Технология карбамида - Горловский Д.М.
Скачать (прямая ссылка):
Особенно многочисленны разработки, посвященные использованию тепла абсорбции-конденсации газов дистилляции: для подогрева сжатого до давления синтеза потока жидкого аммиака, подогрева и испарения свежего аммиака, подогрева перед подачей в колонну синтеза рециркулируемого РУАС, подогрева исходных веществ перед реактором, чтобы затем снять это тепло в нем на более высоком температурном уровне; для получения пара с использованием его, например, для привода компрессоров либо, после сжатия компрессором, для подачи в виде острого пара в зону дистилляции низкого давления [10, II ]. Теплоту конденсации газов дистилляции высокого давления предлагают использовать также для осуществления дистилляции плава синтеза, подогрева раствора УАС низкого давления перед подачей в колонну дистилляции высокого давления; для подогрева маточного раствора, рециркулируемого на стадию вакуум-концентрирования, для концентрирования раствора карбамида, на стадиях десорбции NH3 и CO2 из сточных вод и ректификации аммиачной воды, для нагревания сточных вод перед подачей их для испарения в градирню [10—13].
Для повышения степени утилизации теплоты обеспечивают максимальную глубину конденсации газовой смеси NH3 и CO2, поддерживая в зоне конденсации мольное соотношение NH3 : CO2 близким к 2 за счет подачи в указанную зону жидкого NH3 или свежего CO2 [10—12, 14].
Как правило, температура в зоне абсорбции — конденсации газов дистилляции ниже температуры, при которой осуществляют процесс дистилляции плава на данной ступени давления. Чтобы повысить температуру конденсации, в поток газов дистилляции дозируют свежий CO2 [4], или, наряду с CO2, также карбамид [II, 14, 15]. Добавление карбамида оказывает двойной эффект: во-первых, повышается температура кипения жидкой фазы, а во-вторых, снижается температура ее кристаллизации. Благодаря повышению температуры кипения, теплоту абсорбции-конденсации газовой смеси можно утилизировать для дистилляции плава на этой же ступени давления. Разработан также способ [15] оптимизации содержания CO2 в газовом потоке перед абсорбцией-конденсацией за счет предварительного выделения избыточного NH3 из плава синтеза сепарацией при давлении, промежуточном между параметрами синтеза и дистилляции I ступени, путем регулирования давления в зоне сепарации.
Утилизация теплоты конденсации газов дистилляции и сокового пара
Оценка предельного количества теплоты, которое можно утилизировать. Процесс конденсации-абсорбции CO2 из газов дистилляции I ступени с давлением 1,5—1,8 МПа в большинстве действующих цехов с жидкостным рециклом почти полностью завершается в выносном барботере промывной колонны, где выделяющуюся теплоту снимают оборотной охлаждающей водой.
Полное количество теплоты, выделяющейся при абсорбции-конденсации газов дистилляции в барботере без промежуточного теплосъема, приблизительно равно предельному количеству тепла, которое можно утилизировать. Расчет этой величины приведен в работе [13 ].
Ниже представлена расчетная схема для составления теплового баланса барботера (АЯ,- — изменение энтальпии при постоянном P
Раствор из кубовой части промывной колонны і = 72 0C
Газы дистилляции I ступени I= 1250C
AW1
ЛЯ,
Тот же раствор і = 95 0C
Тот же газовый поток і = 95 0C
АЯ,
Рециркулируемый раствор /= 95 0C
Газовый поток в промывную колонну і = 95 0C
Схема расчета теплового баланса выносного барботера промывной колонны
На соответствующей ступени процесса; AH3 — изменение энтальпии при конденсации-абсорбции газов дистилляции).
В материальных расчетах по этой схеме в соответствии с фактическими показателями работы действующих цехов принято, что степень выделения CO3 из газов дистилляции в барботере составляет 90%; содержание H2O в растворе, выходящем пз кубовой части промывной колонны, складывается из поступлений с подаваемыми на орошение колонны аммиачной водой и раствором УАС II ступени дистилляции, а также с газовым потоком из барботера; содержание CO3 — из поступлений с РУАС II ступени и с газовым потоком из барботера; газовый поток, направляемый из барботера в промывную колонну, насыщен водяными парами.
Состав РУАС в узле промывной колонны определяли но уравнению (III.20).
Изменения энтальпий ATf1 и AH2 были определены с использованием литературных данных по теплоємкостям NH3, CO2 и растворов УАС. Значения AH3 вычисляли, исходя из тепловых эффектов растворения NH3 и CO2 в растворе УАС, по методике, изложенной в монографии 116]. Величину тепловых потерь принимали равной 5% от полной тепловой нагрузки аппарата.
Расчетный тепловой баланс удовлетворительно совпадает с результатами прямой оценки тепловой нагрузки барботера по количеству и параметрам охлаждающей воды. В частности, по данным обследования одного из действующих агрегатов, при выработке 16,6 т/ч карбамида и температуре рециркулируемого РУАС, равной 95 °С, через барботер циркулировало 124 м3/ч охлаждающей воды с температурой на входе 26, на выходе 64 0C Среднее количество удельной (в расчете на 1 т карбамида) теплоты при абсорбции-конденсации газов дистилляции в барботере, вычисленное теоретически и по практическим данным, составляет 1285 + + 96 МДж/т и эквивалентно количеству теплоты при конденсации 0,64 т пара с давлением 1 МПа.
