Технология карбамида - Горловский Д.М.
Скачать (прямая ссылка):
В установке 7 устанавливают мольное соотношение H2 : N2, требуемое для проведения реакции синтеза NH3. Очищенный газ компрессором 8 сжимают до 40—50 МПа и подают в реактор синтеза аммиака 9. Полученный NH3 выделяют из реакционной смеси известными способами и в жидком виде направляют в аппарат 2. Непрореагировавшие газы возвращают в реактор синтеза NH3.
В 1966 г. фирмой была пущена пилотная установка мощностью 5 т CO(NH2)2 в сутки [16—18]. Схема установки [18] (рис. Х.2) соответствует способу [7 ] и отличается от изложенного выше варианта тем, что абсорбцию CO2 под высоким давлением из синтез-газа (для производства NH3) осуществляют карбаматным раствором и жидким NH3, а теплоту потока синтез-газа используют для дистилляции плава синтеза карбамида.
В соответствии с приведенной на рис. Х.2 схемой газ, полученный конверсией углеводородов и последующей конверсией СО, под давлением около 3 МПа и при температуре 200 °С подаюг через теплообменники-кипятильники I и II ступени дистилляции плава синтеза карбамида в компрессор, сжимающий газовый поток до 30 МПа. При таком давлении CO2 из газа поглощают в абсорбере карбаматным раствором (полученным абсорбцией газов дистилляции из цикла синтеза карбамида) и свежим NH3 из цикла синтеза NH3. Выводимый из абсорбера раствор, содержащий NH3, карбамат аммония и некоторое количество обра зевавшегося карбамида, направляют в реактор синтеза карбамида под давлением 25 МПа. С учетом частичного образования карбамида в абсорбере CO2 объел реактора в этом случае меньше, чем в обычном процессе. Наряду с раствором из абсорбера CO2, в реактор подают рециркулируемый жидкий NH3. Плав синтеза карбамида подвергают двухступенчатой дистилляции; полученный раствор карбамида Подают в кристаллизатор; кристаллы отделяют в центрифуге, расплавляют и гранулируют в башне. Синтез-газ, очищенный в абсорбере от CO2,
промывают в скруббере водой для удаления NH3, затем освобождают от примесей СО и CO2 метанированием и под давлением 27 МПа подают в реактор синтеза аммиака [16, 18]. Установка работала 400 суток, в том числе 30 суток непрерывно [18].
Объединенный процесс обладает целым рядом преимуществ [2, 16—19].
1. В контуре синтеза карбамида исключается компрессор CO2 и соответственно сокращаются затраты электроэнергии. При этом, разумеется, нельзя не учитывать, что возрастает количество сжимаемого синтез-газа, содержащего 20% CO2. Поскольку за счет примеси CO2 плотность синтез-газа возрастает, для сжатия содержащего CO2 газа можно применять наиболее экономичное устройство — турбокомпрессор при мощности установки для синтеза NH3 400 т/сутки, тогда как минимальная мощность установки при газе, не содержащем CO2, 500 т/сутки NH3.
2. Исключаются аммиачные насосы и примерно на 56% снижаются затраты энергии на сжатие NH3, поскольку свежий жидкий NH3 из контура синтеза NH3 непосредственно передают в реактор синтеза карбамида. Сохраняется лишь насос для рециркулируемого возвратного NH3.
3. Упрощается стадия очистки синтез-газа от примеси CO2: исключаются затраты энергии на регенерацию абсорбента, полностью ликвидируется регенерационная аппаратура (колонны и теплообменники). Абсорберы CO2, работающие под высоким давлением, более компактны и эффективны.
4. Исключается установка для регенерации NH3 из аммиачной воды, полученной при улавливании NH3 из продувочных газов синтеза NH3, в связи с использованием ее в производстве карбамида.
5. Так как в абсорбере CO2 частично протекает реакция образования карбамида, размеры колонны синтеза карбамида могут быть уменьшены.
6. В результате упрощения технологии и сокращения общего числа стадий снижается требуемая численность обслуживающего персонала.
7. Стоимость интегральной установки на 5—10% ниже капитальных затрат на автономные агрегаты синтеза NH3 и CO(NH2), 117].
8. Снижаются энергетические затраты, что иллюстрируется табл. Х.1 и Х.2.
9. За счет экономии капиталовложений и снижения энергозатрат ожидаемое снижение себестоимости карбамида составит [17 ] 6—7%.
Объединенный процесс при всех перечисленных достоинствах нелишен и недостатков. Основным из них является снижение гибкости и невозможность (или сложность) обеспечения отдельной работы одной из частей комбинированного агрегата. В этой связи уместно напомнить, что в свое время полузамкнутые схемы полу-
Таблица Х.1. Снижение энергетических затрат (из расчета на 1 т карбамида) при использовании объединенной схемы по сравнению с производством иа раздельных установках [17]
Статьи затрат
Процесс с полным рециклом «С»
Объединенный процесс
Электроэнергия, кВт-ч'т......
165
93
Пар, т/т............
1,3
0,52
Охлаждающая вода, т/т......
120
100
Примечанис. Принято, что в производстве NH3 затраты остаются неизменными, и вся экономия имеет место в производстве карбамида.
Таблица Х.2. Энергетические и сырьевые затраты в процессах производства карбамида и аммиака [18] [в расчете на I т CO(NH2J2 и 0,580 т NH3]
Статьи расхода
Раздельный процесс
Объединенный процесс
