Технология карбамида - Горловский Д.М.
Скачать (прямая ссылка):
В зависимости от конкретной обстановки на том или ином предприятии установка очистки сточных вод может быть модифицирована. Так, при наличии системы биологической очистки и достаточном разбавлении стоков в общезаводском коллекторе может оказаться излишним гидролизер. Наличие разбавления может также обеспечить вывод сточных вод без отдувки воздухом; в этом случае допустимо содержание NH3 порядка 0,15 кг/м3.
Для описанных установок очистки сточных вод и отходящих газов на основе решения задачи оптимизации среднего времени
без отказной работы определен оптимальный резерв оборудования [50].
Описаны различные модификации процесса очистки сточных вод, в основе которых также лежат процессы гидролиза карбамида и отгонки аммиака. В одном из них [51] раствор, содержащий 10—15% (масс.) NH3 и 0,5—3% карбамида, вводят в верхнюю часть тарельчатой ректификационной колонны, работающей при избыточном давлении 0,14—2,8 МПа (предпочтительно —1 МПа). В нижней части колонны поддерживают температуру —460 К и вводят туда острый.пар, CO2 и воздух. Отогнанную смесь NH3, CO2 и паров воды возвращают в производственный цикл. Вода, выходящая из ректификационной колонны, содержит NH3 0,03—0,045 кг/м3 и карбамида 0,06—0,1 кг/м3.
Предлагалось также после проведения гидролиза карбамида при 475— 495 К и 2—3 МПа охлаждать раствор путем теплообмена со сточными водами, направляемыми на гидролиз, до 415—445 К, дросселировать его до 0,2—0,4 МПа, отделять газовую фазу, конденсировать и возвращать в производственный цикл, а жидкость продувать перегретым паром и воздухом [52]. Для продувки сточных вод используют также нагретый природный газ, смесь которого с парами воды затем конвертируют с образованием сырья для производства NH3 [53]. Предложено полностью испарять сточные воды производства аммиака и карбамида в паровом котле и использовать полученный пар с примесью NH3 для конверсии углеводородного сырья [54].
Чтобы ускорить процесс гидролиза карбамида при умеренных параметрах, его проводят в присутствии фосфорной кислоты, образовавшийся фосфат аммония осаждают и используют [55]. Предложено также связывать аммиак в виде сульфата [56].
Интересен способ переработки конденсата сокового пара вакуумной кристаллизации карбамида [57], проводимой при остаточном давлении —10 кПа. Конденсат полностью испаряют, с одновременным гидролизом карбамида, при 360 К и остаточном давлении 57,5 кПа, часть полученного пара конденсируют и ректифицируют, возвращая в производственный цикл —10%-ный раствор NH3. Кубовая жидкость после ректификации содержит 0,15% NH3; ее подвергают повторной ректификации при избыточном давлении 0,35 МПа, отделяют остаточный NH3, а воду испаряют с получением пара, используемого для создания вакуума в эжекторах. Этот способ, на первый взгляд, требует значительных затрат теплоты. Однако температурный уровень процессов испарения позволяет использовать низкопотенциальные теплоносители.
Описаны также различные процессы отгонки [58, 59] и отдувки NH3 [58, 60, 61] из сточных вод, не являющиеся специфичными для производства карбамида.
Другие методы очистки. Одним из наиболее распространенных методов очистки сточных вод от аммиака (преимущественно от малых концентраций) является ионный обмен [58, 60, 62]. В работах [63], где изучалась активность сильнокислотных ка-тионообменных смол (КУ-1, КУ-2, КУ-21) по отношению к ионам NH| в различных формах (гидроксид, карбонат, хлорид аммония), было показано, что на этих катионитах можно поглощать аммиак из растворов, содержащих 5—7 кг/м3. При этом динамическая обменная емкость смолы до проскока в зависимости от аниона, связанного с ионом NHj", и от вида смолы колеблется в пределах 0,025—0,135 кг NH3 на 1 кг смолы (наибольшее значение отвечает карбонату аммония на смоле КУ-2). Найдено также, что удовлетворительная регенерация смолы осуществляется фосфорной кислотой. В другой работе [64] методом планирования эксперимента получены регрессионные уравнения зависимости
параметров оптимизации ионообменного улавливания NH3 на смоле КУ-2 от исходного содержания NH4+ (в пределах 0,27— 0,71 кг/м3), нагрузки и отношения высоты слоя к диаметру.
Эти способы представляют интерес для производства карбамида, так как было установлено [65], что карбамид, не обладая основностью, способен поглощаться ионообменными смолами. При исходной концентрации карбамида 5 кг/м3 и остаточной концентрации 0,3—0,5 кг/м3 рабочая динамическая обменная емкость смол КУ-2 и КУ-23 составляет около 0,2 кг на 1 кг смолы и незначительно (примерно до 0,15 кг/кг) снижается в присутствии NH3 [66]. Катиониты можно регенерировать кислотами [65] или водным раствором формальдегида [67]; в последнем случае регенерационные растворы можно использовать как для производства удобрений, так и для получения карбамидоальдегидных смол.
Нетрадиционны и методы очистки сточных вод от карбамида окислением карбамида нитритами до азота [68 ] и обработкой на основе обратного осмоса через этилцеллюлозные полупроницаемые мембраны [69]. Большую роль при окончательной очистке сточных вод от карбамида играют биологические методы [46— 48, 58, 60, 70], однако их рассмотрение выходит за пределы задач, поставленных авторами книги.
