ТЕХНОЛОГИЯ КАРБАМИДА

Потенциальные возможности снижения энергозатрат

Авторы [3] проанализировали принципиальные воз­можности повышения энергетического к. п. д. каждой из основ­ных стадий процесса производства карбамида и оценили расчет­ным путем, как эти возможности реализуются в современных энерготехнологических схемах, а также в перспективных схемах, которые еще не доведены до промышленного использования. При этом они исходили из того, что в соответствии с уравнениями реакций [22]

2NH3 газ+ С021 аз^NHaCOONH.1TB—157,6 кДж (VII.1)

NH2C00NH4TB^H2NC0NH21B + H20>K„nK + 26,5 кДж (VII.2)

Синтез Дистилляция Концентрирование

------------------------------------- —-------------------------------------- -»н

И


В идеализированном процессе без учета реакционных и фазовых равновесий при стандартных условиях (0,1 МПа, 25 °С) выде­ляется 131,1 кДж/моль тепла. Эта величина составит 91,1 кДж/моль в случае использования NH3 не в газообразном, а в жидком виде, а если еще учесть расход энергии на обезвоживание карбамида и выделение его из раствора в кристаллическом виде, останется лишь 47,9 кДж/моль. Принимая во внимание, что с целью гранули­рования кристаллический карбамид предварительно расплавляют, итоговое количество выделяемого тепла составит 24 кДж/моль. Таким образом, рассмотренный идеализированный процесс в це­лом экзотермический.

Можно представить другой идеализированный процесс, на стадии синтеза которого поддерживают температуру 200 °С и давление 25 МПа, причем дистилляцию и абсорбцию-конденса­цию неконвертированных NH3 и С02 осуществляют полностью при давлении синтеза и теплота конденсации целиком покрывает потребности дистилляции. С учетом затрат энергии на сжатие исходных реагентов до давления синтеза в таком идеализирован­ном процессе суммарная потребность в тепле составляет 5,4 кДж/моль, т. е. не намного отличается от нуля.

На стадии синтеза реального процесса затраты энергии на привод компрессоров диоксида углерода, аммиачных и карба­матных насосов составляют Qf 0, а тепловой эффект химиче - 244

Таблица VI1.1. Энергетические характеристики процесса при различных параметрах синтеза

'с - °С

L

/jCt МПа

1ч Д Ж/МОЛЬ

Qf.

КДж/ моль

Qd + Qf.

КДж/моль

170

2,8

9,6

147,0

16,0

163,0

4,0

12,1

123,1

20,4

143,5

180

2,8

13,4

141,8

17,4

159,2

4,0

15,2

118,9

21,9

140,8

190

2,8

18,3

135,1

18,8

153,9

4,0

18,9

114,9

23,5

138,4

200

2,8

25,2

133,6

20,3

153,9

4,0

23,9

114,0

25,4

139,4

Ских процессов Qs < 0. Затраты теплоты на дистилляцию плава синтеза Qd > 0, экзотермический эффект абсорбции-конденсации газов дистилляции Qr ■< 0. На стадии вакуум-концентрирования расходуется теплота Qc >0, а на стадии гранулирования отво­дится теплота с охлаждающим воздухом Qm ■< 0.

На рис. VII. 1 иллюстрируется распределение температур и давлений по стадиям процесса получения гранулированного кар­бамида (для схем с жидкостным рециклом типа «Стамикарбон» или «Мицуи Тоацу»). Из рисунка видно, что с учетом уровня температур на соответствующих стадиях процесса прямая утили­зация Qr для компенсации Qd при одном и том же давлении прак­тически невозможна. Выделяющуюся на стадии В' теплоту можно использовать лишь на стадиях D или Е. Для снижения или ре­куперации Qc или Qm, но мнению авторов [3], возможностей нет Наиболее целесообразно утилизировать Qs, характери­зующуюся самым высоким температурным уровнем.

Для различных технологических схем производства карбамида характерно большое разнообразие принятых значений tc, Рс и L в реакторе синтеза. В связи с этим авторы [3] рассчитали энергетические характеристики процесса в зависимости от зна­чений перечисленных параметров. Результаты расчета представ­лены в табл. VII.1.

Из таблицы видно, что с ростом температуры от 170 до 200 °С уменьшение Qd опережает увеличение Qf. В результате суммар­ные затраты энергии Qf + Qj по мере роста температуры сни­жаются. Это объясняется следующими причинами.

С ростом температуры давление синтеза также возрастает и увеличивается расход энергии на сжатие С02. Если этот расход при 10 МПа принять за единицу, то при 15 МПа он составит 1,09, при 20 МПа — 1,15, а при 25 МПа — 1,20 [3]. Значит, основная доля Qf—расход энергии на сжатие С02—с ростом темпера­туры и давления в реакторе синтеза меняется мало. В то же время при этом существенно увеличивается степень превращения хв и, как следствие этого, резко уменьшается Qd - Эта тенденция сохраняется при различных значениях L. Судя по данным табл. VII. 1, энергетически наиболее выгодно проводить синтез карбамида при высоких значениях t, Р, L.

