Технология карбамида - Горловский Д.М.
Скачать (прямая ссылка):
—
0.5
20
12,12'
463
750
4
_
20
8
463
—
4
0,5
8
13,13'
—
750
4
0
6,6'
463
—
4
0,5
12
14,14'
—
750
4
0
12
7,7'
463
—
4
0,5
16
15,15'
—
750
4
0
16
8,8'
463
4
0,5
20
16,16'
—
750
4
0
20
Таблица II.7. Результаты расчета Пуд
Тип
форреактора
•е-
*** І
R «
R Sz
Примечание
Кожухотрубный теплообменник . . .
25,9
6167
67,2
510
328
При подаче РУАС в форреактор и ре-
Тарельчатая колонна
57,4
1275
67,3
656
171
актор 1 При подаче исходной реакционной смеси только в форреактор 2
1 в реактор подавали небольшую часть жидкого nh,.
2 b реактор подавали свежий жидкий nh3 для предохранения корпуса от соприкосновения с плавом.
Изложенные результаты промышленных испытаний открывают реальную перспективу существенной интенсификации аппаратуры узла синтеза карбамида в действующих и проектируемых цехах.
Оптимальный рецикл воды
Учитывая, что равновесное значение степени превращения х* достигает максимума при отсутствии воды в исходной реакционной смеси [7], с позиций термодинамики рационально, чтобы W = O. Наблюдаемая константа скорости процесса синтеза kw = f (W) при изменении W от О до 0,15—0,20 заметно растет, после чего изменяется мало [33]; константа скорости дегидратации карбамата аммония при W > 0,2 падает [46]. Помимо того, что присутствие H2O ускоряет синтез карбамида [33], с увеличением количества избыточной воды уменьшается вязкость плава синтеза и сильно возрастает предельное значение коэффициента скорости абсорбции NH3 &nh3 [47]. Повышение &nh, является благоприятной предпосылкой снижения доли газовой фазы в реакционной смеси. Далее рассмотрим влияние W на гидродинамический режим. Поскольку для повышения эффективности процесса синтеза целесообразно, чтобы плотность начальной реакционной смеси была наибольшей [40], для создания благоприятной гидродинамической обстановки необходимо W > 0. Наконец, с точки зрения обеспечения максимальной эффективности таких стадий технологического процесса, как дистилляция и выпарка, целесообразно, чтобы W = 0.
С учетом совокупного влияния всех перечисленных факторов — термодинамических, кинетических, гидродинамических и технологических, в качестве оптимального значения WonT, по-види-
мому, можно считать величину 0,20 ± 0,05. Действительно, при указанном значении Wonr величины х* и kw мало отличаются от максимальных; с самого начала контактирования исходных реагентов существуют благоприятные предпосылки для проявления ускоряющего процесс действия воды, растворения в жидкой фазе избыточного NH3 и снижения в колонне синтеза градиента плотности реакционной смеси, что необходимо для эффективного гидродинамического режима. Концентрации H2O в" жидкостных потоках, проходящих последовательно через систему дистилляции, а затем и выпарки, при W = W0UT и при W=O отличаются сравнительно мало. К тому же концентрацию воды в растворе карбамида после завершения процесса дистилляции при Wunr можно обеспечить почти такой же, как и при W = O, если исключить потребление воды извне для поглощения газов дистилляции. Этого можно достичь, используя, например, в узлах абсорбции газов дистилляции плавы синтеза после частичного или полного выделения из них NH3 и CO2 [48]. Обусловленный таким техническим решением рецикл карбамида в зону синтеза, как показали исследования [49], практически не снижает эффективности процесса синтеза.
Авторами статьи [50] предложена методика определения оптимальных параметров (L и т) работы колонны синтеза карбамида применительно к разомкнутым и полузамкнутым схемам (W = 0). Поскольку эти схемы на практике почти не используются, анализ упомянутой методики здесь не приводится.
Влияние рецикла целевого продукта
на эффективность промышленного процесса синтеза
карбамида
При рецикле карбамида условия протекания процесса в колонне синтеза становятся иными, чем обычно: возрастает суммарная нагрузка, меняются гидродинамический режим, термодинамические и другие факторы. В связи с этим оценено [49] влияние рецикла карбамида на показатели работы промышленных колонн синтеза.
Для случая рецикла карбамида сохраняют свой смысл такие характеристики промышленного процесса, как L1 W, qco*- Кроме того, введем дополнительные обозначения: U—мольное соотношение CO(NH2)2 : CO2 в потоке на входе в реактор; gco2> L', W' — соответственно удельная нагрузка реакционного объема, а также мольные соотношения компонентов без учета рециркули-руемого карбамида; хоб[Ц —степень превращения CO2 в карбамид в потоке, покидающем реактор [отражает соотношение между общим количеством CO(NH2)2 в потоке и CO2 во всех формах]; хв — степень превращения CO2 в карбамид без учета рецирку-лируемого CO(NH2)2.
Связь между перечисленными величинами выражается уравнениями:
U = -*-, Г = = -юо,
'CO2
(11.54)
100= "'"'"f 1 " 100;
0,01? -f- U
общ п i-n 1 + U
<?со2 = W + ^ П« = 1,364?соЛ
