Технология карбамида - Горловский Д.М.
Скачать (прямая ссылка):
где «к —число молей рециркулируемого CO(NH2)2; псо2 —число молей CO2 в исходной реакционной смеси в любой форме, но без учета п°к; пк —число молей CO(NH2)2 в продукционном плаве синтеза.
Для определения влияния рецикла карбамида на эффективность процесса синтеза была изучена [49] работа промышленного цеха, технологическая схема которого включает стадии кристаллизации карбамида и центрифугирования суспензии с последующей подачей части маточника—насыщенного раствора карбамида с примесью биурета в зону синтеза. Полученные фактические данные сведены в табл. 11.8. В этой же таблице помещены значения х\, w, вычисленные по уравнению (11.1) с использованием L, W —характеристик валового состава потока, выводимого из реактора. Из табл. П.8 видно, что масштаб рецикла карбамида в производственных условиях сравнительно невелик; причем всегда W > О, т. е. в колонне синтеза не возникает избытка карбамида сверх стехиометрического количества [3]. Как и следовало ожидать, хв заметно меньше Хс,б1Ц.
Основной вывод из данных таблицы заключается в том, что значения хобох и xl.w практически совпадают —разница между ними находится в пределах точности определения сравниваемых
Таблица 11.8. Показатели работы промышленной колонны синтеза по технологической схеме с рециклом карбамида
t. 0C
Р.
МПа
L'
W
и
L
W
v %
'в' "
Аобш,' /0
xl, W %
192
21,0
4,13
1,04
0,158
3,84
0,76
55,3
61,4
64,5
192
21,0
4,19
0,73
0,170
3,87
0,48
62,8
68,2
68,9
192
21,9
4,12
0,54
0,156
3,83
0,33
64,5
69,3
70,9
192
21,6
4,00
0,63
0,162
3,72
0,40
65,7
70,5
68,9
191
21,3
3,49
0,38
0,115
3,34
0,24
65,5
69,1
68,1
191
21,3
4,22
0,39
0,162
3,91
0,20
66,3
71,0
73,3
190
21,5
4,35
0,99
0,163
4,02
0,71
58,6
64,4
66,7
190
21,5
4,55
0,99
0,054
4,42
0,89
65,9
67,6
67,5
192
21,6
4,27
1,00
0,266
3,79
0,58
60,6
68,9
66,8
192
21,6
4,17
0,80
0,163
3,87
0,55
60,7
66,2
67,9
191
21,0
3,86
0,68
0,120
3,66
0,50
63,2
66,5
66,8
величин. С учетом этого были вычислены основные показатели эффективности процесса синтеза хв и Пуд для сопоставимых условий при работе: а) с рециклом карбамида (U = 0,15); б) без рецикла карбамида (U = 0) и при неизменном <7со2; в) без рецикла карбамида (U = 0) и при неизменном qco2- Расчеты проведены с использованием уравнений и диаграмм из [42 ], результаты расчетов представлены в табл. П.9. В сравниваемых вариантах величина х* практически постоянна. Рецикл карбамида влечет за собой некоторое уменьшение LwW, оказывающих противоположное влияние на х*. Очевидно, в рассматриваемом случае влияние изменения указанных параметров на х* взаимно компенсируется. Следовательно, при U = Q движущая сила процесса больше, чем при U > 0.
Несмотря на то, что рецикл карбамида снижает движущую силу процесса, значение хобщ не уменьшается. При q' = idem величина хобц, для случая U > 0 даже выше, чем при U = O. Это можно объяснить только тем, что рецикл карбамида в указанных масштабах благоприятно влияет на гидродинамический режим синтеза, вследствие чего возрастает скорость процесса.
Величина хв находится в прямой зависимости от хсбщ; поэтому для случая U > 0 хв имеет более высокое значение, чем при U = = 0. Уменьшение хв при работе без рецикла карбамида и сохранении неизменными всех прочих условий синтеза влечет за собой снижение и Пуд. Если же при U = O нагрузку по CO2 повысить на величину, эквивалентную количеству рециркулируемого карбамида [q'co2 = qco2 = 700 кг/(м3-ч], то значение Пуд будет наибольшим, а хв —наименьшим. Поскольку снижение хв означает увеличение капитальных и эксплуатационных затрат на стадиях выделения неконвертированных реагентов из плава синтеза карбамида, последний вариант в сущности также лишен преимущества по сравнению с режимом работы при U > 0.
Как известно, в схемах с жидкостным рециклом минимум количества воды, подаваемой в зону синтеза карбамида, лимитируется необходимостью исключения возможности кристаллизации рециркулируемого РУАС. Показатели плавкости рециркулируемого потока можно сохранить неизменными при частичном за-
Таблица П.9. Сравнение показателей эффективности процесса синтеза хв и Пуд при работе с рециклом и без рецикла карбамида (t = 190 °С, P = 21,5 МПа)
и
ъ
с- х
Ss
3
о
v«
пуд.
кг/(м3-ч)
0,15
609
700
4,5
0,8
4,17
0,57
0,654
0,699
0,699
543
0
609
609
4,5
0,8
4,50
0,80
0,602
0,602
0,693
500
0
700
700
4,5
0,8
4,50
0,80
0,586
0,586
0,693
560
метений воды карбамидом. Такой прием привлекателен прежде всего тем, что позволяет снизить энергозатраты на стадии выпаривания воды. Очевидно при частичной замене воды карбамидом изменятся показатели эффективности процесса синтеза. Приняв постоянным суммарное количество воды и карбамида в рециркули-руемом потоке, т. е. W + U —
