Технология карбамида - Горловский Д.М.
Скачать (прямая ссылка):
APg-
Kg 1=Ра1Ган
(IV.2)
Величина суммарного сопротивления определяется высотой уровня жидкости над отверстием для подачи жидкости hL:
APi. + APg=(Pl- pg) ghL (IV.3)
%(масс)
NH
Pl
1?
20
co(nh..)., ко
80 %(масс)
V
Рис. IV.2. Линия верхнего предела и изотермы системы NH3-CO2—CO(NH2J2 — — H2O при 433—473 К и 12,26 МПа.
Рис. IV.3. Устройство для распределения потоков в верхнем сечении отгонной трубки.
Расход жидкости и газа выражается:
lL=-irndWHpL (IV-4)
to
сп S
I &
<Ъ О о
Ii-
с: j; ч
g 6
¦V 5 ¦ • 4
Й ?
2
<§"=>
со а:
§ & а
. , с t і
V « -? *
О
W о $ §
о,» S є g
' і о 5
§ H I
OB
0,5 0,7 0,9 It 1,3 1,5 Количество жидкости в трубке (д долях от расчетной нагрузки, принятой за единицу)'
Рис. IV.4. Расчетная зависимость содержания NH3 в плаве синтеза на выходе из отгонного аппарата (/) и количества газообразного CO2 в трубке (2) от количества жидкости в трубке при постоянных условиях процесса отгонки (одна из многих трубок).
Путем сочетания уравнений (IV. 1) — (IV.5) с помощью модели [стриппинг-колонны, которая дает соотношение между нагрузкой по жидкости qL, нагрузкой по CO2 и эффективностью процесса отгонки (т. е. количеством газа qa, получаемым в аппарате), можно определить, например, влияние нагрузки по жидкости на
нагрузку по CO2 для каждой трубки. Этот метод основан на предположении, что, хотя суммарное количество CO2 в жидкости, поступающей в отгонный аппарат, известно, каждая отдельная трубка может быть по-разному нагружена жидкостью, а следовательно, газом. Такое различие в нагрузке трубок по жидкости может происходить из-за отличия диаметров отверстий для жидкости, которые имеют определенный допуск. Этот допуск составляет приблизительно 0,1 мм, что соответствует 10% отклонению нагрузки по жидкости. Среди других причин можно упомянуть изменения уровня жидкости над трубной решеткой, например, из-за колебаний входящего потока и утечек между торцом трубки и распределителем жидкости.
На рис. IV.4 представлена [4] расчетная зависимость между нагрузкой по жидкости данной трубки и количеством CO2, проходящим через нее. Если нагрузка по жидкости выше нормы, то нагрузка по газу снижается, так как дополнительное выделение газа вызывает увеличение сопротивления в отверстии для газа. Отклонение нагрузки по жидкости на 10% приводит (рис. IV.4) к изменению нагрузки по CO2 на 2,5% и к изменению остаточного содержания NH3 в плаве синтеза на 1,5% (масс).
До тех пор, пока число трубок с отклонениями от нормальной нагрузки невелико, эффективность процесса отгонки почти неизменна, частично из-за того, что увеличение орошения одних трубок компенсируется недостаточным орошением других. Однако увеличение числа трубок с ненормальным орошением приводит к снижению эффективности процесса. Если орошение вводной
трети трубок на 30% ниже, а в другой на 30% выше нормы, суммарное содержание NH3 в жидкости, отводимой из аппарата, увеличится на 1,5%. Это свидетельствует о том, как важно поддерживать нагрузку аппарата по жидкости в расчетных пределах. Поэтому при сверлении отверстий для подачи жидкости в трубки необходимо соблюдать строгие допуски и, тем более, пропуски между торцом трубок и распределителями должны быть исключены.
Технологические схемы процесса
Один из вариантов технологической схемы приведен [1, 5] на рис. IV.5. В реактор 6, футерованный нержавеющей сталью, насосом 3 подают свежий жидкий NH3, а также рецирку-лируемый водно-аммиачный раствор карбамата аммония из конденсатора высокого давления 5. Реактор представляет собой [3] автоклав, разделенный 8—10 ситчатыми тарелками на ряд секций, что исключает продольную циркуляцию реагирующей смеси. Аппарат рассчитывают на время пребывания реакционной смеси в течение 45—60 мин, что обеспечивает 90—95% степень приближения к равновесному состоянию и устойчивость работы при возможных колебаниях подачи исходных реагентов. Плав синтеза карбамида, выводимый из реактора при 453—463 К и 13 МПа, направляют без изменения давления в дистиллятор 4 — вертикальный кожухотрубчатый теплообменник, обогреваемый паром
Ш,
Всда-
На конденсацию
Рис. IV.5. Схема стриппинг-процесса по методу «Стамикарбон»:
1, 11, 14 — сепараторы; 2 — компрессор; 3, 13, 16, 18, 20, 21, 24 — насосы; 4—дистиллятор; 5,7 — конденсаторы высокого давления; б — реактор; 8 — дроссельный клапаи; 9 — ректификационная колонна; 10 — подогреватель; 12 — конденсатор низкого давления; 15, 17 — емкости; 19 — скруббер; 22 — теплообменник; 23 — десорбер.
(P < 2,5 МПа). Перед сжатием в компрессоре 2 в поток свежего CO2 добавляют небольшое количество воздуха для пассивации стальной аппаратуры. Газовый поток из дистиллятора 4 подают в конденсатор 5, работающий под давлением синтеза, туда же вводят насосом 13 небольшое количество карбаматного раствора из конденсатора 12 низкого давления. В конденсаторе 5 образуется основное количество рециркулируемого РУАС; выделяющаяся при этом теплота используется для получения пара низкого давления. Регулируя давление образующегося пара и температуру в конденсаторе, степень конденсации газов в аппарате 5 поддерживают около 80% с тем, чтобы теплоту конденсации оставшейся части газов использовать в реакторе 6 для обеспечения автотер-мичных условий его работы. Поскольку в аппаратах 4, 5 и 6 давление практически одно и то же, рециркуляцию карбаматного раствора из конденсатора 5 в реактор можно осуществлять либо самотеком (при соответствующем расположении аппаратов 5 и 6), либо низконапорным центробежным насосом.