Технология карбамида - Горловский Д.М.
Скачать (прямая ссылка):
NH3 CO2
Пар.
Жидкий NH3
Пары NH3
I Аммиачная - вода
5
СО-
А/а U ступень, дистилляции
-РУАС -Вода
РУЛ с
Рис. III.I. Схема производства карбамида с усовершенствованной системой дистилляции:
1 — колонна синтеза; 2 — сепаратор (давление 6 —14 МПа); 3 — колонна Дистилляции I ступени (давление 1,6 — 1,8 МПа); 4 — сепаратор (давление 0,8 — 1,2 МПа); 5 — эжектор; 6 — промывная колонна (давление 1,6 —1.8 МПа); 7 — насос.
показатели сравнительно далеки от единицы, велика нагрузка аппаратуры на стадиях низкого давления: второй и третьей ступеней дистилляции, а также системы абсорбции —десорбции. Это обусловливает громоздкость агрегата синтеза карбамида, повышенные капитальные затраты, высокий рецикл воды в колонну синтеза, большое количество сточных вод и, самое главное, высокий уровень энергозатрат.
Для повышения степени отгонки NH3 и CO2 в узле дистилляции первой ступени давление в этом узле следует поддерживать на минимальном уровне, при котором обеспечивается удовлетворительная степень конденсации паров возвратного аммиака. Другими словами, в периоды, когда охлаждающая вода, поступающая из оборотного цикла, имеет низкую температуру, давление дистилляции первой ступени следует устанавливать вблизи нижнего предела, предусмотренного регламентом цеха (разумеется, с соблюдением взрывобезопасных условий эксплуатации аммиачных конденсаторов).
К числу наиболее доступных и эффективных относится способ [23] дистилляции, принципиальная схема которого показана на рис. III. 1.
Чтобы существенно повысить "значения <хд и Рд, нужно снизить давление в узле дистилляции; первой ступени РД до 0,8 — 1,2 МПа. Для сохранения нормальных условий работы промывной колонны процесс в ней ведут при P = 1,6—1,8 МПа. Требуемый уровень давления газовой смеси перед колонной обеспечивают путем применения эжектора, где в качестве рабочего потока
Ш
используют газообразный NH3 с примесью CO2, отсепарированный из плава синтеза при P та 6—14 МПа, либо сжатый водноаммиач-ный раствор [23 ].
Связь между уровнем давления Яд и глубиной дистилляции плава синтеза самоочевидна; но количественные характеристики ад и* Рд для промышленных агрегатов синтеза карбамида при Ря < < 1,5 МПа в литературе отсутствуют. Поэтому в одном из действующих цехов были проведены опыты по определению степенен отгонки NH3 и СО, из плава синтеза при P= 1,35 МПа. Чтобы обеспечить соблюдение нормального технологического режима работы всего агрегата производства карбамида и, прежде всего, требуемую степень конденсации паров возвратного аммиака, опыты проводили зимой, когда температура оборотной воды составляла 12—14 0C Было установлено, что при снижении Ря до 1,35 МПа значения ад и [Зд возрастают до 94,0—94,5%. Следовательно, при осуществлении усовершенствованного способа [23] нагрузка аппаратов дистилляции второй и третьей ступеней будет снижена в несколько раз.
В заключение отметим основные преимущества изложенного способа дистилляции, который позволяет:
уменьшить степень образования биурета путем снижения температуры дистилляции;
уменьшить нагрузку карбаматных насосов и рецикл воды в колонну синтеза;
повысить уровень оптимального значения L в зоне синтеза и соответственно хв;
обеспечить замыкание рецикла неконвертированного сырья без необходимости рекуперации аммиака в смежных производствах и без дополнительного усложнения технологической схемы (за счет применения двухступенчатой конденсации газов дистилляции второй ступени с последующей ректификацией аммиачной воды, а также многоступенчатой абсорбции NH3 из отходящих газов при низком давлении).
Контроль образования биурета в процессе дистилляции
Как в процессе синтеза, так и при последующей ступенчатой дистилляции плава карбамида происходит накопление биурета в растворе:
2CO (NH2)? H2NCONHCONH2 + NH3
Равновесие и кинетика реакции описаны в работах [1, с. 161; 24]. При высоких давлениях и в присутствии больших избытков аммиака количество образующегося биурета невелико. Это подтверждается экспериментальными данными [25] о зависимости количества биурета в условиях fпромышленного синтеза карбамида от СмольногоJ соотношения NH3 : CO2 в колонне синтеза (рис. III.2). Гораздо интенсивнее протекает реакция образования
биурета при дистилляции плава, когда содержание NH3 в нем снижается. Естественно стремятся проводить процессы дистилляции с большой скоростью при возможно более низкой температуре [26]. При снижении температуры, однако, уменьшаются степени отгона неконвертированных реагентов. Поэтому на некоторых промышленных установках, исследуя накопление биурета по стадиям дистилляции и переработки раствора карбамида, экспериментально подбирали оптимальные температуры в регламентированных интервалах [25, 27]. Обобщение ряда промышленных экспериментов [1, с. 2771 позволило получить уравнение
AC6,. =5,647-1O6Axехр (о,0338СК/ — -^у^-) (Ш.2)
где ДСбг — прирост содержания биурета в г-ом узле (по отношению к 100% карбамиду), % (масс); Ск —концентрация карбамида в растворе, % (масс); Дт —время пребывания, с; T1 —температура раствора, К.
