Технология карбамида - Горловский Д.М.
Скачать (прямая ссылка):
Судя по кривой I, блоки с форреактором работают в режиме, близком к идеальному вытеснению. Для разносторонней проверки этого суждения были вычислены значения хв применительно к параметрам экспериментальных точек кривой I по кинетическому уравнению (1.57) процесса идеального смешения с использованием
диаграмм 11.11 —11.13. Полученные расчетные точки лежат существенно ниже кривой I и удовлетворительно согласуются с кривой II. Затем аналогичные расчеты по уравнению (II. 1) были выполнены для определения х*. В пределах погрешностей промышленных экспериментов опытные значения Xn при Пуд <: 640 кг/(м3ч) близки к расчетным х*, а при Пуд = 660 кг/(м3ч) xv < х*. Как показали расчеты, при этом т ж 21 мин. Сопоставление фактического значения Пуд с расчетным по кинетическим данным [331 (для идентичных параметров периодического процесса) показало удовлетворительное соответствие — различие в значениях Пуд составило менее 5%. Следовательно, реакторный блок, состоящий из тарельчатой колонны синтеза и форреактора (в виде кожухо-трубного теплообменника либо тарельчатой колонны), действительно работает в режиме, близком к идеальному вытеснению.
Как видно из рис. 11.19, в промышленных экспериментах при Пуд = 660 кг/(м3ч) (что почти вдвое превышает проектный показатель) величина хв была около 67% — такой результат достигнут на практике впервые. Это означает, что для цеха мощностью 500 т/сутки достаточен усовершенствованный реакторный блок объемом ~32 м3.
Рассмотрим далее для реакторного блока в целом вопрос относительно предельных значений Пуд. Эти значения Пуд легко вычислить по кинетическим данным [33]. Чтобы энергетические затраты на стадиях регенерации и рекуперации непрореагировав-ших веществ были приемлемыми, необходимо обеспечить значения величины хв (в зависимости от метода дистилляции) в интервале 50—70%. Для этого требуется т порядка 8—20 мин. На рис. 11.20 и 11.21 приведены расчетные зависимости Пуд от т, 4> PCM> ^ и W при ха > 50%. Из этих зависимостей следует, что за счет оптимизации всей совокупности факторов, определяющих эффективность синтеза — термодинамических, кинетических и гидродинамических — величина Пуд может быть увеличена в несколько раз (по сравнению с уровнем, достигнутым "в действующих цехах).
Рис. 11.19. Кривые зависимости Пуд—хв по данным промышленных экспериментов при t 190 0C її Pr ^ 20 МПа:
/ — усовершенствованные реакторные блоки с форре-акторами; // — тарельчатый реактор; //' — полый реактор.
Точки соответствуют следу? ющим значениям l н xv: 1 — 4,08 ИІ0.56; 2 — 4,11 и 0,65; 3 — Ц,3 и 0,85; 4 — 3,73 и 0,56; 5 — 4,1 и 1,2; 6 — 4,45 н 1;*7 — 4,2 и 1,3; S — 4,1 и'1,2;'9 — 3,8 и 1,2; 10 — 4,5 и 1,1; // — 4,3 и 1,2; /2 — 4,3 и 1,3; /3—4,1 и 1,1; /4—3,9 и 1,0; /5 — 4,3 и 0,85; 16 — 4,08 и 0,56; 17 — 3,73 и 0,56; /8 — 4,11 и 0,65. Точки 1—14 получены опытным путем, 15 — /8—расчетным по уравнению (1.57).
ХВ,%
-)4\-1-1-1_
400 500 ¦ 600 700
Рис. Пуд-
(/'-
11.20. Зависимости і (1-8)
xq T ,—_
кривых
t,
°С
L
Рсм, кг/м3
1,1'
173
4
0
750
2,2'
210
4
0
750
3,3'
190
4
0,2
750
4,4'
190
4
0,8
750
5,5'
190
3
0,5
750
6,6'
190
5
0,5
750
7,7'
190
4
0,5
600
8,8'
190
4
0,5
850
W 12 14 IS Ю 20 MUH
Введем индексы: «ф» — форреактор; «р» — реактор, «б. с» — блок синтеза. Тогда из материального баланса следует:
а) при подаче исходной реакционной смеси только в форреактор
Хф
(11.52)
пуд
б) при подаче исходных NH3 и CO2 в форреактор, а рециркули-руемого РУАС только в реактор
пуд — "б. с —
Хф' Xp
ХфХр
(11.53)
IF/
Если РУАС вводят по частям в форреактор и реактор, уравнение материального баланса существенно усложняется.
В табл. 11.7 в качестве примера помещены результаты расчета ПрД для обоих цехов, где проведены промышленные испытания.
Из таблицы видно, что в обоих примерах Пуд ниже, чем в большинстве действующих цехов, не оборудованных форреактором. Однако, поскольку в рассматриваемых случаях достигнут режим идеального вытеснения, возможности увеличения П^д без снижения хр только за счет интенсификации гидродинамического режима практически исчерпаны. Поэтому для дальнейшего наращивания Пуд следует стремиться к оптимизации термодинамических факторов: t, Р, L, W. Одно из наиболее перспективных направлений — существенное снижение W. Учитывая, что ПфД > Пуд, по-видимому, целесообразно потоки CO2 и рециркулируемого раствора УАС полностью подавать в форреактор.
Рис. 11.21. Зависимости Пуд (сплошные линии) и хв (пунктир) от W (а), р, (б), L (в) и T (г) в интервале значений т от 8 до 20 мин:
№ кривых
т,
К
Рем.
К г/M3
L
w
мин
№ кривых
т, К
Рем-кг/м3
L
w
т, мин
1,1'
463
750
0.5
8
9,9'
463
750
4
8
2,2'
463
750
—
0.5
12
10,10'
463
750
4
_
12
3,3'
463
750
—
0,5
16
11,11'
463
750
4
_
16
4,4' 5,5'
463
750
