ТЕХНОЛОГИЯ КАРБАМИДА

Оптимизация системы жидкостного рецикла В действующих цехах

Технико-экономические показатели производства карбамида в действующих цехах в значительной мере зависят от эффективности системы жидкостного рецикла. Как было показано выше, поиску путей усовершенствования этой системы уделяется большое внимание.

Основные недостатки промышленных методов выделения не- прореагировавших веществ из плава синтеза карбамида и их ре­циркуляции в схемах с жидкостным рециклом — высокое содер­жание воды в смеси реагентов на входе в колонну синтеза, недоста­точная степень отгонки NH3 'и С02 на I ступени дистилляции, сложность обслуживания карбаматных насосов, необходимость ис­парения на стадиях дистилляции и выпарки значительного коли­чества воды сверх стехиометрической нормы (по реакции синтеза карбамида) и др. В результате ограничиваются возможности ин­тенсификации производства, требуются повышенные энергетиче­ские и трудовые затраты.

Во многих действующих цехах концентрацию С02 в растворе УАС I ступени поддерживают на уровне 28—32%, тогда как в от­дельных цехах имеется опыт длительной стабильной работы при более высоких концентрациях (до 35—36%). По существующей технологии соблюдение указанных показателей представляет со­бой довольно сложную задачу. Чтобы повысить концентрацию РУАС I, было решено подать РУАС II в узел дистилляции I сту­пени, а не в промывную колонну. (Еще эффективнее было бы рек­тифицировать РУАС II в отдельной зоне под давлением дистилля­ции I ступени, но для этого необходимо дополнительное обору­дование). Для оценки изменения показателей синтеза и дистил­ляции при использовании указанного приема был выполнен 180] 134

На ЭВМ моделирующий расчет этих процессов на основе ранее созданных моделей. Результаты расчета материальных потоков синтеза, дистилляции и системы рецикла применительно к фак­тическим показателям работы одного из действующих цехов кар­бамида для обычной и модифицированной схем обвязки аппара­тов приведены в табл. III.2 и III.3.

Как следует из табл. III.2, при неизменных прочих условиях процесса, прекращая подачу РУАС II в узел промывной колонны, можно существенно (на 25%) снизить количество РУАС I и, соот­ветственно, нагрузку карбаматных насосов высокого давления. Кроме того, при этом примерно на 10% уменьшается суммарная нагрузка колонны синтеза, а также снижается содержание NH3 и С02 в плаве, поступающем на дистилляцию первой ступени. Масштаб рецикла карбаматного раствора и количество неконвер - тированных реагентов, которые необходимо выделить из плава синтеза путем дистилляции, еще более снижаются (табл. III.3) при увеличении подачи жидкого NH3 в колонну синтеза (без из­менения суммарной нагрузки колонны дистилляции I ступени).

Для улучшения технико-экономических показателей произ­водства карбамида важное значение имеет снижение энергетиче­ских затрат на испарение воды из плава синтеза карбамида в уз­лах дистилляции и выпарки. Суммарное количество испаряемой влаги зависит в основном от количества реакционной воды,

Образующейся в процессе синтеза; воды, используемой для абсорб­ции-конденсации газов дистилляции I и II ступеней; разбавленных растворов карбамида, поступающих из отделений переработки (например, из форконденсаторов выпарки, узла очистки отходя­щего воздуха от пыли карбамида и т. п.). Подача РУАС II в узел дистилляции I ступени создает существенные предпосылки для снижения количества испаряемой воды. Этого можно достичь, применяя для абсорбции газов дистилляции разбавленные рас­творы карбамида, поступающие из отделения переработки, а также жидкостные потоки узла дистилляции (из сепараторов I и II ступеней).

В цехе карбамида, показатели работы которого использовались в моделирующих расчетах, на орошение промывной колонны и в конденсатор дистилляции II ступени подают соответственно 0,86 и 0,95 т/ч воды. Чтобы снизить затраты пара на последующее испарение воды, для абсорбции газов дистилляции, безусловно, целесообразнее использовать водосодержащие потоки. Количе­ственные характеристики растворов, пригодных для абсорбции газов дистилляции (в соответствии с выполненными расчетами), приведены в табл. III.4. Норма подачи воды на орошение про­мывной колонны принята в соответствии с практическими дан­ными. Как видно из табл. III.4, предлагаемые приемы оптимиза­ции системы жидкостного рецикла позволяют существенно сни­зить количество испаряемой воды (на 1,81 т/ч или 0,134 т на 1 т карбамида). Они просты для осуществления и не требуют мон­тажа дополнительной аппаратуры.

В результате рассматриваемых изменений технологии возни­кает рецикл карбамида в колонну синтеза. Кроме того, растворы, которые предназначены для подачи в выносной барботер и кон­денсатор газов дистилляции II ступени, имеют повышенную тем­пературу; наконец, возрастает количество РУАС II.

За счет рецикла карбамида мольное соотношение CO(NH2)2 : : С02 — U — в смеси реагентов на входе в колонну синтеза со­ставит около 0,04, т. е. (J < W. Как показано в гл. II, при таких соотношениях рецикл карбамида не снижает эффективности ра­боты колонны синтеза [81 ] (тем более, что в рассматриваемом слу­чае суммарная нагрузка этой колонны снижена за счет усовершен­ствования технологии). Более того, благодаря присутствию карба­мида в растворе температура кристаллизации РУАС I снижается, что упрощает задачу его перекачивания в колонну синтеза.

Поскольку вследствие повышения хв количество конденсируе­мых газов дистилляции I и II ступени снижается, это в определен­ной мере компенсирует небольшую дополнительную тепловую на­грузку выносного барботера и конденсатора II ступени в связи с повышенной температурой растворов, подаваемых на орошение.

Из-за увеличения (на 2,2 т/ч) количества РУАС II возрастает нагрузка карбаматных насосов низкого давления. Однако это обстоятельство не имеет существенного значения, если учесть, что гораздо в большем объеме снижена нагрузка карбаматных на­сосов высокого давления.

Подача РУАС II в узел дистилляции I ступени не обеспечит ожидаемого снижения концентрации Н20 в РУАС I, если при этом будет наблюдаться повышенный унос жидкости в промывную ко­лонну с потоком газов дистилляции I ступени. Для устранения брызгоуноса в этом узле довольно эффективно используются прямоточно-центробежные сепараторы элементного типа [80].