ТЕХНОЛОГИЯ КАРБАМИДА

Снижение энергетических затрат при уменьшении рецикла воды

При синтезе карбамида с полным жидкостным рецик­лом пар в основном потребляется в узлах дистилляции и вы­парки. Ниже излагается оценка возможностей снижения расхода пара в названных узлах по данным [83].

Пар на стадиях дистилляции и выпарки расходуют для выде­ления воды из плава синтеза карбамида, а также неконвертирован - ных NH3 и С02, которые в составе рециркулнруемого РУАС воз­вращают в колонну синтеза.

Обозначим со — удельное количество выпариваемой воды, моль/моль карбамида, е, £ — соответственно коэффициенты ре­цикла С02 и NH3, т. е. удельные количества неконвертированного С02 (или карбамата аммония) и избыточного (сверх стехиометри­ческого) NH3, моль/моль карбамида. По определению

Е = [16] (III.33)

Xq

В соответствии с тепловым балансом и с учетом соотношений (111.33)—(111.35) удельные затраты тепла (в МДж на 1т карба­мида) на выделение неконвертированных NH3 и С02—<2диг. т и на упаривание воды — QBbm можно вычислить по следующим урав­нениям:

1 05

Фдист = gg (eQК. а

<?вып=^-03<Эн, о (ПІ-37)

Где 1,05 — коэффициент, учитыва­ющий потери карбамида (5%) в про­изводственном цикле; QK. а, Qnh:, и Qи2о — соответственно теплоты испа­рения карбамата аммония и аммиака в системе NH3—С02—CO(NH2)2—Н20, а также воды в системе CO(NH2)2— —Н20\ Дж/'моль. Численные зна­чения QK. а, qnh3 и qh20 имеются в работе 12].

Для вычисления QOTCT и QBblll необходимо располагать сведениями об хв. В гл. II уже были приведены номограммы для определения хв в за­висимости от t, Р, L, W и <7co2 f84]. Величины W и <7со2 зависят от хв, a W, кроме того, еще зави­сит от состава рециркулируемого РУАС.

Величину <7с02 можно вычислить суммированием количества свежего С02 — <7Свел. и С02, поступающего в колонну синтеза с рециркули - Тогда по материальному балансу:

(ill.38)

(II 1.39)

(III.40)

График функции W = / (w, хГ) представлен на рис. III. 10. С использованием перечисленных зависимостей (и уравне-

И Qобщ — QB

Ния III.20) вычислены значения (рис. III.11) в интервалах L = 3 — 5 и W — Он-1',5 при условиях работы колонн синтеза в действующих цехах: t = 190 °С, Р = = 19 МПа, <7со2 = 400 кг/(м3-ч). Из графиков следует, что за счет снижения W, например, от 1,0 до 0,5 удельные затраты тепла на стадиях дистилляции и выпарки уменьшаются на 20—25%. Анализ технических средств снижения W был приведен выше.

В заключение рассмотрим вопрос об определении количества воды дн2о> которое требуется вывести из цикла, чтобы снизить W от Wx до №2 (при изменении хв на величину Ах = х2 —

BOOOf

Рис. III.11. Зависимость <ЗДИст (а) и <Зобщ (б) от 17 при различных значениях L: 1 — 3.0; 2 — 4,0; 3 — 5,0.

Как уже отмечалось, количество воды в рециркулируемом РУАС складывается из поступлений с газами дистилляции I сту­пени, с РУАС II ступени, с орошением промывной колонны; кроме того, для-защиты регулятора уровня в промывной колонне от коррозионного действия среды и предотвращения ее кристаллиза­ции в импульсных линиях прибора в эти линии подают паровой конденсат. Этот источник поступления воды несложно исклю­чить [85], что доказано практикой эксплуатации некоторых це­хов. В первом приближении количе­ство рециркулируемой воды можно счи­тать пропорциональным количеству неконвертированного С02. С учетом этого, а также исходя из материаль­ного баланса, получено следующее уравнение для определения qn2o (в т на 1 т карбамида):

„ о Щ-W,, г

<?н2о=0.3—— %

Где % — коэффициент уменьшения мас­штаба рецикла неконвертированного С02 при увеличении хв от Хх до х2:

На рис. III. 12 представлен график зависимости \ — хв при различных зна­чениях Ах.

Графики на рис. III.10—III. 12 позволяют оценить потенци­альные возможности снижения энергозатрат при уменьшении ре­цикла воды.