Технология карбамида - Горловский Д.М.
Скачать (прямая ссылка):
цессу веществ) не позволит осуществить рассматриваемое предложение [12] на практике.
Энергию дросселирования продукционной смеси из реактора NH3 (с целью выделения непрореагировавших N2 и H2) используют [13] для сжатия жидкого NH3, направляемого в реактор карбамида.
В ряде патентов [7, 14] предусматривают утилизацию тепла синтез-газа, например, для нагревания плава синтеза карбамида в зоне дистилляции.
При совмещении производств NH3 и CO(NH2)2 появляются дополнительные возможности применения различных газовых потоков в качестве стрнппинг-агентов на стадии дистилляции. Продувают плав очищенным от CO2 синтез-газом при давлении синтеза карбамида или при пониженном давлении с последующей абсорбцией отогнанных NH3 и CO2 из газовой смеси с образованием раствора карбамата аммония, рециркулируемого в зону синтеза карбамида. Синтез-газ предназначают для продувки плава и без очистки от CO2. По схеме, созданной японскими специалистами, сырой синтез-газ подвергают контактированию с РУАС при Я > 12 МПа. При этом из газа частично абсорбируется CO2. Оставшимся газовым потоком отдувают CO2 и NH3 из плава синтеза карбамида, после чего смешанный газовый поток подают на вторичное контактирование с раствором из первой зоны абсорбции и образующийся абсорбат возвращают в колонну синтеза карбамида. Один из запатентованных способов предусматривает двухступенчатую продувку плава синтеза карбамида сначала синтез-газом, а затем газовым потоком с предыдущей ступени после абсорбции из него NH3 и CO2 [7, 10, 14, 151.
До настоящего времени ни одна из интегральных схем производства CO(NH2)2 и NH3 не внедрена в промышленных условиях. Наиболее изучены в опытно-промышленном масштабе и практически подготовлены к промышленному использованию способы фирм «Мицуи Тоацу» и «Снам Проджетти». Схемы этих фирм и будут подробно рассмотрены ниже.
Объединенный процесс «Мицуи Тоацу». Способ совмещенного производства CO(NH2)2 и NH3 запатентован фирмой «Мицуи Тоацу» в нескольких вариантах, в основном отличающихся техникой абсорбции CO2 из сырого синтез-газа и составом применяемого абсорбента. Принципиальная технологическая схема одного из вариантов [7] приведена на рис. Х.1,
Синтез-газ для производства NH3 получают известными методами, например, конверсией углеводородного сырья. Конвертированный газ сжимают компрессором / до давления синтеза карбамида. Это давление варьируется в зависимости от мольного соотношения NH3 : CO2, но обычно оно выше 15 МПа (предпочтительно от 20 до 30 МПа). Сжатый газ вводят в аппарат, представляющий собой реактор синтеза карбамида, объединенный с абсорбером CO2. Газ поступает в нижнюю часть абсорбера 2. В верхнюю часть абсорбера подают растворитель карбамата аммония — воду, водный раствор аммиака, водный раствор карбамида. В качестве абсорбента также может быть использован метиловый спирт. Абсорбенты могут содержать небольшие количества примесей других веществ.
Абсорбер оборудован насадкой в виде колец Рашига или кол-пачковыми тарелками. Высоту зоны абсорбции устанавливают из расчета предотврашения возможности проскока CO2. В верхнюю часть абсорбционной зоны вводят жидкий NH3 и сжимаемый плун-
NH3; N^H2; СО CO(NH2)2;NH3;H20
CO(NHz)2ICO2INH3IH2O H2O; C02;NH3; СО (NHj)2
Рис. Х.1. Схема объединенного производства CO(NH2)2 и NH3 фирмы «Мицуи Тоацу»:
1,8 — компрессоры; 2 — абсорбер CO2; 3 — теплообменник; 4 — реактор синтеза карбамида; 5 — холодильник; 6 — сепаратор; 7 — узел очистки газа от СО; 9 — реактор синтеза NH3; 10 — сепаратор NH3; //, 12 — насосы; 13 — вентиль.
жерным насосом У/ раствор карбамида (например, маточный раствор из узла кристаллизации и центрифугирования). Выводимый из зоны абсорбции раствор направляют в зону синтеза карбамида 4. В случае необходимости этот поток можно подогреть в теплообменнике 3. В реакторе синтеза карбамида температуру поддерживают в интервале 160—200 0C
Плав синтеза карбамида выводят из нижней части реактора через вентиль 13 и обрабатывают известными способами (например, дистилляцией) для выделения карбамида. Раствор неконвертнрованных NH3 и CO2 с примесью карбамида рециркулируют насосом 12.
Выходящий из абсорбционной зоны газ полностью свободен от примеси CO2. Этот газ подают через холодильник 5 в сепаратор 6, где отделяют NH3, возвращаемый в абсорбционную зону, а оставшийся газовый поток направляют на установку 7 очистки от СО. Если применяется медно-аммиачная очистка, то в газе допустимо небольшое содержание NH3. Но в случае, если с этой целью осуществляется отмывка жидким азотом или метанирование, необходимо предварительное полное удаление NH3.
Воздух
Рис. Х.2. Схема пилотной установки объединенного производства NH3 и CO(NH2)2:
/ — узел очистки от соединений серы; 2,3 — конверторы I и II ступеней; 4 — конвертор СО; 5 — абсорбер CO2; 6 — скруббер NH3; 7 — метанатор; 8 — реактор синтеза NH3; 9 — сепаратор NH3; 10, 11 — подогреватели; 12 — реактор синтеза карбамида; 13, 14 — аппараты I и II ступеней дистилляции; 15 — конденсатор NH3; 16 — абсорбер высокого давления; 17 — абсорбер низкого давления; 18 — кристаллизатор; 19 — центрифуга; 20 — грануляционная башня.