Технология карбамида - Горловский Д.М.
Скачать (прямая ссылка):
Рассмотренные средства определения состава рециркулируе-мого РУАС позволяют повысить точность тепловых расчетов [37 I промышленного процесса получения карбамида и более надежно определять важнейшие показатели эффективности этого процесса: .Vn, V1,. с, Пуд и др.
Уравнения для определения состава раствора УАС со ступени низкого давления
Путем обработки большого массива данных лабораторного анализа состава РУАС низкого давления в действующих цехах получены следующие регрессионные уравнения [34]:
I = 0,2050да — 0,01157* + 11,5739/> + 0,8279/? — 14,8673/>2 — 0,766 (111.21)
w = 0,8520/ + 0.5708Р — 5,1469W + 3,5598P + 0,01889* — 0,259 (II 1.22)
где I, w — массовые соотношения NH3 : CO2 и H2O : CO2 в РУАС низкого давления; Р, t — давление, МПа, и температура, 0C в конденсаторе II ступени дистилляции.
Основные характеристики этих уравнений следующие:
Уравнение Уравнение
(III.21) (ПІ.22)
Число экспериментальных точек, по которым составлено уравнение .... 127 127
г ............ 0,967 0,972
а, доли ед........ 0,121 0,206
Влияние примеси карбамида на температуру кристаллизации водного раствора УАС
К числу факторов, от которых существенно зависят технико-экономические показатели производства карбамида по схемам с жидкостным рециклом, относится концентрация CO2 в рециркулируемом РУАС: чем выше концентрация CO2, тем меньше рецикл в колонну синтеза воды. На тех промышленных
агрегатах, где стремятся ограничить рецикл воды до минимума, концентрацию CO2 в упомянутом потоке поддерживают на уровне 34—35% (не выше 36%). Дальнейшего укрепления РУАС не допускают, поскольку при соответствующем снижении концентрации H2O температура кристаллизации раствора сближается с его рабочей температурой и усложняется эксплуатация карбаматных насосов.
Из производственного опыта известно, что в рециркулируе-мом РУАС обычно содержится примесь карбамида, количество которой (в пределах нескольких процентов) зависит от эффективности сепарации фаз в узле дистилляции плава синтеза. Еще выше концентрация примеси карбамида в РУАС (порядка 10%) имеет место при таких разновидностях технологической схемы [36], когда в зоне очистки возвратного NH3 от примеси CO2 используют содержащие карбамид абсорбенты.
Имеющиеся сведения о плавкости четырехкомпонентной системы NH3—CO2-CO(NH2)2—H2O получены, в частности, при эквимолярном соотношении CO(NH2)2 : H2O применительно к плаву синтеза карбамида (до и после дистилляции), а также при давлении, близком к атмосферному, применительно к технологии получения углеаммонийно-карбамидных удобрений [36]. Однако литературные данные не соответствуют составам рециркулируе-мого РУАС, представляющим практический интерес, которые характеризуются значениями I = 1,0—1,2, w = 0,4—0,7 и массовым соотношением CO(NH2)2 : CO2 = и = 0,1—0,8.
Из-за отсутствия в литературе необходимых данных невозможно было решить важный для промышленного производства вопрос о минимально допустимом содержании H2O в РУАС с примесью карбамида, при котором сохраняются условия надежной эксплуатации карбаматных насосов.
В работе [36] приведены результаты опытов по изучению влияния примеси карбамида на температуру кристаллизации рецир-кулируемого РУАС (4рист)-
Результаты опытов при а = О удовлетворительно совпадают (расхождение не превышает 1 °С) с соответствующими данными, снятыми с диаграммы Енеке [38].
На основе полученных экспериментальных данных методом наименьших квадратов с помощью ЭЦВМ найдено обобщенное уравнение:
/крист = -53,03/ — 116,5ш + 57,63ш2 —8,1// + 195,7 (III.23)
Уравнение (III.23) составлено по данным 49 опытов; г = 0,993; о = 1,05 0C Уравнением можно пользоваться в следующих диапазонах изменения переменных: / = 1,0—1,15; w = 0,4—0,6; H-O—l.
Представляет интерес, пользуясь уравнением (111.23), сопоставить удельное влияние карбамида и воды как агентов-разбавителей рециркулируемого раствора УАС на *крнст.
Обозначим ew и еи — чувствительность величины ?крист при изменении соответственно значений w и и. Тогда искомое соотношение можно вычислить по формуле:
(III.24)
W
где 0,3— коэффициент перехода от массовых соотношений компонентов, принятых в уравнении (III.23), к мольным.
Принимая Aw = Au = 0,1 и w = 0,6, получим eje„ « 1,5.
Следовательно, в рассматриваемых условиях удельное (на 1 моль) влияние карбамида на ?крисх примерно в 1,5 раза слабее, чем влияние воды.
Приведенные данные о влиянии примеси карбамида на температуру кристаллизации раствора УАС позволяют решать технологические задачи по снижению рецикла воды в реактор синтеза за счет частичной замены воды карбамидом в растворе УАС без нарушения гомогенности раствора.
Усовершенствования технологического и аппаратурного оформления системы жидкостного рецикла
Принципиальная сущность способа с жидкостным рециклом состоит в том, что реагенты, не вступившие в реакцию, выделяют на двух (или нескольких ступенях) в виде газов дистилляции, представляющих собой смесь NH3, CO2, H2O. Газы дистилляции с первой ступени (ступени повышенного давления) подают [39] в промывную колонну, орошаемую высококонцентрированной аммиачной водой и жидким аммиаком [1,5, 40]. Из колонны выходят два потока: очищенный от примесей аммиак, который возвращают в колонну синтеза, и РУАС, который либо вновь используют для синтеза карбамида (замкнутая схема), либо после соответствующей переработки применяют в производстве солей аммония (полузамкнутая схема). От состава этих потоков существенно зависят технико-экономические показатели производства карбамида. Так, повышение содержания CO2 в возвратном аммиаке до величины более 0,01—0,02% (масс.) может привести к нарушению режима работы всего агрегата синтеза карбамида.
