Технология карбамида - Горловский Д.М.
Скачать (прямая ссылка):
133,6
20,3
153,9
4,0
23,9
114,0
25,4
139,4
ских процессов Q5 < 0. Затраты теплоты на дистилляцию плава синтеза Qd > 0, экзотермический эффект абсорбции-конденсации газов дистилляции Qr •< 0. На стадии вакуум-концентрирования расходуется теплота Qc >0, а на стадии гранулирования отводится теплота с охлаждающим воздухом Qm < 0.
На рис. VII. 1 иллюстрируется распределение температур и давлений по стадиям процесса получения гранулированного карбамида (для схем с жидкостным рециклом типа «Стамикарбон» или «Мицуи Тоацу»). Из рисунка видно, что с учетом уровня температур на соответствующих стадиях процесса прямая утилизация Q,. для компенсации Qd при одном и том же давлении практически невозможна. Выделяющуюся на стадии В' теплоту можно использовать лишь на стадиях D или Е. Для снижения или рекуперации Qc или Qm, по мнению авторов [3], возможностей нет 1. Наиболее целесообразно утилизировать Qs, характеризующуюся самым высоким температурным уровнем.
Для различных технологических схем производства карбамида характерно большое разнообразие принятых значений tc, Рс и L в реакторе синтеза. В связи с этим авторы [3] рассчитали энергетические характеристики процесса в зависимости от значений перечисленных параметров. Результаты расчета представлены в табл. VII. 1.
Из таблицы видно, что с ростом температуры от 170 до 200 °С уменьшение Qd опережает увеличение Qf. В результате суммарные затраты энергии Qf + Qd по мере роста температуры снижаются. Это объясняется следующими причинами.
С ростом температуры давление синтеза также возрастает и увеличивается расход энергии на сжатие CO2. Если этот расход при 10 МПа принять за единицу, то при 15 МПа он составит 1,09, при 20 МПа — 1,15, а при 25 МПа — 1,20 [3]. Значит, основная доля Q; — расход энергии на сжатие CO2—с ростом температуры и давления в реакторе синтеза меняется мало. В то же время
1 Под рекуперацией Q0 имеется в виду компенсация теплозатрат за счет утилизации теплоты конденсации сокового пара.
при этом существенно увеличивается степень превращения хв и, как следствие этого, резко уменьшается Qd- Эта тенденция сохраняется при различных значениях L. Судя по данным табл. VII. 1, энергетически наиболее выгодно проводить синтез карбамида при высоких значениях /, Р, L.
Указанные условия реализованы в энерготехнологических схемах с жидкостным рециклом «Л\ицуи Тоацу» (модификации С и D), для которых также характерно повышение степени рекуперации Qr (в том числе для снижения Qc).
В противоположность этому в стриппинг-процессах «Стамикарбон» и «Снам Проджетти» снижение энергозатрат достигается благодаря снижению Qf, за счет относительно низкого давления синтеза, и высокому значению рекуперируемой Qn вследствие поддержания высокого давления на стадии дистилляции (тем самым компенсируется рост энергозатрат вследствие низкого значения хв).
В табл. V11.2 приведены сведения об энергетических характеристиках различных схем получения карбамида. Из таблицы
Таблица VII.2. Условия синтеза и энергозатраты в различных схемах производства карбамида [3]
«Мицуи
Тоацу»
Стриппинг-
Характеристики
«Монт-
«КПИ-
процессы
процесса
схема
схема
ЭДИСОН»
Эллайд»
«Стами -
«Cu ам Прод-
С
D
карбон»
жетти»
Условия синтеза
Pc МПа . .
25
25
20
42
15
15
tc 0C ... .
200
200
200
215
180
185
L......
4
4
3,6
5
2,8
3,6
хв, % ...
72
72
63
80
58
60
Футеровка реак-
тора ......
Титан
Титан
Нержав.
Цирко-
Нержав, сталь
сталь
ний
Потребляемый пар
удельный рас-
ход, т/т. .
0,9
0,75
1,1
1,2
1,05
1,05
давлен не,
МПа . . .
1,3
1,3
2,5
1,3
2,5
2,5
Пар, передавае-
мый на сторону
удельное ко-
личество,
т/т ....
—
—
0,25
—
0,25
—
давление,
МПа . . .
—
—
0,2
—
0,35
—
Расход электро-
энергии, кВт-ч/т
155
155
140
160
145
110
Общая потреб-
ность в энергии
K3 10-« кДж/т . .
2,81
2,39
3,68
2,85
3,14
3,01
K3, ¦ кДж/моль
168,3
143,2
221,1
216,0
188,4
182,1
видно, что по удельному потреблению энергии современные энерготехнологические схемы различных фирм отличаются сравнительно мало; причем наименее энергоемки схемы с жидкостным рециклом «Мицуи Тоацу», характеризующиеся сравнительно высокими параметрами синтеза (/, Р, L). Следовательно, ставшие за последние годы весьма популярными стриппинг-процессы по расходу энергетических средств не имеют каких-либо радикальных преимуществ по сравнению с традиционными схемами.
К настоящему времени созданы разнообразные способы существенного снижения Qf, Q,i, Q1, с одной стороны, и повышения степени утилизации Q\, Qn Qn,, с другой. Некоторые из этих приемов, неразрывно связанные с совершенствованием и интенсификацией отдельных стадий производства, прежде всего, стадий получения плава синтеза, дистилляции плава и рекуперации непрореагировавших веществ, а также сжатия исходных NH3 и CO2 до давления синтеза, уже были изложены в предыдущих главах. Здесь мы рассмотрим специальные средства и методы снижения энергетических затрат.
