Технология карбамида - Горловский Д.М.
Скачать (прямая ссылка):
За счет осуществления форвыпарки но описанной технологии, во-первых, снижено содержание H2O, NH3 и CO2 в растворе карбамида перед выпаркой (вследствие этого уменьшен удельный расход пара примерно на 0,1—0,15 т на 1 т карбамида, снижены потери NH3 в узле выпарки, а также обеспечены предпосылки для снижения доли дефектных 1 гранул); во-вторых, снижена тепловая нагрузка узла промывной колонны и соответственно расход
1 Дефектными считаются гранулы, внутри которых содержится газовый пузырек и поверхность которых испещрена трещинами.
охлаждающей воды; в-третьих, созданы возможности для увеличения производительности узлов выпарки и промывной колонны, что является одним из условий для дальнейшей интенсификации агрегата производства карбамида.
Достигнутое снижение расхода пара (0,1—0,15 т/т) много ниже приведенной ранее предельной величины, превышающей 0,6 т/т. Следовательно, имеются объективные предпосылки для увеличения количества утилизируемого тепла (при конденсации газов дистилляции) в несколько раз. Выполненный исходя из физико-химических основ процесса анализ показателей работы рассматриваемой системы форвыпарки также свидетельствует о наличии значительных возможностей повышения ее эффективности за счет оптимизации параметров технологического режима и аппаратурного оформления.
Расчеты показывают, что теплота охлаждения газов дистилляции в теплообменнике-рекуператоре 4 составляет менее 15% от общего количества утилизируемой теплоты. Иными словами, основной энергетический источник в процессе форвыпарки — теплота конденсации газов с образованием РУАС. С учетом литературных данных [2] по равновесию в системе жидкость—газ NH3—CO2—H2O для повышения температуры конденсации газов дистилляции при заданном давлении необходимо увеличить количество воды в зоне конденсации-абсорбции и повысить концентрацию CO2 в газовом потоке. С увеличением подачи воды также возрастает степень конденсации газов дистилляции при заданной температуре. За счет введения водного абсорбента, как уже было показано ранее [13], количество утилизируемой теплоты можно увеличить в несколько раз. В качестве абсорбента целесообразно применение РУАС II ступени дистилляции, аммиачной воды из зоны отмывки инертных газов от примеси аммиака, а также части плава синтеза карбамида, отводимого из сепаратора дистилляции I ступени. Оптимальному количеству РУАС II ступени, подаваемому в аппарат для утилизации теплоты конденсации-абсорбции газов дистилляции, будет соответствовать минимальный расход охлаждающей воды в выносном барботере промывной колонны. Для рационального использования РУАС II ступени предназначен способ автоматического регулирования процесса переработки газов дистилляции [21 ]. Увеличение концентрации CO2 в газах дистилляции несложно обеспечить путем предварительного сепарирования избыточного NH3 из плава синтеза карбамида при давлении 6—9 МПа с последующей переработкой этого потока непосредственно в узле промывной колонны. К числу факторов, от которых существенно зависит количество утилизируемой теплоты, также относятся: величина поверхности теплообмена вакуум-конденсатора 2 и теплообменника-рекуператора 4; разность температур At участвующих в теплообмене потоков; остаточное давление в рассматриваемой системе Р. Наиболее приемлемой следует считать температуру в зоне конденсации-абсорбции газов дистил-254
kpt
373
70 75 80 85 90
Концентрации карбамида в растворе, %
Рис. VI 1.3. Зависимость температуры кипения раствора карбамида от концентрации при различном остаточном давлении (кПа):
/ — 39,9; 2 — 53,2; s — 66,5; 4 ^ 79,8; 5 — 93,7.
ляции /айс порядка І25 "С; в слу- 403г чае более высокого значения^ tiXCL невозможно обеспечить удовлетворительную степень конденсации газового потока даже при использовании водных абсорбентов. Поэтому наиболее реальным средством увеличения At является снижение гкип раствора карбамида в теплообменнике-рекуператоре. Величина /,.„,, зависит от концентрации карбамида в растворе и от Р, эта зависимость по данным [22] представлена на рис. VII.3. Оптимальным можно считать значение Р, не превышающее 0,053 МПа.
Следует отметить, что с увеличением степени конденсации газов дистилляции в теплообменнике-рекуператоре возрастает нагрузка вакуум-конденсатора, и для поддержания достаточно глубокого вакуума требуется также увеличение поверхности конденсации (в 2—2,5 раза по сравнению с поверхностью существующего конденсатора). Наконец, для повышения эффективности форвыпарки необходима реконструкция теплообменника-рекуператора.
Учитывая малый температурный напор (At^ 10 °С), а также необходимость исключения возможности образования биурета, процесс выпаривания предпочтительно осуществлять в пленочном испарителе с развитой поверхностью теплообмена (в 2,5—3 раза большей по сравнению с существующей). В результате исследований химической кинетики взаимодействия газовой и жидкой фаз в процессе карбонизации водноаммиачных растворов [23] установлено, что лимитирующий фактор — сопротивление в жидкой фазе. Поэтому в стесненных условиях межтрубного пространства теплообменника-рекуператора следует обеспечить благоприятные условия взаимодействия жидкого и газового потоков: высокие относительные скорости, развитую поверхность контакта, равномерное диспергирование.