Указанные условия реализованы в энерготехнологических схемах с жидкостным рециклом «Мицуи Тоацу» (модификации С и D), для которых также характерно повышение степени рекупе­рации Qr (в том числе для снижения Qc).

В противоположность этому в стриппинг-процессах «Стами­карбон» и «Снам Проджетти» снижение энергозатрат достигается благодаря снижению Qf, за счет относительно низкого давления синтеза, и высокому значению рекуперируемой Qn вследствие поддержания высокого давления на стадии дистилляции (тем самым компенсируется рост энергозатрат вследствие низкого значения*,,).

В табл. VI 1.2 приведены сведения об энергетических характе­ристиках различных схем получения карбамида. Из таблицы

Таблица VII.2. Условия синтеза и энергозатраты в различных схемах производства карбамида [3]

«Мицуи

Тоацу»

Стриппинг-

Характеристики

«Мопт-

«КПИ-

Процессы

Процесса

Схема

Схема

ЭДИСОН»

Эллайд»

«Стами­

«Снам Прод­

С

D

Карбон»

Жетти»

Условия синтеза

Рс, МПа. .

25

25

20

42

15

15

К, °С... .

200

200

200

215

180

185

L................

4

4

3,6

5

2,8

3,6

Хв, % ...

72

72

63

80

58

60

Футеровка реак­

Тора....................

Титан

Титан

Нержав.

Цирко­

Нержав, сталь

Сталь

Ний

Потребляемый пар

Удельный рас­

Ход, т/т. .

0,9

0,75

1,1

1,2

1,05

1,05

Давление,

МПа. . .

1,3

1,3

2,5

1,3

2,5

2,5

Пар, передавае­

Мый на сторону

Удельное ко­

Личество,

Т/т....

0,25

0,25

Давлснме,

МПа. . .

0,2

0,35

Расход электро­

Энергии, кВт-ч/т

155

155

140

160

145

110

Общая потреб­

Ность в энергии

Кэ 10-е

КДж/т. .

2,81

2,39

3,68

2,85

3,14

3,01

Кэ, ■ кДж/моль

168,3

143,2

221,1

216,0

188,4

182,1

Видно, что по удельному потреблению энергии современные энерго­технологические схемы различных фирм отличаются сравнительно мало; причем наименее энергоемки схемы с жидкостным рециклом «Мицуи Тоацу», характеризующиеся сравнительно высокими пара­метрами синтеза (/, Р, L). Следовательно, ставшие за последние годы весьма популярными стриппинг-процессы по расходу энерге­тических средств не имеют каких-либо радикальных преимуществ по сравнению с традиционными схемами.

К настоящему времени созданы разнообразные способы суще­ственного снижения Qf, Qth Q,, с одной стороны, и повышения степени утилизации Qs, Qr, Q,„, с другой. Некоторые из этих приемов, неразрывно связанные с совершенствованием и интенси­фикацией отдельных стадий производства, прежде всего, стадий получения плава синтеза, дистилляции плава и рекуперации непрореагировавших веществ, а также сжатия исходных NH3 и С02 до давления синтеза, уже были изложены в предыдущих главах. Здесь мы рассмотрим специальные средства и методы снижения энергетических затрат.

ТЕХНОЛОГИЯ КАРБАМИДА

Технические средства снижения энергозатрат

Усовершенствования отдельных стадий процесса, направленные на экономию знергоресурсов Для снижения (вплоть до полной ликвидации) нагрузки углекислотного компрессора поток свежего С02 сжижают за счет испарения жидкого аммиака, либо частично (10—100%) вводят …

Автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУТП) производства карбамида

Технология карбамида отличается сложностью и многостадийностью. В связи с этим важное значение имеет проб­лема оптимального управления процессом производства карбамида с помощью АСУТП. Одна из основных предпосылок создания АСУТП — разра­ботка …

Обработка растворов карбамида

Как следует из стехиометрического уравнения син - Теза карбамида (гл. I), на каждый моль полученного карбамида образуется моль воды. Это означает, что даже при самой совершен­ной системе рециркуляции из производственного …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел. +38 05235 7 41 13 Завод
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 067 561 22 71 — гл. менеджер (продажи всего оборудования)
+38 067 2650755 - продажа всего оборудования
+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи всего оборудования
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Скайп: msd-alexandriya

Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Представительство МСД в Киеве: 044 228 67 86
Дистрибьютор в Турции
и странам Закавказья
линий по производству ПСВ,
термоблоков и легких бетонов
ооо "Компания Интер Кор" Тбилиси
+995 32 230 87 83
Теймураз Микадзе
+90 536 322 1424 Турция
info@intercor.co
+995(570) 10 87 83

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.