Технология карбамида - Горловский Д.М.
Скачать (прямая ссылка):
Следует отметить, что во всех вариантах схемы с жидкостным рециклом узел конденсации-абсорбции газов дистилляции по существу представляет собой форреактор. Причем в действующих цехах большая часть или вся теплота образования водно-аммиачного раствора карбамата аммония отводится охлаждающей водой [87]. Безусловно, перспективны схемы [76, 79, 88], которые включают конденсацию-абсорбцию газов дистилляции (а также части свежих NH3 и CO2) при повышенном давлении (вплоть до давления синтеза карбамида); в этом случае возможна утилизация теплоты конденсации на высоком температурном уровне. В обсуждаемую группу способов входят и стриппинг-процессы.
При низком W интересен способ введения в форреактор части плава синтеза карбамида [88, 89]. Даже если процесс ведется по полузамкнутой схеме [1], рецикл плава обеспечивает поддержание в форреакторе \У> 0; в то же время количество упариваемой воды (для перевода карбамида в товарную форму) не превышает стехиометрического. Установлено [49], что расход рециркулируемого плава должен соответствовать условию U < W, где U — мольное соотношение CO(NH^)2 : CO2 в реакционной смеси перед зоной синтеза. Опытным путем найдено [49], что при соблюдении указанного условия подача целевого продукта в зону синтеза не снижает эффективности процесса.
Способ [90] предусматривает оптимизацию гидродинамического режима реактора путем почти полного предотвращения возможностей появления в нем газовой фазы. С этой целью форреактор устанавливают над колонной синтеза и часть свежего NH3 подают в зону его растворения, размещаемую в верхней части колонны; газовый поток из зоны растворения NH3 рециркулируют в форреактор, из которого отводят продувочные газы, содержащие инертные примеси.
Для увеличения хБ предлагают установить дополнительный реактор и вести в нем процесс при повышенном Рс [80] (после предварительного сжатия плава из предыдущего реактора) либо при пониженной /с[91] (с целью более полной конденсации реагентов из газовой фазы).
Рассмотрим возможности интенсификации синтеза путем повышения tc и Рс. Известны лишь единичные сообщения [84, 92] об эксплуатации узла синтеза при Рс выше 25,0—30,0 МПа. Недостатки и трудности, возникающие при форсировании давления, очевидны; увеличение расхода энергии на сжатие реагентов; сложность создания насосов и компрессоров, предназначенных для этой цели и др. Кроме того, повышение Рс чаще всего лишено смысла без повы« шения tc. Основным препятствием при этом длительное время считался [931 дефицит коррозионно-устойчивых конструкционных материалов. Как уже отмечалось ранее, специальными опытами [7, 11], при которых величина х* определялась по данным анализов только жидкой фазы, было доказано, что температурная зависимость этой функции обладает максимумом. В интервале значений L = 4,0—4,5, представляющем наибольший 'практический интерес, этот максимум отвечает tc = 195—190° С и с увеличением L смещается в сторону понижения tc. Таким образом, способ интенсификации синтеза только путем повышения tc и Рс вряд ли можно считать наиболее перспективным. Эффективные пути интенсификации синтеза были описаны в предыдущих разделах данной главы. 102
Запатентован ряд методов регулирования параметров (t, Р, L, W) синтеза карбамида.
Соотношение L перед зоной синтеза регулируют по данным непрерывного контроля состава смеси реагентов с помощью хроматографа [84], либо с помощью специального устройства для автоматического управления работой колонны синтеза [94]. Соотношение W регулируют путем изменения производительности насоса для рециркулируемого РУАС в зависимости от его концентрации, изменение которой можно фиксировать вискозиметром, плотномером, рефрактометром. Другой вариант регулирования W предусматривает варьирование давления в узлах дистилляции и абсорбции — конденсации газов дистилляции [95].
Чтобы обеспечить эффективное проведение процесса при минимальном давлении, рекомендуют [96] поддерживать P0 на уровне (или несколько выше) равновесного давления продукционного плава синтеза карбамида; при этом во всех зонах реактора tc должна быть такой, чтобы равновесное давление реакционной среды в соответствующих зонах не отличалось существенно от фактического Рс.
Температурный режим в реакторе можно регулировать с помощью специального устройства [97, 98], а также путем изменения количества исходных либо конечных [81] продуктов, проходящих через встроенный в реактор теплообменник.
Предлагают [81, 86] вести дегидратацию карбамата аммония прн заданной tc путем проведения этого процесса в трубчатке, размещенной в зоне образования карбамата аммония. По другому варианту реактор оборудуют [88, 99] тепло-обменными элементами для подвода или отбора теплоты. За счет охлаждения в специальном теплообменнике части плава синтеза [100] наряду с регулированием tc повышается степень конденсации избыточного NH3 в зоне синтеза карбамида с утилизацией теплоты; при этом часть плава синтеза циркулирует в контуре реактор—теплообменник—реактор.
Наибольший интерес представляют способы регулирования tc, основанные на изменении параметров или количества пара [86], отбираемого в зоне образования карбамата аммония, а также на перераспределении количества свежих реагентов — CO2 [88] или NH3 [76, 81, 88] — между зонами синтеза карбамата аммония и карбамида.
