Очистка диоксида углерода от инертных примесей
Как известно [1,52, 53], инертные по отношению к реакции синтеза карбамида газы, практически не растворимые в жидкой фазе, снижают степень превращения сырья в карбамид. Увеличение вследствие присутствия инертных газов относительного объема газовой фазы приводит к перераспределению аммиака между жидкой и газовой фазами, снижению его избытка в жидкой фазе и, как следствие, к уменьшению равновесной сте - 96 пени превращения. Кроме того, снижается средняя плотность реакционной среды и, следовательно, уменьшается время пребывания реагирующих веществ в реакторе синтеза. Опытные и расчетные данные [1, 52, 53] в согласии между собой показывают, что при увеличении содержания инертных примесей в С02 на 1% (об.) степень превращения С02 в карбамид уменьшается примерно на 0,6% (абс.).
Очевидно также, что присутствие инертных примесей увеличивает затраты. электроэнергии на сжатие С02.
Способы очистки С02 от инертных примесей сводятся, в основном, к процессам ожижения С02 [1, 54]. По одному из них газообразный С02 ожижают при 8 МПа и подвергают ректификации, выводя пары на стадию очистки синтез - газа от С02 в производстве аммиака. По другим способам ожижение и ректификацию проводят при Р < 3,5—4,0 МПа. Существует также способ выделения жидкого С02 непосредственно из синтез-газа, сжатого до давления 30 МПа, путем его охлаждения до 220 К. Можно полагать, однако, что С02, ожиженный при таких параметрах, будет содержать значительные количества растворенных примесей. Так, например, растворимость Н2 в жидком С02 при 19,6МПа и 273 К составляет [1] 0,4% (масс.).
Показано [1, 52], что ожижение С02 позволяет сократить расход электроэнергии на его подачу в узел синтеза на 5—20% (в зависимости от содержания инертных примесей и способов рециркуляции непрореагировавших веществ). Тем не менее, подача жидкого С02 в узел синтеза производства карбамида не получила распространения. Причины этого, по-видимому, состоят в следующем. Содержание примесей в диоксиде углерода при современных методах подготовки его для синтеза карбамида относительно невелико. Компримирование жидкого С02 вызывает серьезные эксплуатационные трудности. Так как критическая температура С02 иизка (304 К), сжимаемость жидкого С02 при обычных температурах значительна [55]. Следовательно, в цилиндре насоса неизбежно выделение тепла, которое может привести к частичному испарению жидкости и нарушению нормальной работы насоса. Для предотвращения этого явления необходимо охлаждать либо цилиндр насоса, что усложняет его конструкцию, либо устанавливать специальный холодильник на линии подачи С02 к насосу. Однако в последнем случае возникает необходимость тщательно очистить С02 от влаги, чтобы избежать образования твердого гидрата С02-6Н20, который при Я :> >4,5 МПа существует [56] до Т = 283 К.
