, либо смешением жидких реагентов, либо растворением сжатого газообразного реагента в жидкомПроведение реакции в гомогенизированных твердых и (или) жидких смесях, получаемых предлагаемыми способами, в герметичной аппаратуре при низких температурах обеспечивает быстрое (от долей секунды до нескольких минут) и полное протекание реакции и получение чистого карбамата аммония с количественным выходом.Применение низких температур основано на том, что при температурах нижео критической температуры СО(31,1 С) скорость реакции сильно возрастает с понижением температуры. Например, при одинаковом давлении исходной газовой смеси Чкорость реакции увеличивается примерно в 1000 раз при понижении температуры от 30 до минус 78 С.о Эти же факторы обуславливают высокий количественный выход продукта и прак тически полное использование исходных веществ, так как при понижении температуры равновесие сильно смешается в сторону продукта реакции,П р и м е р 1. Реакция при конденсации газообразных смесей реагента.В охлаждаемый жидким азотом (-195,8 С) вакуумированный стеклянный сосуд объемом 21 см, присоединенЪный к вакуумной установке и снабженный дифференциальной и простой термопарами,- 3 конденсируют со скоростью 10 10 моль/с 2,602 г газообразной смеси аммиака с углекислым газом состава 2:1,0683Реакция протекает в виде периодических вспышек во время вымораживания смеси. За скоростью реакции следят с помощью дифференциальной термопары по ра зогреву смеси и с помощью осциллографической записи кривой хемилюминесцентного свечения, вызываемого реакцией.Время реакции при каждой вспышке0,02-0,03 с.1 О Протекание реакции во время быстрого вымораживания смеси при температурежидкого азота вызывается разогревомсмеси за счет теплоты конденсации, таккак при вымораживания порции газовой- 65 смеси со скоростью 10 моль/с и последующем ее размораживании быстрая реакОция протекает при минус 175 С. Времяреакции такое же, как указано выше. Количественное протекание реакции взамороженных смесях подтверждается тем,что при дальнейшем размораживаниисмесей до комнатной температуры экзотермические процессы на термограммах25отсутствуют,Идентификация твердого продуктанизкотемпературной реакции и проверкаего чистоты проведены с помощью элементарного анализа, путем записи ИКспектра продукта, измерения давления егоЗОнасыщенных паров при различных температурах, анализа состава насыщенныхпаров и продуктов полного разложенияметодами ИК-спектроскопии и газовойхроматографии. Продуктом является кар 35бамат аммония, Никаких примесей не обнаружено даже при применении таких высокочувствительных методов анализа, какгазовая хроматография. Стейень чистого40продукта не менее 99,9%,Найдено,% М 35,45; С 14,11, Н 8,08.Вычислено%; 835,90, С 15,38, Н 7,69.Степень протекания реакции определяютманометрическим и весовым методамипосле размораживания смеси до комнат 45ной температуры.Выход твердого продукта 2,60 г(99,9%)П р и м е р 2. Реакция между газообразной двуокисью углерода и жидкимЯа м ми як о маНа дно сосуда, описанного в примере1, вымораживают 8.10 моль(0,0352 г)углекислого газа, Затем в виде отдельного кольца на стенке сосуда (выше твер 55дой двуокиси углерода) вымораживают1610 ч моль (0,0272 г) аммиака.Мольное отношение И Н:СО, берут равным 2:1. После этого йа реакционный