Технология карбамида - Горловский Д.М.
Скачать (прямая ссылка):
поиски путей ингибирования коррозии материалов. Было показано [65], что фосфат натрия и оксид меди (II) уменьшают коррозию хромоникелемолибденовых сталей в этих условиях. Широкое промышленное использование, однако, нашел разработанный одновременно в СССР и за рубежом [61 ] способ снижения коррозии, заключающийся в непрерывном добавлении кислорода или воздуха в поток диоксида углерода, направляемого на синтез карбамида. Этот способ обеспечивает устойчивую пассивацию стали по отношению к общей коррозии ее поверхности, не исключая, однако, локальной коррозии в тех местах, где есть дефекты изготовления аппарата и сварки.
В зависимости от состава и структуры применяемых сталей, условий синтеза карбамида и т. д., рекомендуют вводить от 0,01 до 3% (об.) кислорода относительно CO2. Указывалось, что при использовании в реакторе сплавов, содержащих > 50% (масс.) легирующих добавок (10—30% Mo и 60—70% Ni), введение кислорода позволяет избежать необходимости сероочистки: допустимое содержание сернистых при нормальных условиях может достигать 60 мг/м3 CO2 [66].
Способ кислородной пассивации широко распространен и подвергался различным модификациям [67]. Предлагали, в частности, вводить кислород не с потоком CO2, а в виде раствора в жидком NH3 [0,06—0,085% (об.) по отношению к CO2], мотивируя это более равномерным распределением кислорода по объему реактора, особенно в зоне ввода исходных реагентов. В рамках стрип-пинг-процесса, включающего выделение непревращенных NH3 и CO2 из продуктов синтеза при неизменном давлении в токе NH3, кислород вводят не только в реактор, но также в аппарат для отгонки, конденсатор отогнанных газов или соединяющий эти аппараты трубопровод. Наконец, с целью повышения эффективности пассивации, предложено заменить молекулярный кислород соединениями, способными отщеплять его в условиях синтеза — перекисями водорода или металлов, нитритами натрия или аммония.
В заключение следует отметить, что повсеместное распространение хромоникелемолибденовых сталей для защиты реакторов синтеза карбамида от коррозии не исключает поисков новых стойких материалов. Так, имеются сведения о промышленном применении титана [68], хотя было показано [69], что коррозия его, крайне незначительная в лабораторных испытаниях, многократно возрастает в производственных условиях, что, очевидно, обусловлено присутствием кислорода. Высокой коррозионной стойкостью даже при повышенных температурах синтеза (до 500 К) обладают [69] тантал и его сплавы, палладий, цирконий. Последний применяется в промышленных реакторах [70]. При качественном изготовлении и сварке циркониевой футеровки в течение года эксплуатации коррозия полностью отсутствует.
Более подробную информацию об особенностях коррозионного поведения различных материалов в реакторах синтеза карбамида и в других узлах этого производства, о механизме коррозии и т. п. читатель может найти в работах [1, 61, 71 ].
4* 99
Очистка диоксида углерода от горючих примесей
Промышленная практика, как правило, допускает использование CO2, содержащего 2—3% инертных примесей, в том числе горючих (H2, СО, CH4). Для удаления этих примесей из цикла производства карбамида обычно проводят конденсацию (абсорбцию) NH3 или его смеси с CO2, отделенных из реакционной смеси, на различных уровнях давления.
При использовании кислородной пассивации аппаратуры возникает угроза образования в некоторых узлах взрывоопасных смесей, в основном, H2—NH3—O2. Известны [1] и случаи взрывов при эксплуатации цехов карбамида.
Для предотвращения образования таких смесей предложен ряд способов снижения содержания горючих примесей в CO2 [64, 72]. По одному из них, раствор моноэтаноламина, насыщенный CO2 при 310 К, из установки очистки синтез-газа производства аммиака перед его регенерацией нагревают до 335 К с одновременной продувкой азотом, выделяя из раствора таким путем горючие примеси. Это позволяет в дальнейшем при регенерации раствора получать CO2, содержащий менее 0,01% (об.) горючих примесей (вместо 0,6—0,7%).
Другие методы предусматривают каталитическое окисление горючих в избытке кислорода. Для этой цели используют катализаторы на основе окислов Cu и Mn, проводя окисление при 425 — 445 К, либо на основе благородных металлов Pt, Rh, Pd или сплава Pd и Ru. В этом случае проводят процесс либо при атмосферном давлении и 360—475 К, либо при 0,7—2,1 МПа и 380—645 К-
Описанные выше способы очистки от инертных примесей в равной мере решают и проблему очистки от горючих. Однако выбор того или иного метода очистки в каждом случае зависит от конкретных технологических особенностей производства.
7. Методы совершенствования технологического и аппаратурного оформления узла синтеза
Несмотря на успешное промышленное освоение новых стриппинг-процессов [73 ], к числу наиболее целесообразных по-прежнему относится метод с жидкостным рециклом, что обусловлено крупными усовершенствованиями последнего, а также возможностью использования стриппинг-процессов в рамках схемы с жидкостным рециклом на стадии дистилляции [44, 74].
