Технология карбамида - Горловский Д.М.
Скачать (прямая ссылка):
2) цель объединения двух установок заключается не только в усовершенствовании их, но и в упрощении процесса и повышении его надежности за счет уменьшения числа машин и аппаратов, входящих в интегральную схему производства NH3 и CO(NH2)2. В этом отношении интегральная установка более надежна, чем раздельное производство.
Поэтому, с одной стороны, объединение производств NH3 и CO(NH2)2 несколько снижает эксплуатационную гибкость, так как установка очистки конвертированного газа от CO2 является в то же время установкой синтеза CO(NH2)2, которая на первый взгляд значительно сложнее, чем обычная установка отмывки CO2. Но, с другой стороны, такое объединение означает более высокую потенциальную надежность, обусловленную упрощением установки в части процессов синтеза и NH3, и CO(NH2)2 на базе интеграции. Только опыт покажет, какой из этих противоположных эффектов будет иметь большее влияние на надежность всего производства.
Экономичность и простота новой технологии, разработанной итальянской фирмой, позволяют считать ее перспективной.
Мы рассмотрели достоинства и недостатки прогрессивных интегральных схем. Остается разобрать последний вопрос: при каких условиях станет возможным их практическое применение. По нашему мнению, для этого необходимо:
1) ослабить жесткую связь объединяемых производств; для этого, вероятно, следует предусматривать частичное использование производственных мощностей по выпуску одного из продуктов при вынужденной остановке линии по выпуску другого продукта;
2) обеспечить полную автоматизацию управления производством на основе АСУТП с применением УВМ;
3) за счет технического усовершенствования технологии и оборудования, а также высокой культуры обслуживания и эксплуатации снизить до минимума возможность аварийных остановок;
4) располагать персоналом высокой квалификации.
2. Синтез карбамида на основе оксида углерода
Для промышленного производства карбамида применяется только синтез из NH3 и CO2 по реакции Базарова. Однако, существует множество принципиально иных методов получения карбамида. Основная часть их не имеет какого-либо практического значения, и лишь способы синтеза карбамида на основе реакций оксида углерода (и его производных) с аммиаком занимают особое место. Физико-химические основы этих процессов и возможные пути их инженерного оформления были объектом изучения в течение всего периода развития химии и технологии получения карбамида. Хотя ни один из этих способов до сих пор не нашел промышленного воплощения, данное направление продолжает сохранять определенную перспективу. К этому имеются следующие предпосылки.
Как известно, в современных производствах аммиака для получения водорода используют процессы термоокислительного разложения углеводородного сырья. Образующиеся в результате конверсии углеводородов газы кроме H2 содержат СО и (в меньшем количестве) CO2. Оксид углерода, содержащийся в газовой смеси, подвергают конверсии с водяным паром с получением H2 и CO2. После отмывки CO2 водород используют для синтеза NH3, a CO2, выделенный при регенерации поглотительного раствора, — для синтеза карбамида.
Цепь превращений СО характеризуется, таким образом, последовательностью уравнений:
СО + H2O-> CO2 + H2 (Х.1)
3H2 + N2->2NH3 (Х.2)
CO2 + 2NH3 -> СО (NH2)2 + H2O (Х.З)
Можно, однако, иначе организовать производственный комплекс аммиак-карбамид, исключив из предыдущей системы уравнений (Х.1)—(Х.З) стадию конверсии СО и получая карбамид из СО и NH3. Этот принцип положен в основу процесса [24], упрощенная технологическая схема которого изображена на рис. Х.9. Согласно этой схеме природный газ конвертируют с водяным паром в узле 1 и после освобождения конвертированного газа от CO2 в узле 2 разделяют его в узле 3 (например, с помощью медно-аммиачных растворов) на поток H2 и поток СО. Водород используют в узле 4 для синтеза аммиака. СО из узла 3 через десорбер 5 подают в узел синтеза карбамида 6, куда вводят также NH3 из узла 4. Полученный карбамид отделяют от газов в узле 7, поглощают NH3 водным сорбентом в абсорбере 8, а смесь СО и H2 из абсорбера возвращают в узел разделения 3. Из раствора, полученного в абсорбере, отгоняют NH3 в десорбере 5, куда подают СО. Газы из десорбера, как уже говорилось, подают в узел синтеза карбамида 6.
Изложенная система организации комплекса аммиак-карбамид имеет определенные преимущества по сравнению с традиционной системой. В этом случае в приведенной выше последовательности уравнений (X.I)-(X.3)" реакции (Х.1), (Х.З) заменяются процессом: СО -f 2NH3->CO (NH2I2 + H2 (Х.4)
В отношении сырьевого баланса производственного комплекса эта замена эквивалентна: на каждый моль имеющегося СО продуцируются моль карбамида и моль водорода. Однако замена эта позволяет в принципе отказаться от стадии конверсии СО при производстве аммиака, регулируя условия конверсии углеводородного сырья так, чтобы соотношение СО : CO2 в полученном газе было максимальным.
Рассмотрим вопрос о целесообразности такой замены. Очевидно, определенные выгоды можно получить лишь при условии, если затраты на производство карбамида из СО и NH3 не будут заметно превышать затраты на получение его из CO2 и NH3. Возможности выполнения этого условия до сих пор не найдены, о чем свидетельствует то, что до сих пор промышленные процессы получения карбамида на базе СО отсутствуют.
